11第十一章细胞质遗传
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第十一章细胞质遗传本章习题1、什么叫细胞质遗传?它有哪些特点?试举例说明之。
答:细胞质遗传指由细胞质内的遗传物质即细胞质基因所决定的遗传现象和规律,又称非染色体遗传、非孟德尔遗传、染色体外遗传、核外遗传、母体遗传。
细胞质遗传的特点:⑴. 遗传方式是非孟德尔式的;杂交后一般不表现一定比例的分离。
⑵. 正交和反交的遗传表现不同;F1通常只表现母体的性状,故又称母性遗传。
⑶. 通过连续回交能将母本的核基因几乎全部置换掉,但母本的细胞质基因及其所控制的性状仍不消失。
⑷. 由附加体或共生体决定的性状,其表现往往类似病毒的转导或感染。
举例:罗兹(Rhoades M. M.)报道玉米的第7染色体上有一个控制白色条纹的基因(ij),纯合的ijij植株叶片表现为白色和绿色相间的条纹。
以这种条纹株与正常绿色进行正反杂交,并将F1自交其结果如下:当以绿色株为母本时,F1全部表现正常绿色与非绿色为一对基因的差别,纯合隐性(ijij)个体表现白化或条纹,但以条纹株为母本时,F1却出现正常绿色、条纹和白化三类植株,并且没有一定的比例,如果将F1的条纹株与正常绿色株回交,后代仍然出现比例不定的三类植株,继续用正常绿色株做父本与条纹株回交,直至ij基因被全部取代,仍然没有发现父本对这个性状的影响,可见是叶绿体变异之后的细胞质遗传方式。
2、何谓母性影响?试举例说明它与母性遗传的区别。
答:由于母本基因型的影响,使子代表现母本性状的现象叫做母性影响,又叫前定作用。
母性影响所表现的遗传现象与母性遗传十分相似,但并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累所决定的,故不属于母性遗传的范畴。
举例:如椎实螺外壳的旋转方向有左旋和右旋,这对相对性状是母性影响。
把这两种椎实螺进行正反交,F1外壳的旋转方向都与各自的母体相似,成为右旋或为左旋,但其F2却都有全部为右旋,到F3世代才出现右旋和左旋的分离。
这是由一对基因差别决定的,右旋(S+)对左旋(S)为显性,某个体的表现型并不由本身的基因型直接决定,而是由母体卵细胞的状态所决定,母本卵细胞的状态又由母本的基因型所决定。
第十一章细胞质遗传第一节细胞质遗传的概念和特点一、细胞质遗传的概念由细胞质内的基因即细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律叫做细胞质遗传,有时又称非染色体遗传、非孟德尔遗传、染色体外遗传、核外遗传、母体遗传等。
真核生物的细胞质中的遗传物质主要存在于线粒体、质体、中心体等细胞器中。
通常把上述所有细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质,统称为细胞质基因组。
二、细胞质遗传的特点细胞学的研究表明,在真核生物的有性繁殖过程中,卵细胞内除细胞核外,还有大量的细胞质及其所含的各种细胞器;精子内除细胞核外,没有或极少有细胞质,因而也就没有或极少有各种细胞器(图11-1)。
细胞质遗传的特点是:1、遗传方式是非孟德尔式的;杂交后代—般不表现一定比例的分离;2、正交和反交的遗传表现不同;F1通常只表现母本的性状,故细胞质遗传又称为母性遗传;3、通过连续回交能将母本的核基因几乎全部置换掉,但母本的细胞质基因及其所控制的性状仍不消失;4、由附加体或共生体决定的性状,其表现往往类似病毒的转导或感染。
第二节母性影响一、概念:母性影响:由核基因的产物积累在卵细胞中的物质所引起的,子代表现母本性状的遗传现象。
∴母性影响不属于胞质遗传的范畴,十分相似而已。
二、特点:下一代表现型受上一代母体基因的影响。
三、实例:椎实螺的外壳旋转方向的遗传。
椎实螺是一种♀、♂同体的软体动物,每一个体又能同时产生卵子和精子,但一般通过异体受精进行繁殖。
∴椎实螺即可进行异体杂交、又可单独进行个体的自体受精。
椎实螺外壳的旋转方向有左旋和右旋之分,属于一对相对性状。
