第二章孟德尔遗传学

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1、 第十一章第十一章 细细 胞胞 质质 和和 遗遗 传传母性影响母性影响细胞质遗传细胞质遗传细胞质在遗传中的作用细胞质在遗传中的作用第一节第一节 母性影响母性影响一、母性影响一、母性影响 正正反反交交的的结结果果不不同同，子子代代某某一一性性状状的的表表型型由由母母亲亲的的核核基基因因型型决决定定，（一一般般）和和母母亲亲的的表表型型一一样样，而而不不受受本本身身基基因因型型支支配配的的现象。现象。二、短暂的母性影响二、短暂的母性影响 母性影响是短暂的，只影响子代个体的母性影响是短暂的，只影响子代个体的幼龄期。幼龄期。麦粉蛾：麦粉蛾：野生型野生型幼虫幼虫 皮肤是有色皮肤是有色成虫成虫 复眼深褐色

2、复眼深褐色突变型突变型幼虫幼虫 皮肤无色皮肤无色成虫成虫 复眼红色复眼红色AA aaaa AAAaAa幼虫皮肤有颜色幼虫皮肤有颜色Aa aa幼幼成成有色有色褐眼褐眼无色无色红眼红眼Aa aa幼幼成成有色有色褐眼褐眼无色无色红眼红眼 Aa aa 有色有色褐眼褐眼无色无色红眼红眼Aa aa有色有色褐眼褐眼有色有色红眼红眼Aa的卵母细胞的卵母细胞meiosisAa卵细胞卵细胞（细胞质中都含有（细胞质中都含有A基因产物）基因产物）精子精子aAaaa细胞质中有细胞质中有A基因产物基因产物三、持久的母性影响三、持久的母性影响 母性影响是持久的，影响子代个体的母性影响是持久的，影响子代个体的终生。终生。如：

3、锥实螺外壳的螺旋方向的遗传如：锥实螺外壳的螺旋方向的遗传 右旋右旋 左旋左旋 D d正反交在正反交在F F1 1是不同的！是不同的！锥锥实实螺螺受受精精卵卵的的前前两两次次卵卵裂裂将将决决定定螺螺壳壳的的方方向向。由由于于母母体体中中核核基基因因的的某某些些产产物物积积累累在在卵卵细细胞胞的的细细胞胞质质中中，使使子子代代的的表表型型不不由由自自身身的的基基因因所所决决定定，而而与与母母本本表表型型相相同同，形成母性影响的遗传现象。形成母性影响的遗传现象。细细胞胞质质的的特特性性可可以以影影响响胚胚胎胎发发育育，尤尤其其是是胚胚胎胎的的早早期期发发育育，因因此此出出现现了了短短暂暂的的母母性性

4、影影响响；有有些些早早期期发发育育的的影影响响可可以以持持续续到到成体，所以出现了持久的母性影响。成体，所以出现了持久的母性影响。第二节第二节 细胞质遗传细胞质遗传一、高等植物叶绿体的遗传一、高等植物叶绿体的遗传1、紫茉莉的遗传、紫茉莉的遗传绿白斑植株绿白斑植株有些枝条上为深绿色叶子有些枝条上为深绿色叶子;有些枝条上为白色或极浅绿色叶子有些枝条上为白色或极浅绿色叶子;有些枝条上为绿白相间的花斑叶。有些枝条上为绿白相间的花斑叶。1908，Carl Corrans，发现紫茉莉花斑枝条。紫茉莉花斑植物杂交的结果紫茉莉花斑植物杂交的结果母本枝条表型母本枝条表型 父本枝条表型父本枝条表型 后后 代代 表

5、表 型型白色白色白色白色绿色绿色花斑花斑白色白色白色白色白色白色绿色绿色白色白色绿色绿色花斑花斑绿色绿色绿色绿色绿色绿色绿白斑绿白斑白色白色绿色绿色花斑花斑花斑、绿色、白色花斑、绿色、白色花斑、绿色、白色花斑、绿色、白色花斑、绿色、白色花斑、绿色、白色 在在植植物物生生长长的的过过程程中中，叶叶绿绿体体和和白白色色体体发发生生分分离离，有有的的子子细细胞胞中中只只有有叶叶绿绿体体，有有的的子子细细胞胞中中仅仅有有白白色色体体，有有的的子子细细胞胞中中二二者者都都有有。绿绿白白斑斑植植物物中中白白化化的的枝枝叶叶是是来来自自仅仅有有白白色色体体的的细细胞胞，绿绿色色的的枝枝叶叶是是来来自自仅仅有

