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第十三章 核外遗传
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第一节 细胞质遗传的概念和特点
细胞质遗传的概念
细胞质遗传的特点
母性影响和持久饰变
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一、细胞质遗传的概念
“ 细胞核遗传”:由核基因决定的遗传方式。
“ 核外遗传”:生物的某些遗传现象决定于或
部分决定于细胞核以外的一些遗传物质,这种
遗传称为“核外遗传”或“非染色体遗传” 。
细胞质遗传:这种由细胞质成分引起的遗传现
象叫细胞质遗传 。
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细胞质遗传有何的特点?
细胞质遗传 核遗传
正反交
遗传规律
gene 位置回交
遗传方式
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二、细胞质遗传的特点
细胞质遗传 核遗传正反交 只表现母本性状 结果一致遗传规律 不 符 合 Mendel 定
律符合 Mendel 定律
gene 位置
细胞质成分上 染色体上
回交 后代象母本性状 后代象轮回亲本性状遗传方式 细胞质遗传 单基因遗传
细胞质遗传具有:细胞质遗传具有:
细胞质异质性(同一细胞含有不同基因型细胞器)细胞质异质性(同一细胞含有不同基因型细胞器)
细胞质分离和重组(子代获得不同基因型细胞器)细胞质分离和重组(子代获得不同基因型细胞器)
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三、母性影响和持久饰变
母性影响
持久饰变
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1 、母性影响
概念:两个纯合亲本杂交,子代的表现
型受到母亲基因型的影响,而和母亲的
表现型一样,这种现象叫母性影响。
类型:短暂的母性影响、持久的母性影
响
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1 )短暂的母性影响
是短暂的,只影响子代的幼龄期。
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麦粉蛾的色素遗传中的母性影响
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2 )持久的母性影响
另一是持久的,影响子代的终生。
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椎实螺的外壳
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椎实螺外壳旋向的遗传
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椎实螺外壳旋向的遗传
F2
F3
基因型 表型 比数
1DD 1DD
右旋 32Dd
1/2DD
1Dd
1/2dd
1dd 1dd 左旋 1
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第一次卵裂
第二次卵裂
左旋 右旋
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2 、持久饰变
似乎介于母性影响与细胞质遗传之间。一般是由环境因素引起表型改变,这种改变可通过母亲细胞质而连续传递好几代,最终必将消失。其机制尚不清,有人认为是由于细胞质基因的稀释,即细胞质基因的复制赶不上细胞分裂;但也有可能是其它机制。
第二节 叶绿体遗传
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一、叶绿体遗传的现象
紫茉莉花斑枝条的遗传: 1909 年,德植物学家 Correns 柯伦斯,首先报导了植物质体的遗传现象。
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紫茉莉花斑状图
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紫茉莉花斑品系杂交试验的结果
接受花粉的枝条♀ 提供花粉的枝条♂ 子代
白色白色
白色绿色花斑
绿色白色
绿色绿色花斑
花斑白色
白色、绿色、花斑绿色花斑
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前质体 光照类囊体发育叶绿素合成
叶绿体(正常的的 cpDNA )
白色体(突变的 cpDNA)
白色体
叶绿体
细胞质分离和细胞质分离和重组重组
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紫茉莉细胞质不均等分配示意图
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玉米的埃型条斑的遗传—孟德尔遗传
母本正常
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玉米的埃型条斑的遗传—非孟德尔遗传母本条埃
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当 ij/ij 玉米用作母本与绿色父本杂交时,子代中看不到典型的孟德尔比例,它们的表型可以是绿、白或条斑型。可见,条斑一旦在纯合体 ij/ij 植株中出现,就可以通过母体遗传下去.这一种特性形成后就与 ij 基因无关了。显示出典型的细胞质遗传,而不论植株的核基因型如何,甚至是在 ij座位上替换了一个正常基因,使其核基因型为 +/ ij ,也不足以把由原来却核基因效应所造成的叶绿体 DNA 中的突变。矫正”过来。 从玉米埃型条斑的例子显示,一方面叶绿体这种细胞器在遗传上有其自主性,另一方面,叶绿体受到核基因突变效应的影响可以发生改变。
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二、叶绿体遗传的分子基础
1962 年,由 kis 和 plant 首先明确肯定植
物细胞的叶绿体中含有 DNA 。
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叶绿体 DNA与核 DNA的比较
叶绿 DNA 核 DNA
含量少,环状, G-C 对含量少
G-C对多,含量多,线状
不与组蛋白结合成复合体 与组蛋白结合成复合体
无 5-甲基胞嘧啶 有 25%甲基化成 5-甲基胞嘧啶
在细胞分裂过程中的分配是随机的
分配是有规律的
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第三节 线粒体遗传
线粒体遗传的表现
线粒体遗传的分子基础
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一、线粒体遗传的表现
酵母菌小菌落的遗传
链孢霉的“缓慢生长”遗传
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1 、酵母菌小菌落的遗传
酵母菌的生活史
酵母菌小菌落的遗传
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1)酵母菌的生活史