第六节植物雄性不育的遗传植物雄性不育的主要特征是雄蕊发育不正常,不能产生有正常功能的花粉,但是它的雌蕊发育正常,能接受正常花粉而受精结实。
一、雄性不育的类别及其遗传特点可遗传的雄性不育性可分为核不育型和质核不育型等多种类型。
(一)核不育型由核内染色体上基因所决定的雄性不育类型,简称核不育型。
多属自然发生的变异。
第十一章细胞质遗传由细胞核内染色体上的基因即核基因所决定的遗传现象和遗传规律称为细胞核遗传或核遗传(nuclear inheritance)。
前面所介绍的遗传现象和规律都是由核基因所决定的。
早期遗传学曾经把染色体看作基因或遗传信息的唯一载体。
随着遗传学的发展逐渐证实,尽管核基因在遗传上占有重要和主导地位,但是细胞质不但是核基因发生作用的场所,而且存在着决定某些性状的遗传基因。
早在1909年柯伦斯(C.E.Correns)就报道了紫茉莉(Mirabilis jalapa)花斑叶色的遗传不符合孟德尔定律的遗传现象,但未引起重视。
以后在其他高等植物中也陆续报道了类似的核外遗传现象。
20世纪40年代初,有关红色面包霉、酵母和一些原生生物如草履虫、衣藻中核外遗传现象也被发现,人们推测细胞质中可能存在遗传物质。
但直到1963~1964年才获得了在线粒体和叶绿体中存在DNA的直接证据。
从此,核外遗传的研究逐渐成为遗传学中的重要领域之一。
这个领域的深入研究,对于正确认识核质关系,全面地理解生物遗传现象和人工创造新的生物类型具有重要意义。
第一节细胞质遗传的概念和特点一、细胞质遗传的概念由细胞质内的基因即细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律叫做细胞质遗传(cytoplasmic inheritance)。
研究发现,真核生物的细胞质中存在着一些具有一定形态结构和功能的细胞器,如线粒体、质体、核糖体等。
这些细胞器在细胞内执行一定的代谢功能,是细胞生存不可缺少的组成部分。
在原核生物和某些真核生物的细胞质中,除了细胞器外,还有另一类称为附加体(episome)和共生体(symbiont)的细胞质颗粒,它们是细胞的非固定成分,也能影响细胞的代谢活动,但它们并不是细胞生存必不可少的组成部分。
例如,果蝇的 (sigma)粒子、大肠杆菌的F因子以及草履虫的卡巴粒(Kappa particle)等,这些成分一般都游离在染色体之外,有些颗粒如F因子还能与染色体整合在一起,并进行同步复制。
第十一章细胞质遗传1.基本概念(1)细胞质遗传:细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质,统称为细胞质基因组。
把细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律称为细胞质遗传。
Cytoplasmic inheritance:Inheritance of genes in cytoplasm: the inheritance of genes from the female parent that are not in the nucleus but in organelles such as mitochondria that are found in the cytoplasm. This type of inheritance is not controlled by Mendel's laws.(2)母性影响:由核基因的产物积累在卵细胞中的所引起的一种遗传现象。
(3)母系遗传:杂交后代的表型和基因型与母本一致。
Maternal inheritance:A type of uniparental inheritance in which all progeny have the genotype and phenotype of the female parent.(4)(植物)雄性不育:植物雄性花粉不具有授粉能力。
Male sterility:The inability of the male to fertilise the ovum.(5)(雄性不育)保持系:与雄性不育系杂交,后代仍然为雄性不育系。
