第十三章 细胞质和遗传
1．母性影响和细胞质遗传有什么不同？ 答：
1）母性影响是亲代核基因的某些产物或者某种因子积累在卵细胞的细胞质中，对子
代某些性状的表现产生影响的现象。这种效应只能影响子代的性状，不能遗传。因此F1代表型受母亲的基因型控制，属于细胞核遗传体系；
细胞质遗传是细胞质中的DNA或基因对遗传性状的决定作用。由于精卵结合时，精子的细胞质往往不进入受精卵中，因此，细胞质遗传性状只能通过母体或卵细胞传递给子代，子代总是表现为母本性状，属于细胞质遗传体系， 2）母性影响符合孟德尔遗传规律； 细胞质遗传是非孟德尔式遗传。
3）母性遗传杂交后代有一定的分离比, 只不过是要推迟一个世代而已；细胞质遗传杂交后代一般不出现一定的分离比。
2．细胞质基因和核基因有什么相同的地方，有什么不同的地方？
答：
1）相同：细胞核遗传和细胞质遗传各自都有相对的独立性。这是因为，尽管在细胞质中找不到染色体一样的结构，但质基因与核基因一样，可以自我复制，可以控制蛋白质的合成，也就是说，都具有稳定性、连续性、变异性和独立性。 2）不同：
A. 细胞质和细胞核的遗传物质都是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；细胞质中的遗传物质在细胞质中的线粒体和叶绿体中。
B. 细胞质和细胞核的遗传都是通过配子，但是细胞核遗传雌雄配子的核遗传物质相
等，而细胞质遗传物质主要存在于卵细胞中；
C. 细胞核和细胞质的性状表达都是通过体细胞进行的。核遗传物质的载体（染色体）
有均分机制，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、叶绿体等）没有均分机制，是随机分配的。
D. 细胞核遗传时，正反交相同，即子一代均表现显性亲本的性状；细胞质遗传时，
正反交不同，子一代性状均与母本相同，即母系遗传。
3．在玉米中，利用细胞质雄性不育和育性恢复基因，制造双交种，有一个方式是这样的：
先把雄性不育自交系A【（S）rfrf】与雄性可育自交系B【（N）rfrf】杂交，得单交种AB，把雄性不育自交系C【（S）rfrf】与雄性可育自交系D【（N）RfRf】杂交，得单交种CD。然后再把两个单交种杂交，得双交种ABCD，问双交种的基因型和表型有哪几种，它们的比例怎样？ 解：
A【（S）rfrf】 B【（N）rfrf】 C【（S）rfrf】 D【（N）RfRf】
AB【（S）rfrf】 CD【（S）Rfrf】
基因型：1/2【(S)rfrf】 1/2【(S)Rfrf】 表 型： 雄性不育 雄性可育
4．“遗传上分离的”小菌落酵母菌在表型上跟我们讲过的“细胞质”小菌落酵母菌相似。
当一个遗传上分离的小菌落酵母菌与一个正常酵母菌杂交，二倍体细胞是正常的，以后形成子囊孢子时，每个子囊中两个孢子是正常的，两个孢子产生小菌落酵母菌。用
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图说明这些结果，并注明相应的基因型。 解：
“遗传上分离的”小菌落是受单个核基因控制的，按孟德尔方式遗传，小菌落为隐性，因此一个遗传上分离的小菌落酵母菌与一个正常酵母菌杂交，二倍体为杂合体，菌落是正常的；减数分裂形成子囊孢子，子囊中4个孢子出现1∶1的分离比率，两个孢子是正常的，两个孢子产生小菌落。图解如下：
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5．“遗传上分离的”小菌落酵母菌与细胞质小菌落酵母菌杂交，形成的二倍体是正常的。这些二倍体细胞形成的子囊，正常细胞与突变细胞各有两个。解释这些结果，作图概括你的说明。 解：
“遗传上分离的”小菌落是受单个核基因控制的，按孟德尔方式遗传，小菌落为隐性；细胞质小菌落是线粒体遗传因子决定的，表现为细胞质遗传。“遗传上分离”的小菌落酵母菌与细胞质小菌落酵母菌杂交，形成的二倍体是杂合体，又具有正常的线粒体，因此菌落是正常的；减数分裂形成子囊孢子时，由于核基因的分离，子囊中4个孢子出现1∶1的分离比率，两个孢子是正常的，两个孢子产生小菌落。图解如下：
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6．一个雄性不育植株，用对育性恢复基因Rf是纯合的花粉授粉，F1的基因型怎样？表型怎样？
解析：雄性不育植株的基因型为S(rfrf)，恢复系的基因型为N(RfRf)，因此F1的基因型
为S(Rfrf)，表现型为雄性可育。
雄性不育植株 恢复系 S(rfrf) N(RfRf)
F1 S(Rfrf) 雄性可育
7．上题的F1植株作为母本，用一正常植株（rfrf）的花粉测交，测交的结果应该怎样？写出基因型和表型，注明细胞质种类。
解： F1的基因型为S(Rfrf)，正常植株（rfrf）的基因型为N(rfrf)，实际上就是保持系，
因此测交的后代的基因型和表现型为：
F1 保持系 S(Rfrf) N(rfrf)
F1 S(Rfrf) 雄性可育
S(rfrf) 雄性不育
8．举一个经典的孟德尔式遗传的例子，正交和反交的结果是不同的。
解： 胚乳性状是核基因控制的，但是由于胚乳细胞的染色体数目是3N，母方提供两个
极核，父方提供一个精子，故正交与反交结果不一致： 正交：♀AA×♂aa →胚（Aa）、胚乳（AAa） 反交：♀aa×♂AA →胚（Aa）、胚乳（Aaa）
