第十四章核外遗传 学习要点: 1名词概念:母性影响;核外遗传;κ粒;随意 内含子;雄性不育系;雄性不育保持系;雄性 不育恢复系 2母性影响的概念及遗传的特点* 3细胞质遗传的概念及遗传的特点 4草履虫放毒型遗传与核质关系 5线粒体遗传及分子基础 6叶绿体遗传及分子基础 5核质互作雄性不育与杂种优势的利用
第十四章 核外遗传 学习要点: 1 名词概念:母性影响;核外遗传;粒;随意 内含子;雄性不育系;雄性不育保持系;雄性 不育恢复系 2 母性影响的概念及遗传的特点* 3 细胞质遗传的概念及遗传的特点* 4 草履虫放毒型遗传与核质关系 5 线粒体遗传及分子基础 6 叶绿体遗传及分子基础 5 核质互作雄性不育与杂种优势的利用
第一节母性影响 短暂的母性影响 AA× 1.麦粉蛾肤色的遗传 野生型A产生犬尿素 FI Aa 幼虫肤色:有色 突变型a不产生犬尿素 成虫眼色:褐色 A aa F1Aa♂×a早♀×♂ 幼虫肤色有色无色 成虫眼色褐眼红眼 a aa Aa aa 幼虫肤色:有色无色有色有色 成虫眼色:褐眼红眼褐眼眼
第一节 母性影响 一、短暂的母性影响 1.麦粉蛾肤色的遗传 野生型A 产生犬尿素 突变型a 不产生犬尿素 A- aa 幼虫肤色 有色 无色 成虫眼色 褐眼 红眼 P AA × aa ↓ F1 Aa 幼虫肤色:有色 成虫眼色:褐色 F1 Aa ♂ × aa ♀ Aa♀×aa♂ ↓ ↓ Aa aa Aa aa 幼虫肤色: 有色 无色 有色 有色 成虫眼色: 褐眼 红眼 褐眼 红眼
2.结果的解释 1)母本核基因产物存在于卵的细胞质中; 2)受精时,精卵细胞提供的细胞质的量是不一样的,受 精卵的细胞质几乎全由母方提供 3)当细胞质中的犬尿素用完后,即表现自身基因型性状 二、持久的母性影响 PDD♀×dd♂ Pa♀× 1.椎实螺螺口方向遗传 F1Dd(右) FI (左) D;右旋F2 DDDd dd(右)F2DDD(右 dd:左旋 F3右右左 F3右右左 3右:1左 3右:1左
2.结果的解释 1)母本核基因产物存在于卵的细胞质中; 2)受精时,精卵细胞提供的细胞质的量是不一样的,受 精卵的细胞质几乎全由母方提供; 3)当细胞质中的犬尿素用完后,即表现自身基因型性状. 二、持久的母性影响 1.椎实螺螺口方向遗传 P DD♀×dd♂ P dd♀×DD♂ ↓ ↓ F1 Dd(右) F1 Dd(左) ↓⊕ ↓⊕ F2 DD Dd dd (右) F2 DD Dd dd (右) ⊕ ↓ ↓ ↓ ⊕ ↓ ↓ ↓ F3 右 右 左 F3 右 右 左 3 右 :1左 3右:1左 D-:右旋 dd:左旋
母性影响的概念和遗传的特点 1母性影响( maternal inheritance) 子代表型不受自身基因型的控制,而受母亲基因型的影响, 表现母亲基因型性状的一种遗传现象。 2特点1)正反交F1表型不一样; 2)F3才表现F2代核基因型的性状分离比(3:1属于孟 德尔核遗传); 3)子代表现母亲基因型(细胞核)的性状 3母性影响的原因 由于母本核基因的产物存在于卵的细胞质中,对子代表型产 生的一种预定作用。(母本核基因的前定作用)
3)子代表现母亲基因型(细胞核)的性状 1 母性影响(maternal inheritance) 子代表型不受自身基因型的控制,而受母亲基因型的影响, 表现母亲基因型性状的一种遗传现象。 2 特点 1)正反交F1表型不一样; 2)F3才表现F2代核基因型的性状分离比(3:1属于孟 德尔核遗传); 三、母性影响的概念和遗传的特点 3 母性影响的原因 由于母本核基因的产物存在于卵的细胞质中,对子代表型产 生的一种预定作用。(母本核基因的前定作用)
