Một số tính trạng ở sinh vật chỉ di truyền theo dòng mẹ mà không tuân theo quy luật di truyền của Mendel do sự tham gia của di truyền theo nhiễm sắc thể ngoài nhân, đặc biệt là di truyền qua tế bào chất (hay còn gọi là di truyền qua nhiễm sắc thể ty thể và di truyền qua plastid như trong lục lạp ở thực vật).

1. Di truyền qua ty thể: Ty thể là những bào quan trong tế bào chịu trách nhiệm sản xuất năng lượng. Ty thể có chứa một lượng nhỏ ADN riêng biệt (được gọi là ADN ty thể). Trong quá trình sinh sản, tế bào trứng (mẹ) cung cấp hầu hết các ty thể cho hợp tử, trong khi tinh trùng (cha) chỉ cung cấp một lượng rất nhỏ hoặc không có ty thể. Vì vậy, các tính trạng do gene ty thể quy định (như các bệnh lý di truyền từ ty thể) sẽ chỉ di truyền qua dòng mẹ. Ví dụ, một số bệnh lý như bệnh Leigh, bệnh MERRF (Myoclonic Epilepsy with Ragged Red Fibers), và một số rối loạn chuyển hóa năng lượng là do đột biến trong ADN ty thể và di truyền qua mẹ.

2. Di truyền qua plastid ở thực vật: Trong thực vật, các plastid như lục lạp (chloroplast) cũng có ADN riêng của chúng. Trong nhiều trường hợp, lục lạp được truyền từ mẹ sang con thông qua tế bào trứng. Điều này có nghĩa là những tính trạng liên quan đến plastid, chẳng hạn như màu sắc của lá (nếu do gene của lục lạp quy định), sẽ di truyền theo dòng mẹ. Di truyền này không tuân theo các quy luật của Mendel vì nó không liên quan đến sự phân ly của nhiễm sắc thể trong quá trình meiosis mà liên quan đến sự di truyền từ các bào quan của tế bào mẹ.

Một số tính trạng ở sinh vật không di truyền theo quy luật Mendel vì chúng phụ thuộc vào sự di truyền qua các bào quan ngoài nhân như ty thể và plastid. Trong trường hợp này, các gene này chỉ được truyền qua tế bào trứng từ mẹ, và không có sự tham gia của tinh trùng từ cha. Do đó, tính trạng đó di truyền chỉ qua dòng mẹ, không tuân theo quy luật phân ly của Mendel.