9．一个Dd的椎实螺自交。子代的基因型和表型怎样？如子代个体自交，它们的下一代表型又怎样？
解：椎实螺外壳的螺旋方向受母亲的基因型控制，外壳的右旋和左旋，是由一对基因控
制，右旋（D）对左旋（d）是显性。其基因型的分离完全可以按照孟德尔的分离法则来分析。但是后代个体的表现型不是由它本身的基因型决定，而是由它的母亲的基因型决定。因此一个Dd的椎实螺自交，子代的基因型为1/4 DD : 1/2 Dd : 1/4 dd，而表现型都为右旋。子代个体自交，下一代有3/4的个体为右旋，1/4的个体为左旋。
Dd Dd
1/4 DD（右旋） 1/2 Dd（右旋） 1/4 dd（右旋）
1/4 DD（右旋）1/2｛1/4 DD（右旋） 1/2 Dd（右旋） 1/4 dd（右旋）｝ 1/4 dd（左旋）
10．上题中开始做实验所用的杂合体椎实螺的表型是怎样的？说明。
解：上题中开始做实验所用的杂合体椎实螺的表型可能是左旋，也可能是右旋。如果
其母本是DD或Dd基因型，则为右旋；如果其母本是dd基因型，则为左旋。
11．正反交在F1往往得出不同的结果。这可以由（1）伴性遗传，（2）细胞质遗传，（3）母
性影响。如果你得到这样的一种结果，怎样用实验方法来决定是属于哪一种范畴？ 解析：根据伴性遗传、细胞质遗传和母性影响的遗传特点来设计实验。
答案：
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伴性遗传是由细胞核基因控制的，子代性状与性别有关。在细胞质遗传中，正交、反交时F1总表现出母本性状，正反交中母本性状不同，因而后代的性状不同。母性影响依赖于母方基因的作用，而这些基因是以经典方式传递的，它的特点是显性基因延迟一代表现和分离。
如果发现正反交的F1具有不同的结果，则首先考察F1雌雄个体性状是否一致，若正交反交子代雌雄个体性状不一致者，为伴性遗传；若子代性状与性别无关，并且子代性状与母本性状不同者，则为母性影响；若子代性状与性别无关，并且子代性状与母本性状相同者，则可能为母性影响，也可能为细胞质遗传。在这种情况下，令F1自交，若正反交F1的自交后代F2结果相同，则为母性影响，否则就是细胞质遗传。 12．从现有科学事实，怎样正确理解在遗传中细胞核与细胞质之间的关系。 解析：强调核基因的主导地位，注意质、核之间的相互依存和相互制约。
答案：
细胞核遗传和细胞质遗传各自都有相对独立性，但并不意味着没有关系：核基因是主要的遗传物质，但要在细胞质中表达，细胞质虽然控制一些性状，但还要受到细胞核的影响。所以细胞质基因与核基因是相互依存，相互制约的。
细胞核之所以在遗传中起主导作用，是因为细胞中的绝大部分基因位于细胞核内的染色体上，通过转录产生的mRNA进入细胞质，翻译成各种蛋白质，从而决定细胞的新陈代谢类型和个体发育方向。但是，细胞核的主导作用不是绝对的，核的活动不仅要受到细胞质中一些物质的调节和制约，而且还要对细胞质的不同状态作出不同的反应。
作为核外的一个遗传系统，线粒体有其自主性，表现为除含有DNA外，还含有自身的蛋白质合成系统（tRNA、rRNA和核糖体等），并由自己的聚合酶完成。类似于细菌，线粒体的蛋白质合成可受红霉素，氯霉素等一类抗生素的抑制。而不同于真核生物的蛋白质合成（受放线菌酮的影响）。 但是，线粒体除自身的少数成分外，大部分蛋白质是由核编码的，如参与呼吸作用的一些酶某部分亚基也是由核基因编码。这说明线粒体这类细胞器是受核内和核外基因组的双重控制，这反映了作为整体的细胞，其核与质之间的密切相互作用。
叶绿体基因组也有其自主复制的遗传特性，但同时还需要核遗传系统提供编码信息。叶绿体基因只对组成叶绿体的部分多肽具有控制作用，而整个叶绿体的发育、增殖以及其机能的正常发挥却是由核DNA和叶绿体DNA共同控制的。所以，和线粒体一样，叶绿体也是半自主性细胞器。叶绿体机能的正确发挥，要有二套的作用，一套在细胞核内，另一套在细胞器内。
13．衣澡的一个链霉素抗性品系，在细胞核和细胞质中都有抗性因子。它与链霉素敏感品系
杂交，如果抗性品系是“+”亲本，敏感品系是“-”亲本，预期的结果是什么？（b）如果做的是反交呢？ 答案：
（a）如果抗性品系是“+”亲本，敏感品系是“-”亲本，预期的结果为：
抗性品系 敏感品系
配子 smr (smr mt+) sms (sms mt-)
合子 smr (smr mt+ /sms mt-)
减数分裂
F1 smr (smr mt+) smr (smr mt+) smr (sms mt-) smr (sms mt-) 抗性 抗性 抗性 抗性
由于所有的后代都表现mt+ 亲本对抗菌素反应的表型，因此上述杂交的后代都是抗链霉素
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的。
（b）如果做的是反交，则预期的结果为：
敏感品系 抗性品系
配子 sms (sms mt+) smr (smr mt-)
合子 sms (sms mt+ /smr mt-)
减数分裂
F1 sms (sms mt+) sms (sms mt+) sms (smr mt-) sms (smr mt-)
敏感 敏感 抗性 抗性 所有的后代细胞质中都没有抗性因子，但是一半后代的细胞核中有抗性因子，因此抗性个体与敏感个体的比为2:2。
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