图1:实验通过卡尔Correns引入非核染色体继承的概念。
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后代继承核染色体的结合每个父母的结果受精。然而,事实证明,一些基因从父母传给后代没有被核染色体的一部分。在哪里可以找到这些基因,这类基因的传播如何发生?此外,为什么这些基因似乎继承了单独从孕产妇当别人仅仅来自于母公司父亲的父母吗?答案就在细胞的细胞质。
单性生殖的遗传模式
单性生殖的继承是如何工作的
但是为什么叶子的颜色君子兰由只有一个家长,这种情况下,母亲的父母吗?这个问题的答案在于的位置基因决定叶子的颜色。
为了理解这意味着什么,第一重要的是要注意,植物后代继承其细胞质几乎完全从母亲的父母。这胞浆细胞的细胞器,包括叶绿体,这函数在一定程度上使植物绿色。此外,虽然传播基因主要集中在核染色体的遗传,也有遗传物质在细胞质中gametes-completely分开的细胞核沿着骑受精发生时。这些基因在细胞的细胞器,如叶绿体和线粒体自我复制的,它有自己的模式。当这些非核的基因从一代传给下一个,这一现象被称为细胞质遗传。
的遗传模式君子兰叶子的颜色表明基因负责制造叶绿体来自无核武器国家DNA存在于叶绿体,称为叶绿体DNA(通常缩写为cpDNA)。事实上,白色的叶子或任何白斑在一片叶子是由细胞cpDNA携带有缺陷的基因。在君子兰,这不仅是通过细胞质cpDNA传递给后代,但也只来自母亲配子;这是因为君子兰花粉粒,父亲的姓氏配子,不含叶绿体。因此Correns的假设是正确的。
无核武器国家继承和孟德尔模式
但Correns为什么没看到孟德尔比率产生种子君子兰斑驳的分支?事实证明,无核武器的继承并不遵循的模式独立分配和种族隔离核的结果,因为这些模式染色体在配子形成阵容。相反,胞质内容(因此)内无核武器的基因是随机选取小班挤进的形成君子兰母亲的配子。此外,这个细胞质不平均分配在配子中,其结果变量在每个配子数量的细胞器。具体来说,在组合成的花朵君子兰分支,随机聚合过程中叶绿体卵子发生产生了一些蛋细胞与正常cpDNA,发展成绿色的后代;其他与异常cpDNA卵细胞,发展成白色的后代;还有其他卵细胞的正常和异常cpDNA,发展成斑驳的后代。
Correns的工作君子兰引发了整个细胞质遗传的研究领域。我们了解细胞质遗传越多,就变得越复杂。例如,虽然我们经常认为捐赠细胞质总是孕产妇、有父亲以外的植物的细胞质遗传的证据君子兰。苏铁和银杏,例如,有精子,可以携带叶绿体直接进入一个鸡蛋。但细胞质遗传总是单亲的吗?很简单,答案是否定的。异花授粉的物种的西番莲表明在这些物种的遗传模式叶绿体基因组都是父亲和母亲。然而,这样的产业仍然不像核继承。
双亲遗传
现代DNA分析技术,科学家们可以跟踪直视标记基因遗传的父母和后代之后测交,而不是做多次回交。事实上,探索遗传的问题用这种方法可以帮助我们理解生物体是如何相关的进化。而这正是生物学家a·k·汉森和她的同事们试图理解当他们使用DNA屏幕测量叶绿体基因组的遗传不同种类的西番莲(汉森et al。,2007)。通过他们的研究,研究小组发现,所有主要种间跨越(跨越物种之间)父亲的叶绿体继承,而几乎所有的种内穿过(穿过同一物种内)为主母体遗传。根据这些结果,交配之外的物种是在微生物检测细胞水平,选择切换到继承父亲的叶绿体。
然而,一种内交叉真的站在所有他人。在这个十字架,三个15后代显示双亲叶绿体遗传,也被称为heteroplasmy,其余12显示母体遗传。尽管它是(现在仍然是)不清楚这个heteroplasmy发生,这是令人惊讶的,两种模式的继承可以同时存在于一个十字架的后代!汉森的实验et al。因此表明,新规则对细胞质遗传出现。
| 西番莲物种了 | 数量的后代 | 模式的叶绿体遗传后代 |
