核质互作nucleo-cytoplasmic interaction

细胞核基因与细胞质基因互相影响决定遗传、生理代谢及性状表现的现象。一般情况下，细胞核储存的遗传信息决定着生理代谢的模式和个体发育的方向，细胞质对核基因的表达起调节作用(见中心法则、基因调控)。当某些性状决定于细胞质基因时，核基因也会起调节作用。童弟周等(1955年)分割金鱼受精卵为植物性和动物性两个半球，植物性半球内不含卵核，不能分裂； 动物性半球内有卵核，虽能分裂，但不能正常发育； 若动物性半球内事先输入一部分植物性半球的细胞质，则动物性半球便可正常发育。这说明细胞核决定细胞分裂，而细胞质则会影响细胞正常分化。因此细胞核和细胞质两个遗传系统相互联系、相互作用成为统一体。迄今已知的细胞质遗传现象，例如草履虫的放毒性、果蝇对CO2的敏感性、植物的叶绿体遗传和雄性不育现象等，都与核质互作有关。其中植物雄性不育的研究和利用，对促进农业生产的发展起了特别重要的作用。玉米、中国水稻杂种优势的利用是明显的例子。
分子遗传学和生物技术的发展为深入了解核质互作提供了前景。20世纪60年代发现叶绿体和线粒体含有DNA，细胞器的蛋白质组成由细胞质基因编码或在核基因共同作用下合成。叶绿体中的RuBp羧化酶由8个大亚基和8个小亚基组成，前者由叶绿体基因编码，后者由核基因编码，共同控制酶的合成。已知ATP酶、细胞色素氧化酶(a-a3)和细胞色素b等由线粒体基因与核基因共同决定。70年代后期起D. R.普林(D.R.Pring)等证明，玉米雄性不育细胞质的线粒体DNA(mtDNA)存在二个分子量较小的DNA分子S-1与S-2，前者含6200碱基对，后者含5200碱基对，呈线状，末端带倒置的重复序列，正常细胞质则没有S-1与S-2。玉米的C型雄性不育细胞质当自然回复变为可育时，随之其特有的S-1和S-2 DNA分子也消失。回复变异率受核基因控制〔莱文 (C. S.Levings,1980年)〕。杂交水稻复杂的雄性不育保持和育性恢复的关系，同样反映复杂的核质关系。研究细胞器DNA的大小及碱基序列，分析细胞质多肽或蛋白质的性质，细胞器之间DNA的演化，雄性不育回复突变为可育的基因性质的比较分析，体细胞杂交等，都可能在分子水平上，探明核质互作与雄性不育或其他性状之间的关系。采用常规的杂交重组方法，调节核质基因的关系或通过细胞器移植方法都有助于揭示遗传及生理现象与核质互作的关系。核质关系的研究不仅与植物杂种优势利用有密切关系，在选育高产优质品种和研究物种亲缘关系及其进化中均有重要意义。例如水稻的籼粳杂交育种就与核质互作密切有关，有关遗传实质和种质操纵技术都尚待深入研究。