第七章細胞質(zhì)遺傳

1、《遺傳學(xué)》,麗江師范高等專科學(xué)校 生命科學(xué)系王石華 博士/教授410531564@qq.com,第十章 細胞質(zhì)遺傳,第一節(jié) 細胞質(zhì)遺傳的現(xiàn)象和特征第二節(jié) 細胞質(zhì)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)第三節(jié) 植物雄性不育的應(yīng)用原理,教學(xué)要求1、了解細胞質(zhì)遺傳的現(xiàn)象。2、掌握細胞質(zhì)遺傳與細胞核遺傳的差異。3、掌握細胞質(zhì)遺傳的特征。,第一節(jié) 細胞質(zhì)遺傳的現(xiàn)象和特征,課前復(fù)習(xí),課前復(fù)習(xí)（孟德爾遺傳）,一、細胞質(zhì)遺傳現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),1908年柯倫斯

2、（Correns）觀察到一項正反交實驗結(jié)果的差異，首先報道了偏離孟德爾遺傳的現(xiàn)象。紫茉莉是其研究的植物之一。試驗結(jié)果見下表。,1909年德國生物學(xué)家柯倫斯 ——紫茉莉質(zhì)體遺傳試驗,花斑紫茉莉,柯倫斯的實驗結(jié)論,花斑性狀是通過母本的細胞質(zhì)傳遞的，而與父本花粉攜帶的基因沒有直接的關(guān)系。,二、細胞質(zhì)遺傳的概念,核遺傳：由染色體基因組控制的遺傳現(xiàn)象和遺傳規(guī)律的統(tǒng)稱。例如：豌豆的紅花和白花。細胞質(zhì)遺傳：由細胞質(zhì)基因組所

3、決定的遺傳現(xiàn)象和遺傳規(guī)律的統(tǒng)稱。例如：紫茉莉的花斑遺傳。細胞質(zhì)基因組：細胞器和細胞質(zhì)顆粒中的遺傳物質(zhì)的統(tǒng)稱。,三、細胞質(zhì)遺傳的特點,1、遺傳方式是非孟德爾式的；雜交后代一般不表現(xiàn)一定比例的分離；2、正交和反交的遺傳表現(xiàn)不同；F1通常只表現(xiàn)母本的性狀；,三、細胞質(zhì)遺傳的特點,3、通過連續(xù)回交能將母本的核基因幾乎全部置換掉，但母本的細胞質(zhì)基因及其所控制的性狀仍不消失。,四、母性影響,母性影響的表現(xiàn)與細胞質(zhì)遺傳相似，但不是由于細胞質(zhì)基因組

4、所決定的，而是由于核基因的產(chǎn)物在卵細胞中積累所決定的。例：椎實螺外殼旋轉(zhuǎn)方向的遺傳。,椎實螺外殼旋轉(zhuǎn)方向的遺傳,雌雄同體，異體受精；單個飼養(yǎng)，自體受精。椎實螺外殼旋轉(zhuǎn)方向有左旋和右旋之分。,從正反交F1來看，椎實螺外殼旋轉(zhuǎn)方向的遺傳與細胞質(zhì)遺傳一致。,椎實螺外殼旋轉(zhuǎn)方向的遺傳,椎實螺外殼旋轉(zhuǎn)方向的遺傳,F2為右旋，不分離F3出現(xiàn)3:1分離，屬于孟德爾遺傳，但晚了一個世代延遲遺傳,1、名詞解釋細胞質(zhì)遺傳2、紫茉莉的枝條有綠色、

5、白色和花斑三種不同顏色，其顏色的遺傳屬于細胞質(zhì)遺傳，用♀花斑×♂綠色，其后代表現(xiàn)為（ ）。 A、綠色； B、白色； C、花斑； D、綠色，白色，花斑,復(fù)習(xí)思考題,D,第二節(jié) 細胞質(zhì)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ),細胞質(zhì)遺傳和核遺傳的異同：相同點：性狀的表現(xiàn)都是受基因控制。不同點：基因的載體不同；基因的分離和分配不同。,細胞質(zhì)基因,核基因的載體是染色體。細胞質(zhì)基因的載體是存在于細胞質(zhì)中的細胞器，如

6、：動物和植物的線粒體植物的葉綠體動物的質(zhì)體等,（一）葉綠體DNA（ctDNA）,葉綠體DNA僅占DNA總量的2-4%閉合的雙鏈環(huán)狀分子煙草ctDNA為156kb,（二）線粒體DNA（mtDNA）,閉合的雙鏈環(huán)狀分子人類的mtDNA約為16.6kbmtDNA與雄性不育有關(guān),第三節(jié) 植物雄性不育的應(yīng)用原理,教學(xué)要求 （1）了解植物雄性不育的概念和分類；雄性不育的外在特征。（2）掌握雄配子的敗育時期和敗育特點。（3）掌握

