例谈细胞核遗传和质遗传的判定

例谈细胞核遗传和质遗传的判定 谭家学（湖北省郧县第二中学 442500） 生物遗传方式包括细胞核遗传和细胞质遗传，它们的遗传物质虽然都是 DNA 分子，但 是其分布的位置不同，细胞核遗传的遗传物质在细胞核中的染色体上，细胞质遗传的遗传 物质在细胞质中的线粒体和叶绿体中。核遗传物质的载体（染色体）有均分机制，后代有 一定性状分离比，遵循三大遗传定律；细胞质遗传物质（具有 DNA 的细胞器如线粒体、叶 绿体）没有均分机制，是随机分配的，后代无一定性状分离比，不遵循三大遗传定律。下 面通过例题对细胞核遗传和细胞质遗传的判定方法进行归纳。 方法一：正交和反交法判断 用具有相对性状的亲本杂交，若正反交结果相同，子一代均表现显性亲本的性状，则 为细胞核常染色体遗传；若正反交结果不同，子一代性状均与母本相同，则为细胞质遗传； 若正反交结果不同，子一代在不同性别中出现不同的性状分离（即与性别有关） ，则为细胞 核性染色体遗传。值得注意的是被子植物在进行正交和反交的时候，果实的性状总表现为 母本的性状，这与细胞质遗传有着本质的区别。怎样证明果实的性状遗传是细胞核遗传还 是细胞质遗传？这需要用细胞质遗传的第二个特点来进一步证明，即细胞质遗传杂交后代 无一定的性状分离比。如豌豆种子种皮的颜色有白色(d)和灰色 (D),为了确定该性状的遗传 为细胞质遗传还是细胞核遗传,可以进行杂交实验, 让正交或反交后代进行连续自交,当自 交后代不表现出母系遗传特点,且自交第二代植株上种子种皮的颜色数量比为灰:白=3:1 时,可 以确定种皮颜色的遗传为核遗传,否则为细胞质遗传。 【例 1】果蝇是被用于遗传学研究的重要材料。分析回答下列在关问题： （1）果蝇品系有三组性状：I 和 I/、和 /、和 /（I、表示显性性状， I/、 /、 /表示隐性性状）根据以下几组实验结果，分析上述三组性状控制基因的位置和 和方式，并简要说明理由。 II /F 1 ,F1只表现 I 性状；I /IF 1 ,F1只表现 I 性状,说明: /F 1 ,F1只表现性状； /F 1 ,F1只表现性状（）和 /性状 (),说明: /F 1 ,F1只表现性状； /F 1 ,F1只表现 /性状,说明: (2)若已知果蝇的直毛和非直毛是位于染色体上的一对等位基因.但实验室只有从自然界捕 获的、有繁殖能力的直毛雌、雄果蝇各一只和非直毛雌、雄果蝇各一只，能否通过一次杂 交试验确定这对相对性状中的显性性状，用标准遗传图解表示并加以说明和推导。 【解答】：根据正反交结果进行分析解答。 （1）控制 I 和 I/的基因在常染色体上，属细 胞核遗传中的常染色体遗传，理由是 F1总表现显性性状，且正交和反交的结果相同。控 制和 /的基因在性染色体上，属细胞核遗传中的性染色体遗传，理由是 F1在不同性别 中出现不同的性状分离。控制和 /的基因在细胞质中，属细胞质遗传，理由是 F1总 是表现出与母本相同的性状。 （2）能，遗传图解如下： 图一 图二 图三 亲本 X AXAXaY 亲本 X aXaXAY 亲本 X AXaXaYa 子代 X AXa XAY 子代 X AXa XaY 子代 X AXa XaXa X AY XaY 说明：任取两只不同性状的雌雄果蝇杂交：若后代只出现一种性状，则杂交组合中雌果蝇 的性状为显性（图一） ；若后代果蝇雌雄各为一种性状，则该杂交组合中雄果蝇的性状为显 性（图二） ；若后代中雌雄果蝇均有两种不同性状且各占 1/2，则该杂交组合中雌果蝇的性 状为显性（图三） 【例 2】下面为果蝇三个不同的突变品系与野生型正交与反交的结果，试分析回答问题。 组数 正 交 反 交 野生型突变型 a野生型 突变型 a野生型野生型 野生型突变型 b野生型 突变型 b野生型野生型、突变型 b 野生型突变型 c野生型 突变型 c野生型 突变型 c （1）组数的正交与反交结果相同，控制果蝇突变型 a 的基因位于 染色体上，为 性突变。 （2）组数的正交与反交结果不相同，用遗传图解说明这一结果（基因用 B、b 表示）。 （3）解释组数正交与反交不同的原因。 【解析】细胞核遗传物质的载体（染色体）在分裂过程中进行均等分裂，且遵循遗传规律； 细胞质遗传物质的载体（具有 DNA 的细胞器）是随机不均等分配，且不遵循遗传规律。 突变品系与野生型正交与反交的结果相同，是细胞核遗传中的常染色体遗传。突变品系 与野生型正交与反交的结果不同，且子代的表现型与性别有关，应该是细胞核遗传中的伴 性遗传，突变品系与野生型正交与反交的结果不同，且均与母本相同，符合母系遗传的 特点，是细胞质遗传。 答案：（1）常 隐；（2）由题意可知，该突变基因位于 X 染色体上，为隐性突变。因此， 正交与反交的遗传图解如下图： （3）由题可推知，突变的基因最可能位于细胞质中，属于细胞质遗传，表现出母系遗传的 特点，即杂交所得的子代总表现出母本的性状。 方法二：细胞核移植法判断 可以通过显微操作进行细胞核移植，观察重组细胞性状遗传情况。如变形虫的核移植， 即把甲种变形虫的核取出注入乙种去核变形虫细胞中形成重组变形虫丙，然后观察丙的某 些性状情况，如果丙的某种性状与甲相同，则为细胞核遗传；若丙的某种性状与乙相同， 则为细胞质遗传。 【例 3】某小鼠的癌细胞具有氯霉素抗性，通过细胞核移植技术，将无氯霉素抗性的小鼠 体细胞核取出，注入去核的小鼠癌细胞中，然后将这一重组细胞培养在含有氯霉素的培养 基中，结果发现，该重组细胞不能分裂生长。这一实验可以说明（ ） A.该重组细胞具有氯霉素抗性 B.氯霉素抗性属于细胞核遗传 C.该重组细胞可称为细胞株 D.核移植过程中核基因发生了突变 【解答】小鼠的癌细胞具有氯霉素抗性，癌细胞能无限增值，将无氯霉素抗性的小鼠细胞 核植入去核的小鼠癌细胞中形成重组细胞，把重组细胞培养在含有氯霉素的培养基中，结 果该重组细胞不能分裂生长，说明重组细胞无氯霉素抗性，既氯霉素抗性基因在细胞核内， 属于细胞核遗传。答案选 B。 【例 4】链孢霉有生长正常的野生型和生长缓慢的突变型，人们将突变型链孢霉的细胞核 与野生型的细胞核互换之后，发现这两种链孢霉的生长状况没有改变。这说明链孢霉的生 长受到下列哪种物质的影响（ ） A、细胞核中的 DNA B、细胞质中的 DNA C、细胞核和细胞质中的 DNA D、细胞质中的蛋白质 【解答】两种链孢霉的细胞核互换后，生长状况没有改变，说明控制此生长的基因位于细 胞质中的 DNA 上，属于细胞质遗传。答案选