9第九章细胞质遗传

1、正交试验正交试验反交试验反交试验 由细胞内染色体上的基因控制的遗传，称由细胞内染色体上的基因控制的遗传，称“核基因遗传核基因遗传”或或“mendel式遗传式遗传”。mirabilis jalapa )细胞遗传体系细胞遗传体系遗传物质遗传物质核基因组核基因组细胞质基因组细胞质基因组细胞器基因组细胞器基因组线粒体基因组线粒体基因组叶绿体基因组叶绿体基因组中心粒基因组中心粒基因组.非细胞器基因组非细胞器基因组共生体基因组共生体基因组质粒基因组质粒基因组.1.1 在真核生物的有性繁殖过程中，卵细胞带有细胞质在真核生物的有性繁殖过程中，卵细胞带有细胞质及其所含的各种细胞器，精子则基本上不携带细胞质。及其

2、所含的各种细胞器，精子则基本上不携带细胞质。 在受精过程中，卵细胞在受精过程中，卵细胞既提供核基因，又提供细胞既提供核基因，又提供细胞质基因，而精子只提供核基质基因，而精子只提供核基因，而基本不提供细胞质基因，而基本不提供细胞质基因。因。细胞质遗传的正、反交差异及形成原因细胞质遗传的正、反交差异及形成原因细胞质遗传在连细胞质遗传在连续回交中的遗传续回交中的遗传表现表现1.2 n正、反交的遗传表型不一致，正、反交的遗传表型不一致，f1代只表现母方性状代只表现母方性状n杂交后代不表现一定比例的分离，非杂交后代不表现一定比例的分离，非mendel式遗传式遗传n连续回交能完成置换母本核基因，但母本细胞

3、质连续回交能完成置换母本核基因，但母本细胞质的基因及其控制的性状不会消失的基因及其控制的性状不会消失n具有细胞质异质性与细胞质分离和重组。具有细胞质异质性与细胞质分离和重组。表型不一致表型不一致非非mendel式式细胞质中细胞质中2.1 叶绿体的遗传叶绿体的遗传2.1.1 紫茉莉花斑性状的遗传紫茉莉花斑性状的遗传 1909年，年，mendel定律的重定律的重新发现者之一，德国植物学家新发现者之一，德国植物学家correns，发现紫茉莉中，发现紫茉莉中有一种花斑植株，有绿色、白有一种花斑植株，有绿色、白色和花斑三种枝条，而这种色色和花斑三种枝条，而这种色斑的遗传是不符合斑的遗传是不符合mende

4、l定律定律的。的。紫茉莉花斑的叶绿体遗传模型紫茉莉花斑的叶绿体遗传模型 这种花斑现象这种花斑现象是细胞中前体质向是细胞中前体质向叶绿体发育受阻的叶绿体发育受阻的结果。结果。 花斑枝条细胞同花斑枝条细胞同时含有正常和突变时含有正常和突变cpdna，在生长发，在生长发育中发生了细胞质育中发生了细胞质分离和重组。分离和重组。 1943年，年，rhoades报道了玉米的第报道了玉米的第7染色体上染色体上有一个控制白色条纹的基因有一个控制白色条纹的基因iojap（ij），隐性纯），隐性纯合体（合体（ijij）的植株）的植株 表现出茎叶产生白表现出茎叶产生白 绿相间的特征性条绿相间的特征性条 纹，或是白化

5、苗。纹，或是白化苗。mendel式遗传式遗传非非mendel式遗传式遗传2.2 线粒体的遗传线粒体的遗传小菌落小菌落 类型类型产生原因产生原因与野生型杂交后四分体的基因与野生型杂交后四分体的基因型及表型比型及表型比 分离型分离型核基因突变核基因突变小菌落小菌落:大菌落大菌落 = 2:2 中性型中性型mtdna丢失丢失全为大菌落全为大菌落 抑制型抑制型mtdna突变突变小菌落，比例不等小菌落，比例不等(199%) 共生体（共生体（symbionts）：）：不不是细胞生存所必需的组成部分是细胞生存所必需的组成部分，仅以某种共生的形式存在于，仅以某种共生的形式存在于细胞之中，能够自我复制，或细胞之中

