遗传学课程论文-细胞质遗传并非完全是母系遗传

生命科学学院2010级本科遗传学课程论文细胞质遗传并非完全是母系遗传姓名：孙颖雯班级：2010级生物科学（师范）2班学号：222010317011053指导教师:帅小蓉【摘要】细胞质遗传一般表现为具母系遗传的特征，但随着科学技术的日益发达，DNA分子标记技术的发展和应用，科学家们已发现在动物及植物中均存在有低频的线粒体DNA单亲父系遗传以及双亲遗传的现象。对质体DNA遗传的研究表明：被子植物的质体DNA大多表现为母系遗传，而裸子植物的质体DNA则主要表现为父系遗传的方式，同时也发现存在其它的遗传规律[1]。由此证实了细胞质基因的遗传并非全部都是母系遗传。【关键词】细胞质遗传母系遗传线粒体DNA遗传质粒DNA遗传【引言】母系遗传是细胞质遗传的普遍形式，高等生物的细胞质遗传包括母系遗传、父系遗传和双亲遗传。母系遗传是指：正交和反交的遗传表现不同，通常子代只表现母本性状，这种表型和母本表型一致而与父本表型无关的细胞质遗传又称母系遗传。异配生殖的生物，其合子中细胞质主要来自雌配子,同时父本所形成的配子中，细胞质基因或丢失、或以某种方式被破坏、或失去活性，即只有母本的细胞质基因得到表达，父本的细胞质基因没有表达，因此，后代通常只表现母本的性状，这种细胞质遗传才是母系遗传[2]。但是，如果过分强调雌配子中的细胞质多,而雄配子中细胞质少是母系遗传的主要原因，则以后就难以理解父系遗传和双亲遗传。通常所说的细胞质遗传特点其实是指母系遗传的特点，如子代通常只表现母本性状，母系遗传和细胞质遗传是包容关系的概念。因此，母系遗传一定是细胞质遗传，而细胞质遗传却不一定是母系遗传[3]。例如花斑紫茉莉白色枝叶、绿色枝叶、花斑枝叶的遗传和链孢霉的慢性生长性状遗传，属于母系遗传；而酵母菌小菌落遗传属于细胞质遗传但不属于母系遗传。【正文】细胞质遗传中，正、反交结果是不同的，因此，我们常常根据正、反交结果和后代的性状分离比来判断一种遗传是否是细胞质遗传。细胞质遗传的另一个主要特点是：两个亲本杂交，后代的性状不会像细胞核遗传那样出现一定的分离比。之所以会出现这一现象，是因为生殖细胞在进行减数分裂时。细胞质中的遗传物质不能像核内的遗传物质那样进行有规律的分离，而是随机的、不均等的分配到子细胞中去。例如，如果让紫茉莉花斑枝条上的雌蕊接收绿色枝条上的花粉，由于花斑枝条细胞质中的遗传物质不均等的分配，F1呈现出来的3种表现型不会出现一定的分离比[4]。细胞质遗传主要有以下两种形式：线粒体DNA遗传线粒体是细胞内十分重要的细胞器。在生物能量转化中起重要作用，而且线粒体DNA也编码一些重要的生物学性状，诸如植物细胞质雄性不育性。据研究表明，在所有高等真核生物中，线粒体DNA一般表现为母系遗传的特征，包括人类、其它哺乳类动物、两栖动物、鱼类及高等植物等[5]。随着DNA分子标记技术在细胞质遗传研究中的应用，生物报道在老鼠中线粒体DNA经雄配子传递，表现为低频的父系遗传。博因顿发现在衣藻中线粒体DNA表现为父系遗传。在被子植物中，利用线粒体DNA的限制性片段分析方法，Brennicke和施韦姆勒发现月见草属的一个杂种[6]。Kiang观察到在牛尾草黑麦草的属问杂种中均表现为线粒体DNA的父系遗传。埃里克森和肯布尔在双子叶的甘蓝型油菜中同样发现了高等植物中存在的线粒体DNA父系遗传现象，在子代中有10%的植株的线粒体DNA来自于父本。另外在小麦属和小黑麦的属间杂种及香蕉中也得到了证实。