利用不同理化条件诱变获得果蝇突变体的研究

利用不同理化条件诱变获得果蝇突变体的研究赵颖，马志红，赵航渊，马雅钦，李承贤，赵宝存，齐志广（河北师范大学生命科学学院，河北石家庄050024）摘要：以野生型黑腹果蝇和白眼突变体为材料，采用紫外线、热激和EMS的方法分别在幼虫、蛹、成虫等发育阶段进行诱变处理，结果表明，紫外线照射白眼果蝇的蛹2h，可使羽化当代出现无翅果蝇，其子二代可出现纯合致死的残翅突变型和可遗传的双焦翅突变型；而紫外线照射成蝇虽使果蝇有突变体出现，但突变体要么死亡要么其后代性状恢复正常。

热激白眼果蝇幼虫2h可引起遗传突变，并能得到稳定遗传的突变体，4h、8h可引起不能稳定遗传的突变；热激果蝇蛹和成蝇也能引起遗传突变。

用含0.5%EMS的培养基培养对果蝇雌蝇的卵细胞影响较大，其后代的突变体较多，而对雄蝇的精子影响则相对较小，后代几乎没有突变体出现。

关键词：果蝇紫外线热激EMS 突变体The research of fruit flies’ mutants which are produced by different physical and chemical methods ZHAO Ying，MA Zhihong，ZHAO Hangyuan，MA Yaqin，LI Chengxian，ZHAO Baocun，QI Zhiguang (College of Life Science,Hebei Normal University,Hebei Shijiazhuang 050024,China) Abstract: Taking the wild black abdomen fruit flies and the mutants with white eyes as materials, we carried on c- oercion processing separately in fruit flies’ developmental stages as larva, cocoon and prosopons using the ultravi- olet ray, high temperature and the EMS methods. The result indicated that the fruit flies with white eyes after ultra- violet ray shone their cocoons by 2h would turn into the fruit flies without wings, their second filial generation wo- uld be dead if they had the homozygosis of crippled wings or would be the mutants with double burnt wings that m- ay inherit. In despite of it have the mutants to appear after ultraviolet radiation shone prosopons, but the mutan- ts either died or their generation’s character restore d normal. The larva of fruit flies with white eyes by processed 2h in high temperature were possible to cause the mutants that may inherit, but it can’t cause the mutants that may inherit by processed 4h or 8h;The cocoons and prosopons of fruit flies by processed in high temperature were also possible to cause the mutants that may inherit. The female fruit flies' egg cells were more affected than the male's sperms after they ate the culture medium included the 0.5%EMS,and the female’s generation had more mutants. But relatively it is small to the male's sperm influence, the descendant did not have the mutant to appear nearly. Key words: fruit flies the ultraviolet ray processed in high temperature EMS mutant果蝇作为模式动物具有繁殖周期短，易于培养，染色体数目少，其细胞与动物细胞具有一致性等特点，深受科研工作者钟爱。

近几年涉及果蝇的研究进展很多，主要涉及到果蝇的中枢神经元离子通道的基因的电生理学、果蝇的基因组研究、果蝇的脑机制研究、免疫果蝇心脏基因功能鉴定等许多方面。

【1-6】这些工作对人类的神经退行性疾病、X染色体易碎症、线粒体疾病、血液、失眠和心脏发育和心脏病研究有重要意义。

例如研究人员发现果蝇的一种基因PVR有助于发育中的血细胞的生存，此基因与哺乳动物细胞中相应的基因家族比较显示出惊人的保守性。

科学家们诱导分离出一种PVR缺失的突变果蝇，并经进一步研究证实剔除PVR的功能会增加果蝇血细胞系中细胞的死亡率。

果蝇和脊椎动物中的血细胞生成机制具相似性，这为白血病的研究提供了有利的条件，使得果蝇可作为一个用于研究血细胞生成的简单遗传模式系统。

又如威斯康星州大学医学院研究人员确定出一个单个的能够强烈影响果蝇睡眠时间的基因突变即果蝇基Shaker，此基因制造出一种控制钾进入细胞的离子通道。

最近的一些研究表明钾离子通道还与人类睡眠的产生有关。

这些发现指出了治疗睡眠失调的的一个新颖的途径。

还有果蝇研究中发现控制线粒体移动的基因，研究人员通过诱导果蝇的一种突变确定出一种特殊的基因控制着线粒体的运动，影响对神经细胞的供能，这些发现可能对分析线粒体运输缺陷的神经生物学研究人员有重要的利用价值等等。