| p . costaricensisxp . costaricensis(种内) | 15 | 12孕产妇、3双亲 |
| p . oerstediixp . retipetala(种间) | 17 | 17岁的 |
(表摘自汉森et al。,2007)
线粒体遗传
第一个人来捕获的图像在线粒体DNA“纤维”玛吉特,1963年Nass的森林。强大的电子显微镜,他们能够放大部分线粒体和拍照放大150000倍。这样做,nass注意到黑线粒体内螺纹材料接触后就会消失酶DNA(脱氧核糖核酸酶),特别是溶解。这是第一视觉和化学证据表明DNA存在于线粒体。
Nass实验以来,兴趣mtDNA大大扩大了。科学家现在知道,在单个细胞,可以有成千上万的线粒体和每个线粒体包含来自两个到十mtDNA的副本。在细胞分裂,线粒体随机聚合到子代细胞。理论上这意味着每个单元可以包含不同的正常mtDNA和突变mtDNA混合物,可依次生成多种表型(图2)。但这些mtDNA突变任何超过一个插曲核函数的主要事件吗?也的确如此。在线粒体突变可以产生非常严重的影响,甚至几种疾病的基础。线粒体作为的主要生产国的至关重要的作用三磷酸腺苷细胞内意味着故障在这些细胞器是真正的坏消息。
核外遗传的线粒体一直在跟踪家庭携带有缺陷的线粒体基因。一些疾病引起的有缺陷的线粒体尤其是影响肌肉组织,如肌肉使用ATP和线粒体是细胞生产商这种物质。其中一个条件是一种遗传疾病称为进步的外部眼肌麻痹(PEO)。Spelbrinket al。(2001)分析了家庭影响PEO的多个谱系,他们分析了线粒体基因的遗传模式疾病。最终,研究人员发现这些个体影响PEO的mtDNA显示更多比影响个人的mtDNA删除序列。接下来,该团队试图找出这些缺失意味着线粒体功能。在12个不同的家庭影响PEO的血液样本,他们mtDNA从血液中提取淋巴细胞,筛选常见模式的影响和个人的影响。他们发现PEO航空公司11个不同编码序列中删除一个线粒体蛋白质这似乎是参与mtDNA复制。他们给这种蛋白质闪烁,因为它是分布式全线粒体像夜间的星座模式天空。研究人员得出结论,闪烁可能DNA解旋酶蛋白质参与维护mtDNA因为它复制的完整性。因此,尽管闪烁是由核DNA编码,它影响转录mtDNA (Spelbrinket al。,2001)。换句话说,当谈到PEO,核和线粒体DNA参与单一疾病的遗传。
新兴的发现在细胞质遗传
乍一看,非核的基因的继承似乎遵循随机模式细胞质物质的分离。但当我们仔细研究这种继承方式,新的模式出现背叛,更复杂的过程影响细胞器基因组的转移和维护。它已变得明显的是,mtDNA与核基因,可能有密切关系,mtDNA的完整性可能与动作协调的细胞核。
总的来说,无核武器国家继承的特点是随机分布模式的后代似乎遵循一组完全不同的规则我们才刚刚开始理解。事实上,一些遗传模式并不总是严格由于DNA核或其他。例如,盘绕在蜗牛的方向是由非均匀分布的细胞质因素在早期胚胎。早期的细胞分裂导致不规则分布的胚胎细胞,这些因素有关继承的左或右撇子卷(吉尔伯特,2006)。
在一起,所有细胞来源的DNA和细胞内因素对后代继承自父类交互影响的遗传特征。所有这些部件一起工作的复杂性,使得遗传相关即使在今天。孟德尔帮助指导原则的理解的基本继承等位基因,但复杂的遗传、表观遗传和环境因素相互交织来控制不同的表型仍然是科学家探索的每一天。
引用和推荐阅读
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Spelbrink, j . N。et al。人类线粒体DNA缺失相关的突变基因编码闪烁,噬菌体T7基因4-like线粒体蛋白质本地化。自然遗传学28223 - 231 (2001)doi: 10.1038/90058
