核外遗传专业知识讲座

核外遗传专业知识讲座核外遗传专业知识讲座第1页

第一节母性影响核外遗传（extranuclearinheritance)也称细胞质遗传(cytoplasmicinheritance)是指由核外（细胞质）遗传物质所控制遗传，从这个意义上说母性影响并不属于核外遗传范围。一、短暂母性影响面粉蛾(皮肤色素由A/a控制

）

野生型（A）：幼虫皮肤灰色，成虫眼睛深褐色突变型（a）：幼虫皮肤白色，成虫眼睛红色。AA与aa杂交时，不论父母本为AA，子一代者为有色

F1杂合体（Aa）与隐性纯合体正反交结果不一样核外遗传专业知识讲座第2页

♂

Aax♀aa♀Aax♂aa

½Aa½aa½Aa½aa幼虫灰色白色（无色）灰色灰色成虫褐眼红眼褐眼红眼

原因：在色素产生过程中，由色氨酸到犬尿酸再到色素。A可产生犬尿酸，a不产生犬尿酸。

A基因产物在细胞质中，在所以，♀Aa可产生并在卵细胞中积累，使幼虫表现为灰色（有色）。右图中aa为有色，但个体无A基因，发育中细胞质中色素物质消耗完，成体已为红色复眼。核外遗传专业知识讲座第3页二、持久母性影响椎实螺外壳右旋（D）对左旋（d）显性。♀♂XPF1F2F3全右旋3：1DD

ddDd核外遗传专业知识讲座第4页反交：♀♂PXDD

ddDdF1F2F3全右旋3：1核外遗传专业知识讲座第5页特点：子一代表型受母体基因型控制，表型与母本相同，不按自己基因型发育，而是按母本基因型（不是表型）发育。自己基因型推迟一代表现。原因：外壳旋转方向取决于第一次卵裂时纺锤体取向，而纺锤体取向又取决于受精卵中细胞质性质，受精卵中细胞质性质是由母本基因型（卵母细胞）决定。核外遗传专业知识讲座第6页

第二节核外遗传特征一、核外遗传特征：核外遗传也称细胞质遗传、染色体外遗传、非染色体遗传，因为控制性状遗传因子在细胞质内而不在细胞核内，所以它遗传行为不符合孟德尔式遗传。因为卵子中细胞质含量较多而精子细胞质含量极少，所以子代细胞质主要来自于母本，所以核外遗传特征是：子代取得母本基因而表现为与母本相同性状，不出现分离比。核外遗传专业知识讲座第7页细胞质遗传：由细胞质基因所决定遗传现象和遗传规律，也称为非孟德尔遗传(non-Mendelianinheritance),核外遗传,nonchromosomalinheritance)。染色体基因组基因（核DNA）线粒体基因组（mtDNA）叶绿体基因组（ctDNACpDNA）动粒基因组（kintoDNA）中心粒基因组（centroDNA）膜体系基因组（membraneDNA）遗传物质细胞共生体基因组细菌质粒基因组非细胞器基因组细胞器基因组细胞质基因组核外遗传专业知识讲座第8页细胞质表现以下遗传特点：

1.控制性状因子存在于细胞质中。子代取得母本基因而表现为与母本相同性状，不出现分离比。正交和反交遗传表现不一样。由细胞质基因控制性状，只能由母本传递给子代。

2.经过连续回交能把母本核基因全部置换掉，但母本细胞质基因及其控制性状仍不消失。

3.它遗传行为不符合孟德尔式遗传。核外遗传专业知识讲座第9页

核外遗传主要遗传因子有：与感染颗粒相关遗传、线粒体及叶粒体。二、与感染颗粒相关遗传果蝇CO2敏感型（σ病毒颗粒）：敏感型♀x野生型♂敏感型敏感型♂x野生型♀极少数敏感型极少数敏感型是因为精子带有极少细胞质。当前知道这是因为σ因子引发，有些人认为σ因子是一个病毒，称σ病毒。核外遗传专业知识讲座第10页草履虫放毒型：