6、，能够自我复制，或在核基因组作用下进行复制；在核基因组作用下进行复制；对寄主表现产生影响，类似细对寄主表现产生影响，类似细胞质遗传的效应。胞质遗传的效应。 3.1 共生体的遗传共生体的遗传草履虫草履虫 放毒型放毒型 敏感型敏感型结结合合时时间间短短结结合合时时间间长长卡巴粒是一种存在于草履虫细胞内的内生细菌，学名为卡巴粒是一种存在于草履虫细胞内的内生细菌，学名为caedobacter taeniospiralis，其中可能会温和噬菌体。，其中可能会温和噬菌体。plasmidn雄性不育性雄性不育性(male sterility)：雌雄同株植雌雄同株植物的雄蕊发育不正常，花粉败育，而雌蕊物的雄蕊发

7、育不正常，花粉败育，而雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实。发育正常，能接受正常花粉而受精结实。n核不育：核不育：细胞核基因突变细胞核基因突变n细胞质不育：细胞质不育：细胞质基因突变细胞质基因突变n质核互作雄性不育：质核互作雄性不育：不育性受核、质不育性受核、质基因共同控制基因共同控制正常正常雄性不育雄性不育 rfrf rfrf rfrf n可育可育 n / rfrf n / rfrf n / rfrf 可育可育 可育可育 可育可育 s不育不育 s / rfrf s / rfrf s / rfrf 可育可育 可育可育 不育不育 核质互作不育性的遗传核质互作不育性的遗传特点：特点： 不论质或不

8、论质或核，只要有核，只要有可育基因，可育基因，雄性可育；雄性可育；质、核皆为质、核皆为不育基因时不育基因时雄性不育。雄性不育。不育系不育系保持系保持系恢复系恢复系 s(rfrf) n(rfrf) s(rfrf)n 具有保持母本不育性在世代中稳定遗传的材料，称为具有保持母本不育性在世代中稳定遗传的材料，称为保保持系持系(b)(b)n 含核不育和质不育基因的雄性不育材料，称为含核不育和质不育基因的雄性不育材料，称为不育系不育系(a)(a)s(rfrf) n(rfrf) s(rfrf)n 把具有恢复不育系后代育性能力的材料，称为把具有恢复不育系后代育性能力的材料，称为恢复系恢复系(r)(r)不育系和

9、保持系的选育：不育系和保持系的选育：不育系不育系保持系保持系s(rrs(rr) )n(rrn(rr) )s(rrs(rr) )不育系不育系甲材料甲材料n(rn(r1 1r r1 1) )新不育系新不育系s(r1r1)不育系不育系育性要恢复好育性要恢复好产量要高产量要高品质口感好品质口感好恢复系的选育：恢复系的选育：f1杂交种杂交种不育系不育系s(rr)可育水稻可育水稻n(rr)n(rr)s(rr)恢复系恢复系不育系不育系 恢复系恢复系保持系保持系 保持系保持系不育系不育系 杂交种杂交种恢复系恢复系 不育系生产不育系生产杂交种生产杂交种生产杂交种生产杂交种生产不育系生产不育系生产不育系不育系（母

10、本）（母本）保持系保持系（父本）（父本）不育系繁殖不育系繁殖n 1973年实现三系配套n 1974年育成第一个杂交水稻强优组合“南优2号”n 1975年研制成功杂交水稻种植技术，从而为大面积推广杂交水稻奠定了基础。水稻三系杂种优势的利用：水稻三系杂种优势的利用：1973年，实现水稻三系配套、大田生产应用。年，实现水稻三系配套、大田生产应用。1981年，获国家第一个特等发明奖，以第一个年，获国家第一个特等发明奖，以第一个农业技术专利转让美国。农业技术专利转让美国。1997年，杂交稻种植面积为年，杂交稻种植面积为2.60亿亩（亿亩（1732.5万万ha），约占水稻面积的），约占水稻面积的62.84

