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【摘 要】地球上的生命遗传方式是多种多样的，主要分为细胞核遗传和细胞质遗传。细胞质遗传的主要方式是母系遗传，但同时也存在着不同于母系遗传的细胞质遗传方式，即父系遗传和双亲遗传。人们已发现在动物及植物中均存在线粒体DNA父系遗传及双亲遗传的现象。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。
【关键词】细胞质遗传 母系遗传 线粒体DNA 质体DNA
细胞质遗传指由细胞质内的遗传物质即细胞质基因所决定的遗传现象和规律，又称非染色体遗传、非孟德尔遗传、染色体外遗传、核外遗传、母体遗传。
细胞质遗传现象的发现最早可追溯到 1909年，德国学者科伦斯和鲍尔分别在紫茉莉和天竺葵中发现叶色的遗传不符合孟德尔定律，而表现为细胞质遗传现象。这一发现是对孟德尔定律的挑战和补充。研究表明，大多数物种的细胞质性状表现为母系遗传的特征。进而有些学者甚至某些遗传学教科书中也将细胞质遗传与母系遗传这两种现象混为一谈，将这两个概念等同起来，并认为细胞质遗传即为母系遗传。
20世纪 80年代以来，随着分子生物学技术的发展，将DNA分子标记应用于细胞质遗传研究，从 DNA分子水平上研究细胞质遗传物质的变异，使得人们对细胞质遗传现象有了更进一步的认识。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、其他哺乳类动物、两栖动物、鱼类及高等植物等。但也发现，老鼠、衣藻、被子植物月见草属的一个杂种、大麦和黑麦的属间杂种、甘蓝型油菜、北美红杉等生物体中线粒体DNA是父系遗传的。可见，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去解释这种现象。母系遗传是细胞质遗传的主要特征，但不能代表细胞质遗传的全部内容。
下面就细胞质遗传的主要物质基础线粒体DNA 和叶绿体DNA 的遗传研究进展作一概述，使我们重新认识细胞质遗传这一现象和概念。
一、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。随着DNA 分子标记技术在细胞质遗传研究中的应用，于伦斯滕（Gy llensten）等（1991）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（Boynton）等（1987）发现在衣藻（Chlamy domonas r einhardtii）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（Schw emmle）（1984）发现月见草属的一个杂种（Oenother abert eriana×Oe.odorata），苏莱曼（Sol iman）等（1987）报道在大麦（H or deum v ulgare）和黑麦（Secale cereale）的属间杂种，Kiang 等（1994）观察到在牛尾草（Festuca p ratensis）黑麦草（L olium p erenne）的属间杂种中均表现为线粒体DNA 的父系遗传。
二、质体DNA 遗传
除细菌、蓝藻等原核生物和某些真核生物的菌类外，一切植物细胞质中都含有质体，而叶绿体是质体的最主要的组成部分。叶绿体是高等植物进行光合作用的场所，植物对某些除草剂如t riazine 的抗性以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（Smith，1988）。哈格曼（Hagemann，1992）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（Schumann）和汉考克（Hanco ck）报道了第1 例用RFLP 分析发现紫花苜蓿（Med icago sativa）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（Boblenz 等，1990）。后来又在苜蓿（Masoud等，1990）矮牵牛（P etunia hy br ida）（Derepas，1991）牛尾草与黑麦草的属间杂种（Kiang 等，1994）和猕猴桃属（Cipriani 等，1995；T estolin和Cipr iani，1997）中报道了被子植物中存在的质体DNA 父系遗传现象。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。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（Cryp tomeria j ap onica）中有95% 以上表现为质体DN A 父系传递规律。同样，利用RFLP 标记分析，发现裸子植物松科的花旗松（Pseudotsugamenz iesii）的质体DNA 为父系传递规律（Neale 等，1986）。进而又发现在松属（Wagner等，1987，1992；Neale 和Sederof f，1989）落叶松属（Szmidt 等，1987）云杉属（St ine，1988；Szmidt 等，1988；Sutton 等，1991）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（S equoia sempervir ens）和柏科的北美翠柏（Calocedrus decurrens）的质体DNA 也表现为父系传递规律（Neale 等，1989，1991）。
随着分子生物学技术的发展和应用，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，细胞质遗传的检测方法已由早期的正反交试验等经典遗传学方法发展到现代的电子显微技术、限制性片段长度多态性（RFLP）等技术的综合应用。其中 DAPI荧光显微技术可以快速有效地检测雄性生殖细胞和精细胞中质体DNA和线粒体DNA的存在状况，从而明确地区分母系遗传类型植物和具有双亲遗传潜能植物，并且具有高度的灵敏性及可靠性，为细胞质母系遗传的机理分析提供了直观有力的佐证。
细胞质遗传方式是非孟德尔式的，杂交后一般不表现一定比例的分离。正交和反交的遗传表现不同，F1通常只表现母体的性状，故又称母性遗传。通过连续回交能将母本的核基因几乎全部置换掉，但母本的细胞质基因及其所控制的性状仍不消失。由附加体或共生体决定的性状，其表现往往类似病毒的转导或感染。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。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] Birk y，C.W.J r.Uniparen tal inherit an ce of m itochondrialand ch loroplast genes：mechanismsand evolu tion.Proc.Nat l.Acad.S ci.USA 1995，92：11331-11338.
[2] Neale，D.B.Marsh all，K.A.Sederof f，R.R.Ch loroplastand mit ochondrial DNA are paternall y inherit ed in S equoiasemp erv i rens D.Don En dl.Proc.Nat l.Acad.S ci.USA 1989，86：9347-9349.