6、有叶叶绿绿体体的的细细胞胞，花花斑斑的枝叶是来自含有叶绿体和白色体的细胞。的枝叶是来自含有叶绿体和白色体的细胞。绿绿色色枝枝条条、白白色色枝枝条条、花花斑斑枝枝条条通通过过母母体体遗遗传传分分别别将将绿绿色色、白白色色、花花斑斑的的表表型型传传给后代。给后代。P IjIj ijij 绿色绿色条斑条斑F1 Ijij 绿色绿色F2 IjIj Ijij ijij3 :1绿色绿色条斑或白色条斑或白色母本正常，显示孟德尔遗传母本正常，显示孟德尔遗传2、玉米埃型条斑的遗传、玉米埃型条斑的遗传P ijij IjIj 绿色绿色条斑条斑F1 Ijij Ijij Ijij条斑条斑绿色绿色白色白色 Ijij IjI

7、j 条斑条斑绿色绿色IjIj IjIj IjIj Ijij Ijij Ijij 条斑条斑绿色绿色白色白色条斑条斑绿色绿色白色白色 隐隐性性核核基基因因 ij 引引起起了了叶叶绿绿体体的的变变异异（应应该该是是遗遗传传物物质质的的改改变变），叶叶子子便便呈呈现现条条纹纹或或白白色色性性状状。变变异异一一经经发发生生，便便以以细细胞胞质质遗遗传的方式稳定传递传的方式稳定传递.二、二、细胞质遗传细胞质遗传 染染色色体体以以外外的的遗遗传传因因子子所所决决定定的的遗遗传传现现象，也称为染色体外遗传或核外遗传象，也称为染色体外遗传或核外遗传。大大多多数数核核外外基基因因通通过过母母本本细细胞胞质质而而传

8、传递递，也称为母性遗传或细胞质遗传。也称为母性遗传或细胞质遗传。核核外外基基因因有有自自己己的的连连锁锁群群，构构成成了了核核外外基基因因组组，由由于于细细胞胞器器的的分分离离规规律律不不同同于于染染色色体体分离规律分离规律，所以称为，所以称为非孟德尔遗传非孟德尔遗传。核外遗传的特征有：核外遗传的特征有：正正反反交交结结果果不不同同。F F1 1通通常常只只表表现现母母方方的的性性状状，母母本本的的表表型型决决定定了了所所有有F F1 1代代的的表表型型，和和显显隐隐性性及性染色体的组合无关；及性染色体的组合无关；遗遗传传方方式式是是非非孟孟德德尔尔式式的的，杂杂种种后后代代一一般般不不出现孟

9、德尔式分离比；出现孟德尔式分离比；遗传物质位于细胞质中，不受核移植的影响；遗传物质位于细胞质中，不受核移植的影响；不能用常规方法进行不能用常规方法进行遗传作图。遗传作图。三、叶绿体遗传的分子基础三、叶绿体遗传的分子基础叶绿体叶绿体DNA（chloroplast DNA，cpDNA）是双链环状）是双链环状DNA分子；分子；每一叶绿体内的每一叶绿体内的ctDNA分子有一至几十个分子有一至几十个不等，随着物种的不同而不同；不等，随着物种的不同而不同；cpDNA能够自我复制；能够自我复制；叶绿体本身具有遗传的特性；叶绿体本身具有遗传的特性；叶绿体是半自主性细胞器。叶绿体是半自主性细胞器。四、真菌类线粒