草履虫细胞内有1大核和2小核，大核主管营养，小核主管遗传。

草履虫有两种生殖方式，无性生殖（裂殖）及有性生殖（接合生殖和自体受精）。

接合生殖时两虫交换小核（已经减分后单倍体）后成为二倍体核。

核外遗传专业知识讲座第11页

一些品系草履虫能产生所谓草履虫素，称放毒型；草履虫素会杀死不放毒草履虫（敏感型）。

草履虫放毒型既与细胞质相关，也与细胞核相关。即必须同时存在：细胞质因子κ颗粒（卡巴粒）及细胞核因子K基因才能保持稳定放毒性状。

放毒型：纯合子KK基因+卡巴粒

敏感型：纯合子kk基因卡巴粒为胞质中含rRNA共生型细菌核外遗传专业知识讲座第12页自交刚开始时是放毒型，5~8代后变为敏感型自交短暂接合长时接合核外遗传专业知识讲座第13页第三节线粒体遗传线粒体(mitochondria)遗传：线粒体基因组大小及特征：1963年发觉了线粒体DNA，为裸露环状（极少数线状）DNA分子。动物细胞线粒体DNA普通在14~39kb，但原生动物可达50kb。植物线粒体DNA比动物线粒体DNA大，可达200kb~2500kb。线粒体基因组结构更象原核生物基因组结构而与真核基因组有比较大区分，如基因排列紧密、裸露、闭合环状等。一个线粒体有1~几个DNA分子，人线粒体有2~3个。核外遗传专业知识讲座第14页线粒体基因组遗传密码：线粒体有独立蛋白质翻译系统，其核糖体大小也与原核生物相同。1979年发觉线粒体遗传密码与通用密码有些不一样。表现出遗传密码不通用性。密码子核基因线粒体基因人类酵母果蝇CUUCUCCUACUGleuleuthrleuAUAilemetmetmetUGAstoptrptrptrpAGAAGGargstopargser核外遗传专业知识讲座第15页线粒体核质共同控制：因为线粒体DNA分子较小，所以能编码遗传信息量有限，如人线粒体基因组共编码13个mRNA，2个rRNA及22个tRNA，总共只有37个基因。所以线粒体蛋白质更多是由核基因编码，是一个经典核质共同控制细胞器。核外遗传专业知识讲座第16页控制区tRNA基因核外遗传专业知识讲座第17页核外遗传专业知识讲座第18页第四节叶绿体遗传叶绿体（chloroplast)遗传叶绿体基因组大小及特征：与线粒体DNA结构相同，叶绿体DNA也是双链环状DNA分子。其大小在120~217kb之间。一个叶绿体通常含有10~30个DNA分子。与线粒体基因组结构相同，叶绿体基因组更象原核生物基因组结构而与真核基因组有比较大区分，如基因排列紧密、、裸露、闭合环状等。与线粒体不一样是含有重复序列。叶绿体核质共同控制：与线粒体相同，叶绿体遗传也是由核质共同控制。核外遗传专业知识讲座第19页一、叶绿体遗传花斑现象

1.发觉

Correns在花斑紫茉莉中发觉三种枝条：绿色、白色和花斑分别进行以下杂交

核外遗传专业知识讲座第20页核外遗传专业知识讲座第21页核外遗传专业知识讲座第22页核外遗传专业知识讲座第23页核外遗传专业知识讲座第24页紫茉莉花斑（绿白斑）性状遗传接收花粉枝条提供花粉枝条杂种表现（母本）（父本）（子一代）

