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単親遺伝は、メンデル遺伝とは異なる遺伝様式であり、一方の親からすべての子孫へ遺伝子型が伝達される。つまり、子孫の遺伝子はすべて母親または父親のいずれか一方からのみ由来する。この現象は、ミトコンドリアや葉緑体などの 真核生物の細胞小器官で最もよく見られる。これは、これらの細胞小器官が独自のDNAを持ち、もう一方の親のDNAとの交叉を起こさずに独立した有糸分裂複製を行うことができるためである。単親遺伝は細胞小器官における最も一般的な遺伝様式であるが、多様性を示す証拠が増えている。いくつかの研究では、二重単親遺伝（DUI）や両親由来の伝達が細胞内に存在することが発見されている。両親由来の遺伝が存在する場合でも、必ずしも交叉が起こるとは限らないという証拠がある。さらに、細胞小器官の遺伝様式は時代とともに頻繁に変化してきたという証拠もある。片親遺伝は、遺伝経路に基づいて複数のサブタイプに分類できます。[ 1 ] [ 2 ]
真核生物の細胞内小器官のほとんどは独自のDNAを持たず、核とは独立して複製することもできませんが、ミトコンドリアや葉緑体などの例外があります。これらの細胞小器官は、独立したDNA複製、翻訳、転写が可能であるだけでなく、一般的に片方の親からのみ遺伝子を受け継ぐことが知られています。ミトコンドリアの場合、母系遺伝がほぼ唯一の遺伝形態です。卵細胞の受精時には、ミトコンドリアは卵細胞と精子の両方によって受精細胞に持ち込まれますが、父方のミトコンドリアは通常ユビキチンで標識され、後に破壊されます。[ 3 ]破壊されなかったとしても、異なるミトコンドリアのDNAが遺伝的に組み換えられることはまれです。したがって、ほとんどの動物のミトコンドリアは母系からのみ受け継がれます。
他のすべての遺伝概念と同様に、片親遺伝の発見は、グレゴール・ヨハン・メンデルとして知られるアウグスティヌス修道会の司祭の時代に遡ります。後に「近代遺伝学の父」となるメンデルは、修道院の庭でエンドウ豆（Pisum sativum ）の交配実験に日々を費やしました。7年間（1856年から1863年）にわたり、メンデルは約29,000本のエンドウ豆を栽培し、実験を行い、メンデルの遺伝法則として知られる2つの有名な法則を導き出しました。1つ目は分離の法則で、「個体が配偶子を生成するとき、遺伝子のコピーは分離し、各配偶子は1つのコピーのみを受け取る」と述べています。2つ目は独立の法則で、「異なる遺伝子の対立遺伝子は、配偶子形成中に互いに独立して分離する」と述べています。彼の研究は発表されたものの、1900年にフーゴ・ド・フリースとカール・コレンスによって再発見されるまで休眠状態にあった が、非メンデル遺伝が示唆されたのは1909年になってからのことだった。カール・エーリッヒ・コレンスとエルヴィン・バウアーは、ペラルゴニウムとミラビリスの植物について別々に行った研究で、メンデルの遺伝法則に従わない緑白変異（後に葉緑体ゲノムの突然変異の結果であることが判明）を観察した。約20年後、ミトコンドリア突然変異の非メンデル遺伝も観察され、1960年代には、葉緑体とミトコンドリアが独自のDNAを持ち、核とは独立して翻訳、転写、複製が可能であることが証明された。その後まもなく、片親遺伝と二重片親遺伝が発見された。[ 1 ]
よく研究されている単親遺伝の例としては、Neurospora crassaのpoky変異体がある。 元の poky 変異体は、1952 年に Mitchell と Mitchell によって、自然発生的に生じた成長の遅い変異体として分離された。[ 4 ] 遺伝的交配では、poky 表現型は母性遺伝することがわかった。Neurospora では、原子嚢殻の親が雌（母方）の親とみなされる。poky雌を野生型の雄と交配すると、すべての子孫が poky 表現型を示した。野生型の雌を poky 雄と交配すると、すべての子孫が野生型の表現型を示した。poky 決定因子が雌系統のみを介して伝達されることから、決定因子は母方の細胞質に存在することが示唆された。最終的に、 poky変異体の主な欠陥は、小型リボソームRNAサブユニットをコードするミトコンドリアDNA配列の欠失であることが示された。[ 5 ]