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2 )酵母菌小菌落的遗传
酵母菌
大菌落 小菌落 1-2%
固体培养基 上通气培养,几天后
大菌落 小菌落 1-2% 小菌落
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正常酵母和“
小菌落”
酵母杂
交
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酵母菌的野生型、分离型小菌落和营
养型小菌落突变型之间的杂交
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2 、链孢霉的“缓慢生长”遗传
链孢霉的慢性生长性状的母性遗传现象
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二、线粒体遗传的分子基础
1962 年,由 KIS 等发现线粒体内有 DN
A ,与核内 DNA明显不同。
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第四节 其它细胞质颗粒的遗传
细胞内共生体的遗传
质粒的遗传
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一、细胞内共生体的遗传
草履虫的生活史
草履虫放毒型的遗传
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1 、草履虫的生活史
单细胞原生动物,具有 2 个小核( 2n )+1 个大核( 2n )
有 2 种生殖方式:
无性生殖:细胞直接分裂形成两个个体。
有性生殖:接合生殖、自合生殖
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草履虫的接合生殖
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草履虫的自体受精
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2 、草履虫放毒型的遗传
放毒型:产生草履虫毒素,能杀死其他
品系;
敏感型:可被毒素杀死的品系。
为什么放毒型的草履虫能产生毒素呢?
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有 2 个因素决定:
K 基因:显性,存在于细胞核。 卡巴粒( Kappa ):存在于细胞质中的
特殊颗粒,含 DNA 、 RNA 、蛋白质(类似细菌,为细胞内共生体),能自我复制
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草履虫的放毒型和敏感型
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履虫放毒型和敏感型的接合
(没有交换细胞质)
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履虫放毒型和敏感型的接合
(交换细胞质)
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细胞核基因和细胞质基因的关系
核基因 细胞质
放毒型 KK 或 Kk 卡巴粒
敏感型 kk 卡巴粒(会很快消失)
kk Kk KK 无
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第五节 植物雄性不育的遗传
植物雄性不育的类别及其遗传特点
质核互作型雄性不育的应用
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一、植物雄性不育的类别及其遗传特点
植物雄性不育的现象
植物雄性不育性的类型
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1 、植物雄性不育的现象
具普通性: 18 个科的 110 多种植物中有不育现象
其最大特点:雄蕊发育不正常,不能产生可育的花粉。雌蕊发育正常,可产生正常的卵,并可接受正常花粉而结实。
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雄性不育的玉米:
♀♂ 同株,其上的雄穗的花药发育不正
常,不能开花散粉。雌穗发育正常,只
要接受正常花粉,就能结种子。
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造成植物雄性不育的原因:
生理因素、环境因素等等,我们要讨论
要讨论的是由基因控制的可遗传的雄性
不育。
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2 、植物雄性不育性的类型
细胞核雄性不育类型
细胞质雄性不育类型
核质互作雄性不育
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1 )细胞核雄性不育类型
雄性不育:隐性 ms控制
正常可育:显性 MS控制
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P msms♀ MSMS ♂
↓
F1 MSms 雄性可育
↓
1MSMS : 2MSms : 1msms
3 可育: 1 不育
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2 )细胞质雄不育类型
由细胞质基因控制,表现为母系遗传。
S :♂不育细胞质
N :雄性可育的细胞质
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在玉米中曾发现细胞质雄性不育
S ♀ N ♂ (♂不育) (正常)
↓
S N
↓
S (♂不育)
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3)核质互作雄性不育
由核基因与细胞基因共同控制的
核内雄性不育基因: rf (隐性)
核内可育基因: RF (显性)
细胞质雄性不育基因: S
细胞质雄性可育基因: N
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核质互作雄性不育
细 胞 质 基因
核基因 基因型 表型
S rfrf S(rfrf) 不育
S Rf S(Rf ) 可育
N rfrf Rf N( ) 可育
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二、质核互作型雄性不育的应用
主要应用是在杂种优势上的利用。优越性:如果用雄性不育株做杂交的母
本 ,则可以节省大量的去雄工作 ,且保证杂种后代的纯度 ( 去雄可能会不完全 ) 。
三系 : 不育系、保持系和恢复系。
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不育系♀ × 保持系
不育系♀ × 恢复系
可育后代
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“ 二区三系”制杂交:
一隔离区 二隔离区
♂ 不育系 ♂ 不育系
保持系 恢复系+ +
♂ 不育系 保持系 恢复系杂种(供大田使用)
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雄性不育系和保持系的繁殖 制造杂交种,同时繁殖恢复系