对摩尔根果蝇杂交实验的疑问与解惑

对摩尔根果蝇杂交实验的疑问与解惑

合肥二中赵春宏（230022）

摘要本文针对课堂教学中教师和学生提出的，关于摩尔根果蝇杂交实验中存在的疑问，通过查阅资料，分析解决了相关问题，并进一步思考教材的设计，如何挖掘利用素材，培养学生思维。

关键词摩尔根果蝇杂交实验测交

高中生物必修2第2章第2节《基因在染色体上》一节，是培养学生思维的很好素材。本节介绍了科学家对遗传现象的探究过程，难点较多，有教师和学生对摩尔根的果蝇交配实验的描述和解释存有疑问。结合这些疑问，我通过查阅资料和分析理解，对问题进行了解答。

1疑问1：开始发现的白眼果蝇进行几次交配？

1.1疑问来源

教材32页“科学家的故事”介绍：在实验室，白眼果蝇临死前抖擞精神，与一只红眼果蝇交配，把突变基因传了下来。

教师教学用书57页叙述同上，但58页第二段叙述：“摩尔根做了回交实验。用最初出现的那只白眼雄蝇和它的后代中的红眼雌蝇交配，结果……”。

显然以上两处叙述有矛盾。

1.2资料描述

查找的国内遗传学著作，也有两种不同的叙述。但在美国学者的相关著作中都没有提到“用最初出现的那只白眼雄蝇和它的后代中的红眼雌蝇交配”。

《遗传学的先驱摩尔根评传》第五章叙述：它这样养精蓄锐，终于同一只正常的红眼雌蝇交配以后才死去，留下了突变基因，以后繁衍成一个大家系。之后叙述是：用白眼雄蝇同正常雌蝇杂交，后代全为红眼；白眼雌蝇与正常雄蝇杂交，后代一半为白眼，而且全为雄性。

在摩尔根的《基因论》中提到“孙代白眼雄蝇”与红眼雌蝇交配。

1.3分析解答

综合有关资料可以得出以下结论：

结论（1）：最初出现的白眼雄蝇死亡前应该与多只红眼雌蝇进行了交配，只是在与某只红眼雌蝇交配后死去。

因为摩尔根所用的黑腹果蝇最多一次只能产生上百个后代，而很多资料显示F1得到1237个个体。很显然得到这么多后代，只能是开始那一只白眼雄蝇与多只红眼雌蝇交配的结果。正常情况下，摩尔根为了能让那只白眼果蝇顺利实现交配，他会将那只白眼果蝇与多只未交配的雌蝇放在一起，这样那只“白眼儿”就可能与多只雌蝇交配。

结论（2）：最初出现的那只白眼雄蝇没有进行回交，教师教学用书58页第二段叙述有误。

很多资料描述摩尔根所做的回交实验有：（1）让F2的白眼雄蝇与F1的红眼雌蝇交配；（2）让F3的白眼雌蝇与F1的红眼雄蝇交配。

2疑问2：摩尔根通过哪种测交，进一步验证了解释

2.1问题来源

教材29页最下一行：后来他们又通过测交等方法，进一步验证了这些解释。

按照孟德尔的设计，测交实验是让F1与隐性纯合子杂交。然而此处根据假设，F1雌雄个体的基因型是不同的，因此与隐性纯合子的测交有两种情况。那么，摩尔根通过哪种测交，进一步验证了自己的解释（即假设）？

2.2问题分析

分析两种测交实验：

方式1：让F1的红眼雌蝇与F2的白眼雄蝇交配

F

1

红眼雌蝇×F2白眼雄蝇

基因型X W X w X w Y

↙↘↙↘

配子X W X w X w Y

预期结果：

子代基因型X W X w X w X w X W Y X w Y

表现型红眼雌蝇白眼雌蝇红眼雄蝇白眼雄蝇

之比 1 ：1 ： 1 ：1

方式2：让F1的红眼雄蝇与白眼雌蝇交配

F

1

的红眼雄蝇×白眼雌蝇

基因型X W Y X w X w

↙↘↓

配子X W Y X w

预期结果：

子代基因型X W X w X w Y

表现型红眼雌蝇白眼雄蝇

之比 1 ：1

以上两种方式结果不同，哪种是摩尔根进行的测交实验？

如果只根据方式1的测交结果是不能令人信服的。我们现在知道果蝇的X与Y染色体也具有同源区段，同源区段存在有相同基因或等位基因。如果X与Y染色体同源区段存在控制眼色的基因，摩尔根的实验也可以解释，如下：

P红眼雌蝇×白眼雄蝇

X W X W X w Y w

↓

F 1X W X w X W Y w

红眼雌蝇红眼雄蝇

↓F1相互交配

F 2X W X W X W X w X W Y w X w Y w

红眼雌蝇红眼雌蝇红眼雄蝇白眼雄蝇

假设X与Y同源区段都有控制眼色基因，以上方式1的测交实验结果是：

F

红眼雌蝇×白眼雄蝇

1

X W X w X w Y w

↓

子代基因型：X W X w X w X w X W Y w X w Y w

表现型：红眼雌蝇白眼雌蝇红眼雄蝇白眼雄蝇

以上可知，按照方式1进行测交实验两种情况结果相同。

2.3问题解决

只根据方式1的测交实验，不能确定控制眼色的基因只存在于X染色体上的。但方式2进行测交实验两种情况结果不同。因此，最能验证摩尔根解释的测交实验是方式2（让红眼雄蝇与F3的白眼雌蝇交配）。

事实上，以上两种测交实验摩尔根都做了，而且还有其它的杂交实验：让

F2中白眼雄蝇分别与F2中红眼雌蝇进行交配；让F3的白眼雌蝇与F2的白眼雄蝇交配等。并且在每种实验结果产生之前，摩尔根都根据假设先进行了预期，最终发现实验结果与预期是相符的。通过对多种交配结果的综合分析，得出控制眼色的基因只存在于X染色体上。

教材通过“后来他们又通过测交等方法，进一步验证了这些解释”一句话进行简述，我认为是很合理的安排。一个原因，摩尔根当时是根据很多实验结果分析得出结论的，测交实验只是其中一部分实验，当然是必不可少的实验。此处简洁描述，可以说是突出主要，去其繁节。另一原因，教材这样处理，更能让教师和学生利用教材，充分发挥想象，去思考去探究，给了我们更大的思维空间。

3疑问3：课本所说的“白眼的遗传与X染色体遗传相似”是什么意思？

3.1问题来源

教材29页：由于白眼的遗传和性别相联系，而且与X染色体的遗传相似，于是，摩尔根及其同事设想……

什么原因让摩尔根将果蝇眼色遗传联系上X染色体？摩尔根所认为的白眼

的遗传与X染色体遗传相似是什么意思？

我们渴望探寻摩尔根的思维过程。

3.2问题分析

查阅资料显示，很多资料都描述了用F3的白眼雌蝇与红眼雄蝇交配的实验，而且都认为这是一个关键实验，教师教学用书也是如此描述：这三个实验中，以第二个实验最为关键。关键在何处？仔细分析，豁然开朗。图解如下：

P白眼雌蝇×红眼雄蝇

↓

F

1红眼雌蝇白眼雄蝇

根据史蒂文斯的研究结果已知果蝇性别决定方式，雌果蝇有两条X染色体，雄果蝇有XY。雄性后代从母本得到一条X染色体，从父本得到一条Y染色体；雌性后代分别从亲本各得到一条X染色体。从以上图解可知，雄性后代从母本得