Chapter 8 Maternal Inheritance 第八章 核外遗传 8.1 Maternal effects 母性影响

1. Chapter 8 Maternal Inheritance 第八章 核外遗传 8.1 Maternal effects 母性影响 8.2 Maternal inheritance 母性遗传/Cytoplast inheritance 细胞质遗传 8.3 真菌类线粒体的遗传 8.4 草履虫放毒型的遗传 8.5 高等植物雄性不育(male-sterile)的遗传

2. Organelle Mitochondrial Shell coiling Chloroplast Water snails Circular Divergence Symbiotic Aerobic respiration Maternal Chlorophyll Maternal inheritance/ Cytoplast inheritance Maternal effect

3. 8.1 Maternal effects 母性影响 In some cases the phenotype of an individual is affected by the genotype of the mother which can mask the true genotype of the individual. 子代表型受母方基因型的影响, 正反交性状不一样 e.g. 麦粉蛾的色素遗传 –brief maternal effects 父本 Aa × 母本 aa母本 Aa × 父本 aa 幼虫肤色 有色 无色 有色 无色 成虫 褐眼 红眼 褐眼 红眼 1/2Aa 1/2aa 1/2Aa 1/2aa 幼虫肤色 有色无色 有色 有色 成虫 褐眼 红眼 褐眼 红眼

4. Permanent maternal effects持久的母性影响 e.g. 椎实螺(雌雄同体)外壳旋向的遗传（右旋对左旋为显性） 母本 DD（右）× 父本dd （左） 母本 dd（左）× 父本 DD（右） 异体授精 F1 Dd（右 ）自体受精Dd（左） F2 DD Dd dd DD Dd dd 右 右 右 右 右 右 1 2 1 1 2 1 F3 DD 1/2DD Dd 1/2dd dd 同左 1 2 1 右 右 左

5. 椎实螺(Limnaea)外壳的螺旋方向，受母亲的基因型控制，终生不变。受精卵螺旋式卵裂中纺锤体的左右方向决定于母体染色体上的基因，即母本基因型决定了下一代的表型椎实螺(Limnaea)外壳的螺旋方向，受母亲的基因型控制，终生不变。受精卵螺旋式卵裂中纺锤体的左右方向决定于母体染色体上的基因，即母本基因型决定了下一代的表型 （母本亲本的基因型决定了F1代的表型，F1代母本的基因型决定了F2代的表型，F2代母本的基因型决定了F3代的表型……)。

6. 8.2 Maternal/Cytoplast inheritance:The mitochondria and chloroplasts of eukaryotes contain their own DNA genome. Most plant pollen does not transfer chloroplasts or mitochondria to the zygote. In animals, sperm do not offer genomes showing a pattern of inheritance in which a phenotype can only be inherited from the mother, this is known as maternal inheritance. 细胞质遗传: 子代性状由细胞质内的遗传物质 (细胞质基因) 所控制的遗传现象。 In plant the most common examples of maternal inheritance involve chloroplasts that fail to synthesize chlorophyll and hence form white regions in leaves.

8. e.g.紫茉莉 (Mirabilia jalapa) 的叶绿体遗传： 花斑植株，着生绿色、白色和花斑枝条 Cuttings can be taken from green stems, white stems or variegated stems. These cuttings will grow on to form flowers which produce seed. Plants derived from the green and white cuttings breed true, but the seeds produced on variegated cuttings can give green, white or variegated plants. This because the ova that develop into seeds after fertilization can carry all normal, all mutant or a mixture of chloroplasts.

9. White (female) × White (male) Green white Variegated Green (female) × White (male) Green green Variegated Variegated (female) × White (male) white Green green Variegated variegated p157

10. 研究发现，决定紫茉莉叶色的基因在细胞质质体—叶绿体DNA中研究发现，决定紫茉莉叶色的基因在细胞质质体—叶绿体DNA中 Maternal Inheritance of Specific Genes in cpDNA: Species-specific differences in several chloroplast proteins provided further evidence of maternal inheritance. In cpDNA studies, researchers identified specific organelle genes through the analysis of proteins.