7、細胞質(zhì)雄性不育的遺傳特點及其利用原理。,第三節(jié) 植物雄性不育的應(yīng)用原理,一、相關(guān)實例介紹,女兒稻,1、植物雄性不育概念（male sterility）指植物在生長發(fā)育過程中，雌蕊發(fā)育正常、雄蕊發(fā)育異常而導(dǎo)致花粉敗育的現(xiàn)象。,二、植物雄性不育的概念和分類,2、植物雄性不育的分類（1）生理性雄性不育（2）遺傳性雄性不育細胞核雄性不育細胞質(zhì)核互作雄性不育（3）生態(tài)遺傳雄性不育,二、植物雄性不育的概念和分類,（1）生理性雄性不育

8、概念：正常可育基因型植株在雄性器官發(fā)育過程中遇到不利條件，如極端溫度、光照不足、干旱，或利用化學(xué)藥物等處理造成的花粉敗育。特點：暫時的、不可遺傳的。,二、植物雄性不育的概念和分類,（2）遺傳性雄性不育概念：由于遺傳上的原因造成雄配子敗育。類型：細胞核雄性不育基因（細胞核雄性不育）細胞質(zhì)與細胞核互作不協(xié)調(diào)（細胞質(zhì)雄性不育）,二、植物雄性不育的概念和分類,細胞核雄性不育：核內(nèi)染色體基因決定不育類型。細胞質(zhì)雄性不育：決定不育

9、類型的基因存在于細胞質(zhì)中。質(zhì)核互作雄性不育：核基因和細胞質(zhì)基因共同決定不育型。,二、植物雄性不育的概念和分類,（3）生態(tài)遺傳性雄性不育概念：具有雄性不育基因型的植株在一定生態(tài)條件下雄性不育，而在適當條件下可恢復(fù)可育的不育類型。與生理性雄性不育的差異：生態(tài)遺傳性雄性不育可遺傳,二、植物雄性不育的概念和分類,三、植物雄性不育性的外在特征,植物雄性不育性的基本特征：,四、雄配子敗育的時期和特點,植物雄配子發(fā)生的任何時期均有敗育的可能

10、。,四、雄配子敗育的時期和特點,五、細胞質(zhì)雄性不育的利用原理,細胞質(zhì)雄性不育利用最成功的例子：袁隆平院士研究出的野敗型雜交水稻；朱英國院士研究出的紅蓮型雜交水稻；前副省長李錚友教授研究出的滇型雜交水稻；傅廷棟院士研究出的波里馬雜交油菜。,五、細胞質(zhì)雄性不育的利用原理,五、細胞質(zhì)雄性不育的利用原理,胞質(zhì)可育基因N胞質(zhì)不育基因S核可育基因R核不育基因r,五、細胞質(zhì)雄性不育的利用原理,五、細胞質(zhì)雄性不育的利用原理,五、細胞質(zhì)雄性

11、不育的利用原理,雄性不育系S(rr)雄性不育保持系N(rr) 雄性不育恢復(fù)系N(RR)具有上述三系即可配套生產(chǎn)不育系和雜交種。,六、兩區(qū)三系制種法,雜交種生產(chǎn),不育系生產(chǎn),六、兩區(qū)三系制種法,七、質(zhì)核互作雄性不育遺傳特點,1、孢子體不育和配子體不育 孢子體不育是指花粉的育性受孢子體（植株）基因型控制，而與花粉本身所含基因無關(guān)。 配子體不育是指花粉育性直接受雄配子體本身的基因型所控制。若配子體內(nèi)的核基因為R，則該配子可育；若配子

12、體內(nèi)的核基因為r，則該配子不育。,七、質(zhì)核互作雄性不育遺傳特點,2、胞質(zhì)不育基因的多樣性與核育性基因的對應(yīng)性同一物種內(nèi)，可以有多種質(zhì)核不育類型。由于胞質(zhì)不育基因和核內(nèi)不育基因的來源和性質(zhì)不同，在表現(xiàn)型特征和恢復(fù)特性上表現(xiàn)出明顯的差異。,七、質(zhì)核互作雄性不育遺傳特點,3、單基因育性和多基因育性單基因不育性是指一對或兩對核內(nèi)主基因與對應(yīng)的不育細胞質(zhì)基因決定的不育性。一對或兩對顯性的核基因就能使育性完全恢復(fù)。多基因不育性是指兩對以上的

13、核內(nèi)基因與對應(yīng)的胞質(zhì)不育性共同決定的不育性。核內(nèi)基因之間有累加效應(yīng)。,復(fù)習(xí)思考題,1、名詞解釋植物雄性不育質(zhì)-核互作雄性不育型2、孢子體不育是指花粉育性受（ ）基因型控制，配子體不育是指花粉育性受（ ）基因型控制。,孢子體,配子體,復(fù)習(xí)思考題,3、植物質(zhì)核型雄性不育中的孢子體不育類型，如基因型為Rr時，產(chǎn)生的花粉表現(xiàn)（ ）： A、全不育 B、一半可育