第二节核外遗传的性质与特 点 细胞质遗传的概念 指位于细胞核或类核体以外的遗传物质所控制性状的遗传现象 Extranuclear inheritance) 细胞质遗传的实例 1高等植物叶绿体的遗传 1)紫茉莉质体的遗传 紫茉莉枝条颜色遗传的杂交实验[909年 Correns o 2)特点:正反交结果不表现经典的遗传学规律 杂交子代的颜色子代表型与父本无关,而与母本表型 样 3)解释:控制性状的基因位于胞质中,杂交后代的胞质几 乎全来自母本。 2真菌异核体实验
第二节 核外遗传的性质与特 一、细胞质遗传的概念 点 指位于细胞核或类核体以外的遗传物质所控制性状的遗传现象 (extranuclear inheritance) 二、细胞质遗传的实例 1 高等植物叶绿体的遗传 1)紫茉莉质体的遗传 紫茉莉枝条颜色遗传的杂交实验 [1909年 Correns C.] 2 真菌异核体实验 2) 特点:正反交结果不表现经典的遗传学规律; 杂交子代的颜色子代表型与父本无关,而与母本表型 一样 3) 解释:控制性状的基因位于胞质中,杂交后代的胞质几 乎全来自母本
第三节细胞内敏感性物质的遗传 草履虫放毒型的遗传 1943 Sonneborn T M草履虫卡巴粒( K Particle的遗传 草履虫有一个大的营养核2n)和两个小的生殖核(2n), 其生殖方式: 1)无性生殖: 2)有性生殖: A自体受精:同一个体,大核(2n消失,两个小核 2n)各自减数分裂(44-8),后留下一个小核(8-7,n) 小核有丝分裂一次后合并(n-→n+n→2n),再分裂成大核 (2n)和两个小核(2n) B结合生殖:两虫体结合,大核(2n)消失,两个小 核(2n)减数分裂保留一个(8-7,n,有丝分裂(n+n)然后两 个虫体彼此交换一个核
第三节 细胞内敏感性物质的遗传 一、草履虫放毒型的遗传 1943 Sonnjeborn T .M.草履虫卡巴粒(κ Particle)的遗传 草履虫有一个大的营养核(2n)和两个小的生殖核(2n), 其生殖方式: 1)无性生殖: 2)有性生殖: A. 自体受精:同一个体,大核(2n)消失,两个小核 (2n)各自减数分裂(4+4=8),后留下一个小核(8-7,n); 小核有丝分裂一次后合并(n→n+n→2n),再分裂成大核 (2n)和两个小核(2n)。 B. 结合生殖:两虫体结合,大核(2n)消失,两个小 核(2n)减数分裂保留一个(8-7,n), 有丝分裂(n+n)然后两 个虫体彼此交换一个核
①短暂结合:小核交换,胞质不交换,虫体分开, 各形成一个2n核; ②较长时间结合:小核和胞质均交换,虫体分开, 各形成一个2n核。 放毒型的遗传既取决于细胞质里的κ粒,又受核基因 K的控制。 k粒:由双层膜包裹,含DNA,RNA和酶系的小颗粒, 为共生的放毒型细菌。 果蝇的感染性遗传 1CO2敏感遗传 果蝇:CO2抗性:CO2敏感 原因:胞质中的σ颗粒,为感染性因子,可改变雌体对CO2的 敏感性,并通过雌体遗传 2性比失调:雄性比例极低,甚至缺失,由胞质中螺旋体所引起, 只传给雌体而不传给雄体—雄体早亡
①短暂结合:小核交换,胞质不交换,虫体分开, 各形成一个2n核; ②较长时间结合:小核和胞质均交换,虫体分开, 各形成一个2n核。 **放毒型的遗传既取决于细胞质里的κ粒,又受核基因 K的控制。 κ粒:由双层膜包裹,含DNA, RNA和酶系的小颗粒, 为共生的放毒型细菌。 二、果蝇的感染性遗传 1.CO2敏感遗传 果蝇: CO2抗性: CO2敏感 原因: 胞质中的σ 颗粒,为感染性因子,可改变雌体对CO2的 敏感性,并通过雌体遗传。 2.性比失调:雄性比例极低,甚至缺失,由胞质中螺旋体所引起, 只传给雌体而不传给雄体——雄体早亡
