淺析細(xì)胞質(zhì)遺傳的多樣性 

摘要：繁榮的地球分分秒秒都在孕育和誕生新的生命，生命遺傳的方式也是多種多樣的。遺傳方式主要分為核內(nèi)遺傳和核外遺傳（也叫細(xì)胞質(zhì)遺傳），細(xì)胞質(zhì)遺傳的主要方式是母系遺傳，但同時也存在著不同于母系遺傳的細(xì)胞質(zhì)遺傳方式，即父系遺傳和雙親遺傳。本文主要講述了細(xì)胞質(zhì)遺傳的發(fā)現(xiàn)以及研究細(xì)胞質(zhì)遺傳的新方法并舉例論證了父系遺傳和母系遺傳方式的存在。

關(guān)鍵字：細(xì)胞質(zhì)遺傳 母系遺傳 父系遺傳 雙親遺傳

一、細(xì)胞質(zhì)遺傳的定義及發(fā)現(xiàn)      在核外遺傳中，其中由細(xì)胞質(zhì)成分如質(zhì)體、線粒體引起的遺傳現(xiàn)象叫細(xì)胞質(zhì)遺傳。細(xì)胞質(zhì)遺傳現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)zui早可追溯到 1909年，德國學(xué)者科倫斯 (Carl Correns)和鮑爾 (Baur)分別在紫茉莉和天竺葵中發(fā)現(xiàn)葉色的遺傳不符合孟德爾定律而表現(xiàn)為細(xì)胞質(zhì)遺傳現(xiàn)象。  后來的研究表明，大多數(shù)物種的細(xì)胞質(zhì)性狀表現(xiàn)為母系遺傳的特征，因而有些學(xué)者甚至某些遺傳學(xué)教科書中也將細(xì)胞質(zhì)遺傳與母系遺傳這兩種現(xiàn)象混為一談，將這兩個概念等同起來并認(rèn)為細(xì)胞質(zhì)遺傳即為母系遺傳。20世紀(jì) 80年代以來，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將DNA分子標(biāo)記應(yīng)用于細(xì)胞質(zhì)遺傳研究 ，從 DNA分子水平上研究細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)的變異，使得人們對細(xì)胞質(zhì)遺傳現(xiàn)象有了更進(jìn)一步的認(rèn)識。據(jù)研究表明，在所有高等真核生物中，線粒體 DNA一般表現(xiàn)為母系遺傳的特征，包括人類、其他哺乳類動物、兩棲動物、魚類及高等植物等。但也發(fā)現(xiàn)，老鼠、衣藻 、被子植物月見草屬的一個雜種、大麥和黑麥的屬間雜種、甘藍(lán)型油菜、北美紅杉等生物體中線粒體DNA是父系遺傳的?？梢?/span> ，細(xì)胞質(zhì)遺傳表現(xiàn)為多種形式的復(fù)雜性 ，沒有一種簡單的機(jī)制去解釋這種現(xiàn)象。

母系遺傳是細(xì)胞質(zhì)遺傳的主要特征，但不能代表細(xì)胞質(zhì)遺傳的全部內(nèi)容。

 二、細(xì)胞質(zhì)研究的新方法  隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為人們對細(xì)胞質(zhì)遺傳規(guī)律的研究和認(rèn)識提供了強(qiáng)有力的手段，細(xì)胞質(zhì)遺傳的檢測方法已由早期的正反交試驗等經(jīng)典遺傳學(xué)方法發(fā)展到現(xiàn)代的電子顯微技術(shù)、限制性片段長度多態(tài)性( RFLP)等技術(shù)的綜合應(yīng)用[3-5]。其中 DAPI熒光顯微技術(shù)可以快速有效地檢測雄性生殖細(xì)胞和精細(xì)胞中質(zhì)體DNA和線粒體DNA的存在狀況，從而明確地區(qū)分母系遺傳類型植物和具有雙親遺傳潛能植物，并且具有高度的靈敏性及可靠性，為細(xì)胞質(zhì)母系遺傳的機(jī)理分析提供了直觀有力的佐證。  科學(xué)家們已揭示出了生物細(xì)胞質(zhì) DNA遺傳的新規(guī)律和新現(xiàn)象 ，在細(xì)胞質(zhì)遺傳方面表現(xiàn)為單親的母系遺傳 、父系遺傳及雙親遺傳多種形式，大大豐富和逐步完善了細(xì)胞質(zhì)遺傳研究的內(nèi)容。