白色白色绿色白色花斑

白色绿色绿色绿色花斑

白色花斑绿色白、绿、花斑花斑核外遗传专业知识讲座第25页核外遗传专业知识讲座第26页结果：白→白绿→绿花斑→白、绿、花斑枝条和叶色遗传物质是经过母本传递。核外遗传专业知识讲座第27页细胞学证据：白色——白色质体绿色——叶绿体花斑——白色质体和叶绿体

精卵受精时，因为精子细胞质不参加受精，所以枝条颜色完全由卵细胞（母本）细胞质决定。核外遗传专业知识讲座第28页2、叶绿体遗传规律自主性。相对自主性。一些情况下，质体变异是由核基因所造成。二、叶绿体遗传分子基础

●双链环状DNA●120~160kb大小，多数为150kb●基因组结构

当前已经测定了烟草（shinozaki，1986）、水稻（Hiratsuka，1989）等叶绿体DNA全序列。核外遗传专业知识讲座第29页核外遗传专业知识讲座第30页举例：烟草叶绿体基因组结构

大小：156kb，环状分区(4个区):86.5kb大单拷贝区(LSC)18.5kb小单拷贝区(SSC)

两个等同25kb

倒位重复区(IRA、IRB)核外遗传专业知识讲座第31页核外遗传专业知识讲座第32页

第五节原核生物细胞质遗传原核生物除了含有核染色体（类核体）外，有时还含有一些小分子DNA——质粒（plasmid）质粒大小：最小只有2kb，含一个基因，最大达400kb，含600个基因。质粒结构特征：绝大多数质粒为双链闭合环状DNA（cccDNA)分子，少数为双链RNA。因为分子扭力作用，cccDNA被扭曲成超螺旋结构。核外遗传专业知识讲座第33页核外遗传专业知识讲座第34页SCorCCC核外遗传专业知识讲座第35页OCLSC核外遗传专业知识讲座第36页质粒功效：

对于细菌来说，质粒不是必须。但质粒可赋予细菌特殊功效，如F因子（育性）、R因子（抗性）等。

功效不明质粒称隐蔽质粒。质粒复制：

质粒可在细胞中自主复制而存在于细胞中。

严紧型质粒：拷贝数在1~10个。

松弛型质粒：拷贝数在几十~几百个。核外遗传专业知识讲座第37页质粒转移：

少数质粒如F因子可经过接合转移，而大多数质粒不能经过接合转移。这些质粒只能经过细胞分裂或转化在细胞间传递。附加体

既能以游离形式存在于细胞质中，也能重组在核染色体上质粒称附加体，如F因子。质粒丢失与消失：

因为质粒不是细菌生活所必须遗传成份。所以质粒轻易丢失。在细菌培养时，要保持质粒必须加上适当选择压力。

质粒消失是指人为地消除质粒。核外遗传专业知识讲座第38页

第六节植物雄性不育一、植物雄性不育（malesterility)特征：植物雄性不育在植物界较为普遍，最少已在18个科110各种植物中发觉。植物雄性不育是指植物花粉败育现象，表现为花蕊发育不正常，不能产生可育花粉，但能产生正常卵细胞，可接收外来花粉而受精结籽。核外遗传专业知识讲座第39页二、植物雄性不育原因：环境原因：如高温杀雄（不遗传）。染色体数目或结构上变异（雌雄均不育）。由基因控制不育：核不育型及核-质不育型。三、核-质不育遗传基础细胞质基因：N为雄性可育基因，S为不育基因表现为核外遗传现象。这种类型不育既与核基因相关，也与细胞质基因相关。核基因：Rf为雄性可育基因，rf为不育基因，Rf对rf显性，表现为孟德尔式遗传。核外遗传专业知识讲座第40页不育基因型：S(rfrf)可育基因型：N(RfRf),N(Rfrf),N(rfrf),S(RfRf),S(Rfrf)。四、不育系、保持系和恢复系：不育系：指雄性不育品系。保持系：与不育系杂交，使不育系结籽并保持不育系雄性不育特征品系。如：♀S（rfrf)x♂N(rfrf)S