第四节线粒体的遗传方式及其分子基础 、酵母的小菌落突变 在自发或者诱发条件下,可产生小菌落缺少纥 胞色素氧化酶; 小菌落(交配型A)与正常酵母(交配型a)杂交,合子 (Aa)减数分裂产生的4个子囊孢子小菌落消失。 解释:1小菌落的形成是由于线粒体基因突变,不能表达 正常的与呼吸作用有关的酶,呼吸受阻,菌落生长缓 慢 2当小菌落与正常的酵母杂交时,胞质融合,线粒 体均复制,并随机分配到子囊孢子中,每个子囊菌都 获得正常的线粒体,小菌落消失
第四节 线粒体的遗传方式及其分子基础 一、酵母的小菌落突变 在自发或者诱发条件下,可产生小菌落——缺少细 胞色素氧化酶; 小菌落(交配型A)与正常酵母(交配型a)杂交,合子 (Aa)减数分裂产生的4个子囊孢子小菌落消失。 解释:1.小菌落的形成是由于线粒体基因突变,不能表达 正常的与呼吸作用有关的酶,呼吸受阻,菌落生长缓 慢; 2.当小菌落与正常的酵母杂交时,胞质融合,线粒 体均复制,并随机分配到子囊孢子中,每个子囊菌都 获得正常的线粒体,小菌落消失
线粒体基因组 1.线粒体基因组的一般性质 1)多为 CCCDNA,极少数为线状DNA(eg.四膜虫) 2)各物种线粒体DNA的大小不 3)一个细胞内有多个线粒体,一个线粒体内有多个 mtDNA分子 4)无重复的核苷酸序列,有短的多聚核苷酸序列; 5)动物的 mtDNA分子热稳定性不均 6) mtDNA的复制有θ型、D环、σ等形式的半保留复制形式; 7) mtdNA的复制与核DNA的复制相对独立; 8) mtDNA含编码与呼吸作用相关的酶和蛋白质基因: eg.Cyta3、ytb-c1、 ATPase、内膜蛋白以及抗生素抗性基因等
二、线粒体基因组 1. 线粒体基因组的一般性质 1)多为cccDNA,极少数为线状DNA(eg.四膜虫); 2)各物种线粒体DNA的大小不一; 3)一个细胞内有多个线粒体,一个线粒体内有多个mtDNA分子; 4)无重复的核苷酸序列,有短的多聚核苷酸序列; 5)动物的mtDNA分子热稳定性不均一; 6)mtDNA的复制有θ 型、D环、σ等形式的半保留复制形式; 7)mtDNA的复制与核DNA的复制相对独立; 8)mtDNA含编码与呼吸作用相关的酶和蛋白质基因: eg. Cytaa3、Cytb-c1、ATPase、内膜蛋白以及抗生素抗性基因等
2.线粒体的遗传表达和控制系统 (1)线粒体具有半自主性 mtDNA含有能够编码一部分自身的蛋白质、rRNA、tRNA等 的基因; 线粒体的遗传装置能够单独完成DNA复制、基因转录、蛋白 质合成和基因重组; 参与mDNA的复制、基因转录、蛋白质翻译及基因表达的很 多蛋白质来自核基因编码,对核基因具有一定的依赖性 (2)线粒体活动受核和线粒体两套系统共同控制 酵母线粒体基因组的物理图谱及特点 ①84Kb长26m的 CCCDNA; ②基因之间有大段非编码序列—eg.两个DNA之间 有25kb非编码区; ③某些基因具有内含子—CO1、cyb亚基基因 ④内含子具 Ribozyme活性; ⑤内含子具有“随意性”—品系之间存在差别
2. 线粒体的遗传表达和控制系统 (1)线粒体具有半自主性: mtDNA含有能够编码一部分自身的蛋白质、rRNA、tRNA等 的基因; 线粒体的遗传装置能够单独完成DNA复制、基因转录、蛋白 质合成和基因重组; 参与mtDNA的复制、基因转录、蛋白质翻译及基因表达的很 多蛋白质来自核基因编码,对核基因具有一定的依赖性。 (2)线粒体活动受核和线粒体两套系统共同控制。 三、酵母线粒体基因组的物理图谱及特点 ①84Kb长26μm的cccDNA; ②基因之间有大段非编码序列——eg. 两个rDNA之间 有25kb非编码区; ③某些基因具有内含子——CO1、Cytb亚基基因; ④内含子具Ribozyme活性; ⑤内含子具有“随意性”——品系之间存在差别