[3] Rebou d X.Zeyl，C.Organ ell e Inh erit ance in plant s.Heredi ty 1994，72：132-140.
【关键词】细胞质遗传 母系遗传 线粒体DNA 质体DNA
细胞质遗传指由细胞质内的遗传物质即细胞质基因所决定的遗传现象和规律，又称非染色体遗传、非孟德尔遗传、染色体外遗传、核外遗传、母体遗传。
细胞质遗传现象的发现最早可追溯到 1909年，德国学者科伦斯和鲍尔分别在紫茉莉和天竺葵中发现叶色的遗传不符合孟德尔定律，而表现为细胞质遗传现象。这一发现是对孟德尔定律的挑战和补充。研究表明，大多数物种的细胞质性状表现为母系遗传的特征。进而有些学者甚至某些遗传学教科书中也将细胞质遗传与母系遗传这两种现象混为一谈，将这两个概念等同起来，并认为细胞质遗传即为母系遗传。
20世纪 80年代以来，随着分子生物学技术的发展，将DNA分子标记应用于细胞质遗传研究，从 DNA分子水平上研究细胞质遗传物质的变异，使得人们对细胞质遗传现象有了更进一步的认识。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、其他哺乳类动物、两栖动物、鱼类及高等植物等。但也发现，老鼠、衣藻、被子植物月见草属的一个杂种、大麦和黑麦的属间杂种、甘蓝型油菜、北美红杉等生物体中线粒体DNA是父系遗传的。可见，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去解释这种现象。母系遗传是细胞质遗传的主要特征，但不能代表细胞质遗传的全部内容。
下面就细胞质遗传的主要物质基础线粒体DNA 和叶绿体DNA 的遗传研究进展作一概述，使我们重新认识细胞质遗传这一现象和概念。
一、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。随着DNA 分子标记技术在细胞质遗传研究中的应用，于伦斯滕（Gy llensten）等（1991）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（Boynton）等（1987）发现在衣藻（Chlamy domonas r einhardtii）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（Schw emmle）（1984）发现月见草属的一个杂种（Oenother abert eriana×Oe.odorata），苏莱曼（Sol iman）等（1987）报道在大麦（H or deum v ulgare）和黑麦（Secale cereale）的属间杂种，Kiang 等（1994）观察到在牛尾草（Festuca p ratensis）黑麦草（L olium p erenne）的属间杂种中均表现为线粒体DNA 的父系遗传。
二、质体DNA 遗传
除细菌、蓝藻等原核生物和某些真核生物的菌类外，一切植物细胞质中都含有质体，而叶绿体是质体的最主要的组成部分。叶绿体是高等植物进行光合作用的场所，植物对某些除草剂如t riazine 的抗性以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（Smith，1988）。哈格曼（Hagemann，1992）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（Schumann）和汉考克（Hanco ck）报道了第1 例用RFLP 分析发现紫花苜蓿（Med icago sativa）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（Boblenz 等，1990）。后来又在苜蓿（Masoud等，1990）矮牵牛（P etunia hy br ida）（Derepas，1991）牛尾草与黑麦草的属间杂种（Kiang 等，1994）和猕猴桃属（Cipriani 等，1995；T estolin和Cipr iani，1997）中报道了被子植物中存在的质体DNA 父系遗传现象。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。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（Cryp tomeria j ap onica）中有95% 以上表现为质体DN A 父系传递规律。同样，利用RFLP 标记分析，发现裸子植物松科的花旗松（Pseudotsugamenz iesii）的质体DNA 为父系传递规律（Neale 等，1986）。进而又发现在松属（Wagner等，1987，1992；Neale 和Sederof f，1989）落叶松属（Szmidt 等，1987）云杉属（St ine，1988；Szmidt 等，1988；Sutton 等，1991）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（S equoia sempervir ens）和柏科的北美翠柏（Calocedrus decurrens）的质体DNA 也表现为父系传递规律（Neale 等，1989，1991）。
随着分子生物学技术的发展和应用，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，细胞质遗传的检测方法已由早期的正反交试验等经典遗传学方法发展到现代的电子显微技术、限制性片段长度多态性（RFLP）等技术的综合应用。其中 DAPI荧光显微技术可以快速有效地检测雄性生殖细胞和精细胞中质体DNA和线粒体DNA的存在状况，从而明确地区分母系遗传类型植物和具有双亲遗传潜能植物，并且具有高度的灵敏性及可靠性，为细胞质母系遗传的机理分析提供了直观有力的佐证。
细胞质遗传方式是非孟德尔式的，杂交后一般不表现一定比例的分离。正交和反交的遗传表现不同，F1通常只表现母体的性状，故又称母性遗传。通过连续回交能将母本的核基因几乎全部置换掉，但母本的细胞质基因及其所控制的性状仍不消失。由附加体或共生体决定的性状，其表现往往类似病毒的转导或感染。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。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] Birk y，C.W.J r.Uniparen tal inherit an ce of m itochondrialand ch loroplast genes：mechanismsand evolu tion.Proc.Nat l.Acad.S ci.USA 1995，92：11331-11338.
[2] Neale，D.B.Marsh all，K.A.Sederof f，R.R.Ch loroplastand mit ochondrial DNA are paternall y inherit ed in S equoiasemp erv i rens D.Don En dl.Proc.Nat l.Acad.S ci.USA 1989，86：9347-9349.
[3] Rebou d X.Zeyl，C.Organ ell e Inh erit ance in plant s.Heredi ty 1994，72：132-140.