10、体的遗传四、真菌类线粒体的遗传1、酵母的小菌落突变、酵母的小菌落突变无性繁殖无性繁殖一个酵母菌一个酵母菌大菌落大菌落小菌落小菌落 小菌落小菌落（0.1 1%）大菌落大菌落再培养再培养 当培养基中有溴化乙锭（当培养基中有溴化乙锭（EB）存在时，）存在时，100%的细胞都成为小菌落。的细胞都成为小菌落。小菌落酵母菌和正常的酵母菌杂交，小菌落酵母菌和正常的酵母菌杂交，细胞质共同融细胞质共同融合到二倍体合子中；细胞质中的线粒体随细胞分裂随合到二倍体合子中；细胞质中的线粒体随细胞分裂随机分配到子细胞中机分配到子细胞中，这样每个子囊孢子可能获得正常，这样每个子囊孢子可能获得正常线粒体，由它们菌长成的菌落是

11、正常的大菌落。线粒体，由它们菌长成的菌落是正常的大菌落。如果小菌落突变是如果小菌落突变是因因核基因突变核基因突变所致，所致，该杂交结果会怎样该杂交结果会怎样？2、线粒体遗传的分子基础、线粒体遗传的分子基础 线粒体线粒体DNA（mitochondrion DNA，mtDNA）是裸露的双链分子，主要呈环状，）是裸露的双链分子，主要呈环状，也有线状的；也有线状的；每一线粒体中有每一线粒体中有50-150个个mtDNA分子；分子；mtDNA能自我复制；能自我复制；线粒体本身具有遗传的特性；线粒体本身具有遗传的特性；线粒体是半自主性细胞器。线粒体是半自主性细胞器。杂交水稻之父袁隆平1960年，开始进行水

12、稻杂交试验。年，开始进行水稻杂交试验。1961年，得到年，得到1株株“天然杂交水稻天然杂交水稻”。直到直到1965年，得到年，得到6株株“天然雄性不育株天然雄性不育株”。到到1970年，年，用用10001000多个品种，做了多个品种，做了30003000多个杂多个杂交组合，仍然没有培育出不育株率和不育度都达交组合，仍然没有培育出不育株率和不育度都达到到100%100%的不育系的不育系。1970年年11月月，在在海海南南得得到到1株株野野生生稻稻天天然然雄雄花花败育株，即败育株，即“野败野败”。进行进行“三系杂交三系杂交”的研究，的研究，1973年成功。年成功。目前的杂交稻亩产达目前的杂交稻亩产

13、达900公斤。公斤。以以袁袁隆隆平平为为首首的的中中国国杂杂交交水水稻稻专专家家多多次次赴赴越越南南、缅缅甸甸、印印度度、美美国国、菲菲律律宾宾、孟孟加加拉拉、斯斯里里兰兰卡卡、巴巴基基斯斯坦坦、巴巴西西、文文莱莱等等国国，指指导和帮助发展杂交水稻。导和帮助发展杂交水稻。袁袁隆隆平平先先后后获获得得我我国国特特等等发发明明奖奖和和最最高高科科技技奖奖，以以及及多多个个国国际际奖奖项项，如如联联合合国国知知识识产产权权组组织织“杰杰出出发发明明家家”金金质质奖奖、美美国国费费因因斯斯特特基基金金会会“拯拯救救世世界界饥饥饿饿奖奖”、联联合合国国粮粮农农组组织织 “粮粮食食安安全全保保障障奖奖”、

14、日日本本“日日经经亚亚洲洲大大奖奖”、以以色色列列的的“沃沃尔尔夫夫奖奖”等等，并并被被国国际水稻研究所誉为际水稻研究所誉为“杂交水稻之父杂交水稻之父”。六、禾谷类作物的雄性不育六、禾谷类作物的雄性不育1、雄性不育性（、雄性不育性（male sterility）植物花粉败育的现象。植物花粉败育的现象。根根据据雄雄性性不不育育遗遗传传的的机机制制，可可分分为为核核不不育育类型和质类型和质核不育类型。核不育类型。2、质、质核不育型核不育型 由细胞质和核基因相互作用所控制的不育类由细胞质和核基因相互作用所控制的不育类型。型。可育的细胞质基因可育的细胞质基因 N（normal）不育的细胞质基因不育的细