11. e.g. 紫罗兰的母系遗传：F1(自交) F2 胚胎表皮 深蓝(母本) × 黄色(父本)深蓝 深蓝 黄色(母本) × 深蓝(父本)黄色 黄色

12. 受精卵中，核基因(nuclear DNA)分别来自卵子和精子但胞质基因(cytoplast DNA)几乎全部来自卵子。 受胞质基因控制的性状随母体遗传给子代，表现为母体遗传 - Maternal inheritance

13. nuclear inheritance cytoplasmic inheritance 正反交，子代表型一样(显性) 正反交不一样，表现母体性状 (除伴性遗传) 与父本无关 符合孟德尔规律，有分离比 非孟式，无分离、重组和连锁 基因在染色体 可进行定位 基因在细胞器中 质、核遗传关系密切 e.g. 叶绿体遗传受核、质遗传组成共同作用。

14. 叶绿体DNA 核DNA 双螺旋 有核糖体 控制Pr.合成 相同点 cDNA mRNA tRNA rRNA 自我复制(独立、稳定、连续性) 环状 无组蛋白结合的复合体 有组蛋白结合的复合体 不同点 无5-甲基胞嘧啶(C) 有5-甲基胞嘧啶(C)

15. 8.3 真菌类线粒体的遗传 酵母菌的“小菌落” (petite colony) 由于细胞内缺乏细胞色素a、b以及细胞色素c氧化酶，不能进行有氧呼吸。 细胞呼吸代谢中心，有关酶系及基因位于其中.

16. 正常 X “小菌落” 正常二倍体合子、子囊孢子，胞质遗传。 核基因A、a的分离照常。

17. 链孢霉的“缓慢生长”突变型 (poky) P239

18. 8.4 草履虫放毒型的遗传 – 与一种并非是细胞质构成要素的颗粒有关 细胞内存在 一大核(分管营养, 多倍性), 二小核(与遗传有关, 二倍性) 放毒型卡巴粒(细胞质因子) – 产生草履素(可杀死其它品系) 核基因型K/K – 决定卡巴粒的增殖 敏感型 仅核基因型k/k

19. 卡巴粒子 有K基因的核 草履虫素 A放毒型 B敏感型 A 放毒型：核内有基因K，细胞质中有卡巴粒，外面培养液中有草履虫素 B敏感型：核内有kk，细胞质中没有卡巴粒。

20. 接合生殖 (Conjugational reproduction) KK kk –互换小核 自体受精 (self-fertilization) – 产生纯合个体 Kk Kk X X KK kk KK kk 放毒型 敏感型 （卡巴粒+KK）

21. 8.5 高等植物雄性不育(male-sterile)的遗传类型： 两性花植物由于遗传原因造成雄性机能丧失形成雄性不育。 （雄蕊退化、花粉败育、功能不育） reason： Environment 不遗传，无遗传学价值 Chromosome 染色体数目、性质不协调，远缘杂交中， 意义不大 Gene regulated 基因控制的雄性不育，可遗传， 意义重大

22. A commercially important example of cytoplasmic inheritance in plants involves male-sterility in maize. Here mutant gene derived from the maternal cytoplasm prevent pollen production. This can be utilized in the production of F1 hybrid seed. In mixed stands of male-sterile plants of one variety and normal plants of another variety, all seeds produced on male-sterile plants must have been fertilized by pollen from the other variety, and hence must be hybrid .

23. Three types of male sterile： 1. Nuclear male sterile (细胞核雄性不育)：不育基因rf位于核染色体上，属孟德尔式遗传，F1正常，F2分离。 母本 rfrf RfRf 父本 × Rfrf 自交 RfRf 可育 Rfrf 可育 rfrf 不育 3 ： 1

24. 2.Cytoplasmic male sterile (细胞质雄性不育)：控制不育的遗传物质在细胞质中 S—雄性不育细胞质 N—正常 P 母本S × N F1 母本S × N 母本S × N 多代回交，仍一致，均雄性不育 S 不育

25. 3.Interaction between nuclear and cytoplasmic (核质互作雄性不育)： There is an interaction between the cytoplasmic gene for male-sterility and nuclear genes. 质中含不育基因S，核中含纯合隐性不育基因rfrf - S(rfrf) 六种情况： N(RfRf) - 恢复系N(Rfrf) N(rfrf) -保持系 S(RfRf) S(Rfrf) S(rfrf) -不育系

26. 1) 不育系 S(rfrf) × N(rfrf) 保持系 S(rfrf) 不育 2) 不育系 S(rfrf) × N(RfRf) 恢复系 S(Rfrf) 可育 3)不育系 S(rfrf) × S(RfRf) 恢复系 S(Rfrf) 可育

27. 4. Applications producing seeds with heterosis “三系配套”： 不育系 S(rfrf)—A系 仅作母本 保持系 N(rfrf)—B系 作父本 恢复系 S(RfRf) N(RfRf)—C系 作父本

28. e.g. 野生稻（母本）× 栽培稻 二九南1号 （父本） （雄性不育） （保持系） 选育恢复系 二九南1号（不育株） × 多代回交 二九南1号不育系 ×可育好品种（恢复系） 获得具杂交优势的可育新品种

29. significance