(6)(雄性不育)恢复系:与雄性不育系杂交,后代恢复为雄性可育。
2.基本问题(1)紫茉莉叶绿体的遗传现象及其机理。
实验现象:子代的性状是由母本细胞质基因决定的,即母系遗传。
机理:紫茉莉的白色叶片是由于缺乏正常的叶绿体,叶绿体的性状是由细胞质基因决定的,受精卵细胞质主要是由卵细胞提供的,所以对叶绿体遗传而言,其性状是由母本决定的。
第十一章细胞质遗传
一、名词解释
1、细胞质基因:也叫染色体外基因,是所有细胞器和细胞质颗粒中的遗传物质的统称。
2、细胞质遗传:子代的性状是由细胞质内的基因所控制的遗传现象。
也叫母系遗传、核外
遗传、母体遗传。
3、母性影响:子代的某一表型受到母亲基因型的影响,而和母亲的基因型所控制的表型一
样。
4、持续饰变:环境引起的表型改变通过母亲细胞质而连续传递几代,变异性逐渐减少,最
终消失的遗传现象。
5、雄性不育:植株不能产生正常的花药、花粉或雄配子,但它的雌蕊正常,能接受正常花
粉而受精结实。
6、核质互作雄性不育型:也叫质核互作型,核基因和细胞质基因共同作用控制的雄性不育
类型。
二、是非题
1、已知一个右旋的椎实螺基因型为Dd,它自体受精产生后代应该全部是左旋。
(×)
2、母性影响不属于细胞质遗传的范畴,是受母亲核基因控制的。
(√)
3、叶绿体基因组控制的性状在杂交后代中不分离。
(×)
4、玉米埃型条纹的遗传过程中,叶绿体变异一经发生,便以细胞质遗传的方式稳定传递,
不再受核基因的控制。
(√)5、高等动植物的精细胞中几乎不含有细胞质(器),因而细胞质内的遗传物质主要通过卵细
胞传递给后代。
(√)6、核基因型为Aa的草履虫自体受精,产生核基因型为AA、Aa、aa的三种后代,且三者比
为1:2:1。
(×)
7、草履虫的放毒特性依赖于核基因K,因此有K基因就是放毒型,否则就是敏感型。
(×)
8、利用化学药物杀死一个正常植株的花粉,它的雌花与正常花粉授粉,受精获得的子代也
就能表现出雄性不育的特性了。
(×)
9、植物的雄性不育的主要特征是雄蕊和雌蕊发育不正常。
(×)
10、在质不育型的植物雄性不育中,找不到不育系的保持系。
(×)
11、在核不育型的植物雄性不育中,找不到不育系的恢复系。
(×)
12、核不育型雄性不育植株后代的分离符合孟德尔遗传规律。
(√)
13、持续饰变不能隔代遗传,无论在后代中怎样选择,最终性状终将消失。
(√)
三、填空题
1、紫茉莉花斑遗传是受叶绿体控制的;红色面包霉缓慢生长突变型是由线粒体所
决定的。
7、两系法育种实质是将不育系和保持系合二为一。
四、选择题
1、紫茉莉的枝条有绿色、白色和花斑三种不同颜色,其颜色的遗传属于细胞质遗传,用
♀花斑×♂绿色,其后代表现为( D )
A. 绿色;
B. 白色;
C. 花斑;
D. 绿色,白色,花斑。
2、已知某个品种的果蝇对CO2极为敏感,在CO2作用下能将其迅速麻醉。
CO2敏感型个体的细胞质中含有一种叫做δ颗粒的物质,CO2抗性个体则缺失这种颗粒。
依此,请预期敏感型雌果蝇和抗性雄果蝇杂交的结果:( A )
A. 全部子代为敏感型;
B.全部子代为抗性;
C. 雄性为敏感型;
D.雌性为敏感型;
3、发现小鸡的某一品系有异常性状T,对该品系进行正反交,如正反交子代表型不一致,
且子代性状似雌性亲本,则性状T是由( B )引起的。
A. 染色体基因;
B. 细胞质基因;
C. 母性影响;
D. 环境因素;
五、简答题
1、细胞质遗传的特点及其与母性影响的异同点。
答:细胞质遗传的特点:1、正交和反交的遗传表现不同,F1通常只表现母本的性状;
2、遗传方式是非孟德尔式的,杂交后代一般不出现一定比例的分离。
与母性影响的异同点:相同点:正反交结果不一致;
不同点:1、细胞质性状的遗传表型是稳定的,受细胞质基因控制。
2、母性影响的性状受核基因控制,有持久性的,也有短暂性的。
2、草履虫的放毒型品系与敏感型品系接合,产生的F1是放毒型(Kk+Kappa)和敏感型(Kk)。
在下述几种情况下预期的结果如何?