15、胞质基因 S（sterility）对应的核基因对应的核基因 Rf 和和 rf（restere fertile）（S）rf/rf 雄性不育雄性不育（S）Rf/Rf（S）Rf/rf 雄性正常雄性正常（N）Rf/Rf（N）Rf/rf（N）rf/rf 雄性正常雄性正常3、雄性不育系的应用、雄性不育系的应用 三三系系的的获获得得 (S)rfrf (N)rfrf雄性不育雄性不育雄性正常自交系雄性正常自交系(S)rfrf雄性不育雄性不育连续回交四五次连续回交四五次雄性不育系雄性不育系(S)rfrf(S)rfrf雄性不育雄性不育(N)rfrf 回交回交 雄性不育恢复系雄性不育恢复系 (N)RfRf 或或(S)

16、RfRf不育系不育系(S)rfrf (N)rfrf正常自交系正常自交系(S)rfrf不育系不育系(N)rfrf雄性不育保持系雄性不育保持系繁殖不育系繁殖不育系和保持系和保持系繁殖恢复系和繁殖恢复系和制备杂交种制备杂交种遗传信息遗传信息主要主要位于位于核内核内 染色体染色体上上基因基因（结构基因）（结构基因）产物产物生化生理过程生化生理过程性状性状基因表达基因表达调调控控=顺反子顺反子一段特定的核酸序列一段特定的核酸序列性状和基因性状和基因不不是一一对应是一一对应的的一因多效一因多效多因一效多因一效基因表达的变异基因表达的变异纵纵向向传传递递横横向向传传递递核核外外遗遗传传变变 异异 基因定位基

17、因定位 一一个个顺顺反反子子是是一一个个功功能能水水平平上上的的基基因因，就就其其功功能能而而言言是是一一个个独独立立的的单单位位。但但在在这这一一特特定定的的DNA片片段段内内含含有有许许多多突突变变子子和和重重组子。组子。一个一个不同突变之间不同突变之间没有互补没有互补的的功能区功能区称称为顺反子（为顺反子（cistron）。）。顺顺反反子子、基基因因是是功功能能单单位位（功功能能是是指指基基因因产产物物的的作作用用表表型型效效应应）。顺顺反反子子强强调调的是的是基因结构的可分性基因结构的可分性。遗遗传传信信息息的的纵纵向向传传递递指指遗遗传传信信息息（通通过过有性生殖）从亲代到子代的遗传

18、。有性生殖）从亲代到子代的遗传。亲代亲代 减数分裂减数分裂多种雌、雄配子多种雌、雄配子 雌雄配子结合雌雄配子结合 多样的子代多样的子代 遗传重组遗传重组 等等位位基基因因分分离离非非等等位位基基因因自自由由组组合合连连锁锁基基因因发发生生交交换换 遗遗传传信信息息的的横横向向传传递递指指遗遗传传信信息息在在不不同同细胞之间传递。细胞之间传递。传递方式传递方式 细菌中：接合细菌中：接合 转化转化 转导转导 性导性导 真核细胞中：转基因真核细胞中：转基因 体细胞杂交体细胞杂交变异变异发生在染色体水平发生在染色体水平发生在基因水平发生在基因水平染色体畸变染色体畸变结构变异结构变异数目变异数目变异缺失

19、缺失重复重复易位易位倒位倒位整倍体整倍体非整倍体非整倍体基因突变的特性基因突变的特性基因突变基因突变基因突变的方式基因突变的方式突变的分子机理突变的分子机理基因突变的检出基因突变的检出两点测交两点测交三点测交三点测交着丝粒作图着丝粒作图体细胞杂交体细胞杂交 同线法同线法 自交自交中断杂交技术中断杂交技术 基因定位基因定位在真核生物在真核生物在细菌在细菌在噬菌体在噬菌体两点杂交两点杂交 三点杂交三点杂交 连锁群连锁群 连锁图连锁图 如何粗略地计如何粗略地计算算plpl之间的之间的距离呢？距离呢？P lP lp p L L亲组合配子亲组合配子P lP lp p L L重组合配子重组合配子P LP Lp p l l