由此可见，诱变并获得果蝇突变体，对研究人类的疾病等方面是十分必要的。

在遗传学发展的进程中，突变体对于研究基因的功能有非常重要的作用。

而获得突变体的主要方法就是理化诱变，包括热激，射线照射，化学物质诱变等等。

为了获得更多的突变体进行功能研究，本实验用紫外线、热激和EMS诱变的方法对野生型和白眼果蝇的不同发育阶段进行诱变处理，统计突变率，筛选与果蝇发育相关的稳定遗传的突变体，为今后研究果蝇发育的分子机制奠定基础。

1 实验材料和方法1.1 材料动物材料：黑腹果蝇野生型（+）和白眼突变体（w）,由河北师范大学生物学实验示范中心提供。

试剂：琼脂粉、玉米面、红糖、丙酸、酵母、乙醚、EMS(购自上海生物工程有限公司)、Na2S2O3、蒸馏水、蔗糖、NaCl等等。

实验仪器：超净工作台、光照培养箱、广口瓶、棉塞、签字笔、量筒、移液器、枪头、酒精灯、电磁炉、温度计、玻璃棒、10ml注射器、烧杯、体视镜、数码相机、通风橱、EP管、EP管盒、报纸、镊子、毛笔、解剖针、三角瓶、培养皿、高压灭菌锅、分析天平等等。

1.2 方法1.2.1 果蝇培养基的制备普通培养基的配方：每升水溶液中加入琼脂8.5g，玉米面85g，红糖65g，丙酸5ml，活酵母7.5g【6】。

含0.5%EMS培养基：配制普通培养基200ml（只含7g红糖），用无菌水溶解6g蔗糖和1ml的97%的EMS，在50℃左右加入到培养基中，搅匀，分装到广口瓶中备用。

1.2.2 紫外线处理蛹和成蝇[7]分别收集处于同一发育时期的蛹（蛹的颜色为黄色）或未配对的成蝇，将蛹分别置于已灭菌且放有潮湿滤纸片的小烧杯中，分别进行2h，4h和8h紫外线照射，照射完成后继续培养，待果蝇羽化后将其转移到新的培养基中观察当代以及其后代的突变情况；收集羽化12h 内的成蝇并将雌雄分开，分别放到小烧杯中（纱布封口），紫外灯下分别照射2h、4h和8h，然后将雌蝇与雄蝇混合转接到新的培养基中培养，观察当代以及其后代的突变情况。

每组实验设计三个重复。

1.2.3 热激处理幼虫、蛹和成蝇以含大量三龄幼虫和即将羽化的蛹（蛹的颜色为黑褐色）的整瓶果蝇作为材料，放到30℃培养箱中处理，时间为2h、4h和8h，处理的第二天收集并转接由蛹羽化出的成蝇，热激处理的第九天收集并转接由幼虫羽化出的成蝇，在25℃下继续培养；同时分别收集同一天羽化的雌蝇和雄蝇，进行30℃热激处理，时间为2h、4h和8h，处理完毕，将其置于在25℃下培养，观察当代以及其后代的突变情况。

每组实验设计三个重复。

1.2.4 EMS 处理成蝇[8]分别收集同一批羽化的处女蝇和雄蝇，并分成三组，转接到含0.5%的EMS 的培养基中。

在黑暗条件下处理时间分别为2h 、4h 和8h 。

处理后将果蝇分别转接到新的普通培养基中，并将处理过的果蝇与正常果蝇杂交培养，观察后代的表型。

2 结果与分析2.1 紫外线处理果蝇蛹、成蝇用紫外线照射野生型和白眼型果蝇的蛹和成蝇之后，不同的照射时间得到了不同的突变情况和生活力情况，具体结果如下：紫外线处理果蝇的蛹果蝇经紫外线直接照射之后得到的突变体主要为：a 白眼果蝇经2h 紫外线处理得到的雌性无翅果蝇M 0，将其与正常果蝇杂交后得到的M 1代，再兄妹交得到的M 2中出现大量雄性残翅突变体（图1），推测可能发生了X 染色体突变，但由于其生活力太低，没能得到后代就全部死亡。

b 白眼果蝇经2h 紫外线处理得到的雄性无翅果蝇按照上述杂交方法处理后，得到的M 2代中出现了大量双焦翅果蝇（图2），将其兄妹交之后得到大量的残翅和小翅突变体（不能飞）（图3），并且这种突变体能稳定的遗传下去，具体遗传方式还不清楚，需进一步进行探究；紫外线处理果蝇的成蝇紫外线照射果蝇成蝇2h 、4h 得到的果蝇中出现了极少量的突变体（M 0），但突变性状不是很明显，且将其与正常果蝇杂交保种得到的M 2和M 3代均没有再出现突变体；照射8h 后的成蝇生活力明显下降，其行动极其缓慢，不能飞行，甚至只能趴在培养基表面，不久即死亡，且不能产生后代，说明长时间的紫外线照射对果蝇的影响很大。