而在裸于植物中，仅发现在北美红杉和北美翠柏以及松属的一个杂种发现线粒体DNA是父系遗传的[7]。质粒DNA遗传除细菌、蓝藻等原核生物和某些真棱生物的菌类外，一切植物细胞质中都含有质体，而叶绿体是质体最主要的组成部分。叶绿体是高等植物进行光合作用的场所，植物对某些除草剂具有抗性及叶片黄化等性状表现均与叶绿体DNA有关母系遗传是大多数被子植物质体DNA遗传的显著特征。在被子植物中，对近60个物种的质体DNA的遗传研究，发现大多数表现为母系遗传特征，而其中20%的物种中存在双亲遗传的现象。哈格曼将被子植物的花粉传递分为3类：第1类为月见草属型，表现为明显的母系传递特性；第2类为天竺葵属型，表现为双亲传递特性；第3类为苜蓿属型，表现为明显的父系传递特性。被子植物质体DNA父系遗传的最典型的例证是1989年舒曼和汉考克报道了第1例用RFLP分析发现紫花苜蓿的质体DNA表现为父系遗传的特征，而胡萝卜属则是在被子植物中发现质体DNA由雄配子传递的第2个属。后来又在苜蓿、矮牵牛、牛尾草与黑麦草的属间杂种和猕猴桃属中报道了被子植物中存在的质体DNA父系遗传现象[8]。关于裸子植物的质体DNA遗传规律的研究，这方面已积累了大量的文献资料。与被子植物相比，大多数裸子植物的质体DNA则表现为父系遗传的特征[9]。Ohba等(1971)第一次利用黄苗的质体突变型报道了裸子植物质体DNA的父系遗传，研究表明在杉科的日本柳杉中有95%以上表现为质体DNA父系传递规律。同样，利席RFLP标记分析，发现裸子植物松科的花旗松的质体DNA为父系传递规律。进而又发现在松属、落叶松属、云杉属的质体DNA传递表现为父系遗传。接着在裸子植物松柏类的又一科杉科中发现北美红杉和柏科的北美翠柏的质体DNA也表现为父系传递规律。裸子植物中也存在极小频率的质体DNA双亲传递现象，Ohba等观察到日本柳杉中质体DNA表现为双亲遗传。而Szmidt等则发现在落叶松属中质体DNA表现为父系遗传与低频率的双亲遗传及母系遗传并存的现象[10]。细胞质遗传表现为多种形式的复杂性，没有一种简单的机制能去解释这种现象。母系遗传是细胞质遗传的主要特征，而不能代表细胞质遗传的全部内容。随着分子生物学技术的发展及应用，这为人们对细胞质遗传规律的研究和认识提供了强有力的手段，科学家们已揭示出了生物细胞质DNA遗传的新规律和新现象，在细胞质遗传方面表现为单亲的母系遗传、父系遗传及双亲遗传多种形式，大大丰富和逐步完善了细胞质遗传研究的内容。参考文献：[1]田志宏细胞质遗传并非都是母系遗传生物学通报1999年第34卷第1期[2]邢德智细胞质遗传中几个疑难问题辨析生物学通报2010年第45卷第9期[3]田志宏细胞质遗传并非都是母系遗传生物学通报1999年第34卷第1期[4]后治中浅析细胞质遗传和母性效应读写算(教育教学研究）2011年第16期[5]Burky.C.W.Jr.Uniparentalinheritanceofmitochondriaandchloroplastgenes:mechanismsandevolution.Proc．Nat1．Acad．So1．USAl995，92：11331—11338[6]胡适宜.被子植物字体的细胞学机理[J].植物学报，1997,39（4）：363—371[7]ReboudX.Zey.C.OrganelleInheritanceinplants．Heredity1994t7Z：1