a. F1中的两个放毒型之间接合;
b. F1中的放毒型和敏感型接合;
c. F1中敏感型自体受精;
d. 由上述c.中产生的KK敏感型与F1中的放毒型接合。
答:a. 最初子代全是放毒型,几代后放毒型和敏感型比变为3:1。
最初的子代细胞质中都含有卡巴粒,所以都为放毒型。
子代中核基因型有三种:KK、Kk或kk,只是核基因型为kk的个体不能维持卡巴粒的增殖,所以几代后kk个体中卡巴粒逐渐丢失,变为敏感型。
b. 长时间结合产生的最初子代全是放毒者,几代后放毒型和敏感型比变为3:1。
长时间接合两亲本发生了细胞质的交换,所以最初的子代细胞质中都含有卡巴粒,都为放毒型。
子代的核基因型有KK、Kk或kk三种,几代后kk个体中卡巴粒逐渐丢失,变为敏感型。
短时间结合产生的最初子代放毒型和敏感型比为1:1,几代后放毒型和敏感型的比变为3:5。
因为短时间接合没有发生细胞质的交换,放毒型产生的最初子代都为放毒型(核仍然为KK、Kk或kk ,胞质来自放毒型,都具有卡巴粒),几代后核基因型为kk的子代中卡巴粒逐渐丢失,变为敏感型。
敏感型产生的子代都为敏感型(核KK、Kk或kk ,胞质来
自敏感型,不具有卡巴粒)。
c. 全是敏感型,核KK或kk,但都无卡巴粒。
d. 上述c中产生的KK敏感型个体无卡巴粒,与F1中放毒型(Kk+卡巴粒)接合,长时间接合产生的子代都为放毒型(核KK或Kk,胞质含有卡巴粒),短时间接合敏感型产生的子代都为敏感型(核KK或Kk,不含卡巴粒),放毒型产生的子代都为放毒型(核KK或Kk,胞质含有卡巴粒)。
3、什么是植物雄性不育,雄性不育有哪几种遗传类型?一般在生产上利用的是哪种不育类型?
答:雄性不育性是指植株不能产生正常的花药、花粉或雄配子,但它的雌蕊正常,能接受正常花粉而受精结实。
雄性不育性有三种遗传类型:核不育型是由核基因决定的不育类型;细胞质不育型是由细胞质基因控制的不育类型;核质互作不育型是由核基因和细胞质基因相互作用共同控制的雄性不育类型。
一般在生产中利用的是核质互作不育型。
4、二区三系制种法中的三系的基因型及其用途?三系配套影响杂种优势的关键?
雄性不育系:基因型:(S)rfrf,简称A系;作杂交母本用。
保持系基因型:(N)rfrf,简称B系,它与不育系杂交,杂交后代仍能保持不育系的不育性,只作杂交父本用。
恢复系(N)RfRf、(S)RfRf:简称C系,与雄性不育系杂交,就能获得可育的杂交种,以供大田生产之用,作杂交父本。
三系配套影响杂种优势的关键:
(1)不育系的不育度要高,应接近100%,
(2)恢复系的花粉量要大,恢复力要强,至少要达到85%的恢复度,
(3)不育系与恢复系间的杂种优势要强。
六、计算题
1、在玉米中,利用细胞质雄性不育和育性恢复基因,制造双交种,有一个方式是这样的:先把雄性不育自交系A(Srfrf)与雄性可育自交系B(Nrfrf)杂交,得单交种AB,把雄性不育自交系C(Srfrf)与雄性可育自交系D(NRfRf)杂交,得单交种CD。
然后再把两个单交种杂交,得双交种ABCD,问双交种的基因型和表型有几种?比例如何?
答:培育过程可图示如下:
♀ A × B ♂♀ C × D ♂
(S)rfrf ↓ (N)rfrf (S)rfrf ↓ (N)RfRf
AB CD
(S)rfrf ♀ (S)Rfrf ♂
×
↓
ABCD
1/2 (S)Rfrf 1/2(S)rfrf
正常雄性不育
所以上述方法培育得到的双交种,雄性正常(S)Rfrf和雄性不育(S)rfrf的比例为1:1。
2、父本为DD基因型的椎实螺与dd基因型的个体杂交,F1代的表型和基因型?F1自交F2的基因型、表型及其比例各多少?
解:P:♀dd(左)╳ DD(右)♂
↓
F1: Dd(左)
↓自交
F2: 1/4DD:2/4 Dd:1/4dd(右)
F1椎实螺基因型Dd,表型左旋。
F2椎实螺基因型及其比例是1/4DD:2/4 Dd:1/4dd。
表型全部是右旋。
七、比较题
1、比较从性遗传、伴性遗传、母性影响和细胞质遗传的区别?
2、二区三系制种法与二系法的区别?。