 三、實(shí)例論證父系遺傳和雙親遺傳現(xiàn)象  Erickson和 Kemble在雙子葉的甘藍(lán)型油菜中發(fā)現(xiàn)了線粒體 DNA父系遺傳，Ohba等觀察到日本柳杉中質(zhì)體 DNA表現(xiàn)為雙親遺傳，mtDNA一直被認(rèn)為呈現(xiàn)嚴(yán)格的母系遺傳，經(jīng)典的實(shí)驗是馬驢雜交家系mtDNA RFLP,馬騾的mtDNA帶型與馬一致，驢騾的mtDNA帶型與驢一致。但在人、小鼠、果蠅等多個物種的研究中相繼發(fā)現(xiàn)了不同程度的父系遺傳現(xiàn)象。果蠅的研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗的16個家系中有14個家系存在父系mtDNA;人類的父系遺傳概率為 0.1%~1.5%；小鼠父系遺傳的概率約為10-4，種間雜交的小鼠F1代存在約1/10的父系mtDNA；鱗蝶呤的父系遺傳概率為1/500；扇貝的mtDNA父系遺傳較為普遍，顯已發(fā)現(xiàn)扇貝存在兩種mtDNA。即F型和M型，F型由母本遺傳

給所有雙性后代，M型只能由父本傳遞給雄性后代。

1、裸子植物中  裸子植物質(zhì)體父系遺傳的發(fā)現(xiàn)是與對寒溫帶針葉林群體生物學(xué)和其細(xì)胞器進(jìn)化研究分不開的。zui早從DNA水平上報道這方面研究成果的是Neale,他利用PFLP技術(shù)在Douglasfir（一種花旗松）種內(nèi)雜交后代中觀察到葉綠體DNA的父系遺傳。在裸子植物中，質(zhì)體的父系或雙親遺傳似乎是一種普遍的模式，更是針葉樹質(zhì)體的遺傳特征。這在落葉松屬、黃杉屬、松屬、云杉屬、紅杉屬、松屬等針葉植物中得到證實(shí)。另外對松科和杉科中某些植物卵細(xì)胞與合子的超微結(jié)構(gòu)的研究表明：卵子細(xì)胞質(zhì)中的質(zhì)體傾向于被消滅，合子中有來自父本的質(zhì)體。這些結(jié)果為質(zhì)體的父系遺傳提供了細(xì)胞學(xué)水平的證據(jù)。

2、被子植物中  在被子植物中，質(zhì)體的單親父系遺傳或雙親遺傳是少數(shù)，而質(zhì)體單親母系遺傳是一普遍模式。到目前為止只在苜蓿屬、胡蘿卜屬和牽牛屬三個屬中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)體父系遺傳。Schumann等（1989）和Masound（1990）等利用RPLP技術(shù)在苜蓿中首先證實(shí)被子植物也存在質(zhì)體父系遺傳的方式。繼苜蓿之后，Boblenz等（1990）發(fā)現(xiàn)了胡蘿卜的父系遺傳現(xiàn)象。1996年胡贊民和胡適宜，對牽牛和大花牽牛進(jìn)行正反交實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了牽牛屬實(shí)具有父系遺傳的被子植物中的第三屬。

四、總結(jié)和展望  由以上的種種實(shí)例可知，細(xì)胞質(zhì)遺傳形式是復(fù)雜多樣的，因此我們要全面的看待和理解細(xì)胞質(zhì)遺傳。細(xì)胞質(zhì)遺傳的多樣性既體現(xiàn)了生物遺傳方式的多樣性，也體現(xiàn)了生命遺傳的復(fù)雜性和奧秘性。正是由于生命科學(xué)的奧秘性才著一代

一代的科學(xué)家們?nèi)ビ赂业奶剿?。作為生命科學(xué)研究的后繼兵，我們要以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，不斷的學(xué)習(xí)，不斷的發(fā)現(xiàn)生命中的奧秘，體現(xiàn)生命的多姿多彩。