11、%，总产总产1.22亿吨，单产亿吨，单产468.67kg/亩（亩（7.03吨吨/ha），比全国），比全国水稻平均产量增水稻平均产量增11.17%。杂交稻制种。杂交稻制种156.9万亩（万亩（10.46万万ha），制种平均产量为），制种平均产量为181.33kg/亩（亩（2.72吨吨/ha）。）。目前，常年种植面积约为目前，常年种植面积约为1500万万ha，约占水稻面积的，约占水稻面积的58%，产量占产量占66%。至。至2004年，杂交稻累计种植面积为年，杂交稻累计种植面积为4亿亿ha，增产粮食，增产粮食6亿吨，可多养活亿吨，可多养活6000多万人口多万人口，社会和经济效益十分显著。社会和经济效

12、益十分显著。中国工程院院士、中国工程院院士、“杂交水稻之父杂交水稻之父” 袁隆平先生袁隆平先生油菜三系杂种优势的利用：油菜三系杂种优势的利用：1972年，傅廷栋等发现年，傅廷栋等发现“波里马波里马”油菜细胞质雄性不育；油菜细胞质雄性不育；1976年，湖南农科院首先实现年，湖南农科院首先实现“玻里马玻里马”雄性不育的三系配套。雄性不育的三系配套。1980年，李殿荣等发现年，李殿荣等发现“陕陕2a”油菜细胞质雄性不育；油菜细胞质雄性不育；1983年，实现年，实现“陕陕2a”油菜雄性不育的三系配套；油菜雄性不育的三系配套；1998年，我国杂种油菜种植面积为年，我国杂种油菜种植面积为191.5万公顷万

13、公顷 ，约占油菜，约占油菜总面积总面积28.7 。目前，我国油菜种植面积约目前，我国油菜种植面积约1亿亩，杂交油菜种植面积约占油菜亿亩，杂交油菜种植面积约占油菜总面积的总面积的60以上，杂交油菜的研究和应用均处于国际以上，杂交油菜的研究和应用均处于国际先进地位。先进地位。中国工程院院士、中国工程院院士、“玻里马玻里马” 细胞质细胞质雄性不育发现者傅廷栋先生雄性不育发现者傅廷栋先生 母性影响的表现与细胞质遗传相似，但不是由于细胞母性影响的表现与细胞质遗传相似，但不是由于细胞质基因组所决定的，而是由于核基因的产物在卵细胞中积质基因组所决定的，而是由于核基因的产物在卵细胞中积累所决定的。累所决定的。

14、欧洲麦蛾欧洲麦蛾色素的遗传色素的遗传: 欧洲麦蛾的一对基因（欧洲麦蛾的一对基因（aa）控制犬尿素的合成，该物）控制犬尿素的合成，该物质是形成色素的前体：质是形成色素的前体：野生型：野生型：突变型：突变型：幼虫期幼虫期成虫期成虫期皮肤有色皮肤有色皮肤无色皮肤无色眼睛褐色眼睛褐色眼睛红色眼睛红色欧洲麦蛾色素（眼色和皮色）的母性影响欧洲麦蛾色素（眼色和皮色）的母性影响野生型野生型突变型突变型pf1f2f3 螺类的受精卵是螺旋式卵裂，成体外壳的旋转方向决定螺类的受精卵是螺旋式卵裂，成体外壳的旋转方向决定于受精卵的最初两次分裂中纺锤体的方向。而纺锤体的方向于受精卵的最初两次分裂中纺锤体的方向。而纺锤体的方向决定于卵细胞的特性，卵细胞的特性又决定于母体的基因型。决定于卵细胞的特性，卵细胞的特性又决定于母体的基因型。 母性影响与细胞质遗传的异、同点：母性影响与细胞质遗传的异、同点：（2） “母性影响母性影响”只能在子一代中表现出来，以后会只能在子一代中表现出来