第十一章核外遗传.ppt

,第十一章核外遗传,学习要点：1概念：母性影响；核外遗传；雄性不育系；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,一、短暂的母性影响,1.麦蛾肤色的遗传,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,PAAaa,F1Aa,幼虫肤色:有色成虫眼色:褐色,F1AaaaAaaa,AaaaAaaa,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,1.椎实螺螺口方向遗传,PDDdd,PddDD,F1Dd（右）,F1Dd（左）,F2DDDddd(右),F2DDDddd(右),F3右右左,F3右右左,3右：1左,3右：1左,D-:右旋dd:左旋,3）子代表现母亲基因型(细胞核)的性状,1母性影响(maternalinheritance)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,一、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（extranuclearinheritance）,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CorrensC.,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。,2真菌异核体实验,第三节细胞内敏感性物质的遗传,一、草履虫放毒型的遗传,1943SonnjebornT.M.草履虫卡巴粒（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(nn+n2n)，再分裂成大核(2n)和两个小核(2n)。,B.接合生殖：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.,短暂结接合：小核交换，胞质不交换，虫体分开，各形成一个2n核；较长时间接合：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粒，又受核基因K的控制。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,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。,二、线粒体基因组,1.线粒体基因组的一般性质1)多为环状双链DNA，极少数为线状DNA(eg.四膜虫);2)各物种线粒体DNA的大小不一；植物的比动物的大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的复制有型、D环、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：如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84Kb长26m的环状双链DNA;基因之间有大段非编码序列如.两个rDNA之间有25kb非编码区;某些基因具有内含子CO1、Cytb亚基基因;内含子具Ribozyme活性；内含子具有“随意性”品系之间存在差别,电镜下的mtDNA,四、人类线粒体基因组的结构及其特点A.结构：16,569bp的cccDNA,能够编码13个蛋白质、2个rRNA和22个tRNA:mRNA:cytb、CO(3个)、ATPase(2个)、NADH脱氢酶系（7）rRNA:16S和12StRNA:22个tRNA,作为转录产物加工的“标点符号”在tRNA前后为加工酶切位点,B.特点：基因组结构小、基因排列紧密，无内含子和极少调节序列；22个tRNA用于蛋白质的合成充分体现密码子的兼并性；基因组中4个密码子不同于核基因组的密码子。对称转录每条DNA各一个启动子，完全转录。基因转录产物mRNA无5-“帽”结构。,五、高等植物的线粒体基因组线状和环状DNA的复杂集合体编码mRNA、rRNA（3个）和tRNAeg.蛋白质：Cytaa3(3大亚基);ATPase(4亚基);Rib(小亚基)等。DNA结构复杂混杂DNA(源于ctDNA和核DNA,如源于Rubisco大亚基基因)基因多数独立转录，少数共转录。,第五节叶绿体遗传及其分子基础,一、衣藻的叶绿体遗传衣藻营养细胞1个核、1个叶绿体、20多个线粒体，可进行无性繁殖和融合生殖（配子提供相等的内含物）。某些光合基因和抗性基因表现为母性遗传。交配型：mt+：mt-Pmt+(smR)+mt(smS)mt+(smS)+mt-(smR)F1smR(99%)smS原因：mt+亲本的叶绿体保留；mt+亲本中的限制修饰酶系统使mt中的叶绿体DNA降解。,二、叶绿体遗传的分子基础,1.叶绿体基因组的特点120-217Kb的cccDNA，一个叶绿体含一至几十个DNA分子;ctDNA无5-甲基胞嘧啶；有两个反向重复序列（rDNA区）变性出现发卡结构；具有相对独立的基因复制、表达和调节系统。部分基因有内含子：例.Rubisco大亚基9个内含子。,2.叶绿体DNA的物理图谱及基因定位(1)4.5S、5S、16S、23SrDNA(分布在反向重复序列区);(2)30多个tRNA编码序列4个在反向重复区，其中2个在16S和23SrDNA之间、其余分散分布；(3)mRNA:核糖体蛋白（1/3，20）、Rubisco大亚基、PSI和PSII（部分）、ATPase、RNA多聚酶（部分）、电子传递蛋白等。,三、叶绿体遗传系统及其与核遗传系统的关系,关于玉米的埃型条斑遗传埃型条斑（stripediojap）：基因(ij)位于核内，控制叶绿体的性状，（ij/ji）为白化（死亡）或绿白条斑，（+/+）植株正常。埃型条斑形成后，可以通过母本（ij/ji）可以传递给下一代，与子代ij基因无关，说明：叶绿体遗传的自主性。,叶绿体的半自主性叶绿体中的蛋白质分三类由ctDNA编码的蛋白：eg.PS中的P700Chla蛋白；由核基因编码的蛋白：eg.PS中的Chla/b蛋白；由核和线粒体基因共同编码的的蛋白：eg.Rubisco的大亚基由ctDNA编码；而小亚基由核基因编码，在胞质中被翻译后，经导肽运送至叶绿体。叶绿体的增殖、发育和代谢等需要由叶绿体和核基因共同控制,第六节核外遗传与植物雄性不育性,一、植物的雄性不育性雄性不育(malesterility)：由于花粉不能正常发育，不能与卵细胞受精形成合子，产生子代个体的遗传学现象。1）核不育性由核基因引起雄性不育。多发生在减数分裂过程，不能形成正常花粉，为隐性基因（ms）控制，(ms/sm)表现不育，不育基因依靠杂合体保持，杂合体后代呈简单的Mendel分离比，不能使后代全部不育，使其应用受到限制。,2）质-核不育性由细胞质和核共同控制的雄性不育类型。多发生在减数分裂后小孢子形成期，由不育的细胞质基因（S）和对应的核基因（纯合rf/rf）决定。S,rf/rf雄性不育；S,Rf/Rf可育；N,rf/rf可育雄性不育系：由于花粉败育，自交不能产生后代的品系（S,rf/rf）。雄性不