果蝇杂交实验 山东大学

果蝇杂交实验

摘要果蝇（Drosophila）是遗传学实验中最常用的动物之一。因为果蝇染色体数目少、生活史短、繁殖率高、饲养简便，在基因分离、连锁、交换等方面有着深入的研究。本次实验通过设计杂交实验，观察记录实验过程中的性状和数据，运用统计学相关知识分析实验数据，并验证分离定律、自由组合定律、连锁交换定律和伴性遗传。

1.引言

普通果蝇的生活史历经卵，幼虫，蛹和成虫四个阶段，是一个完全变态过程。果蝇具有生活史短，突变型多，染色体数目少（2n=8）,繁殖率高，饲养简便等特点，是进行遗传学研究的好材料。普通果蝇突变型中，有常染色体的残翅及伴性遗传的白眼等容易观察到的性状，便于实验分析。

实验中选用的果蝇突变性状一般都可用肉眼鉴定，例如红眼与白眼，正常翅与残翅等。而另一些性状可在解剖镜下鉴定，如焦刚毛与直刚毛等。列表如下：

表一：本次杂交实验中使用的果蝇突变品系

分离定律：

在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代的现象叫做孟德尔分离定律。理论上配子分离比是1∶1，F2代基因型分离比是1∶2∶1，若显性完全，F2代表型分离比是3∶1 。

野生型果蝇为红眼、灰身、长翅、直刚毛，与这些性状对应的突变性状很多，其中灰身（+）与黑身（b）是一对相对性状，且灰身对黑身为完全显性，控制这对相对性状的基因位于第二号染色体上。用具有这对相对性状的两纯合亲本杂交，性状的遗传行为应符合分离定律。

自由组合定律：

当具有两对（或更多对）相对性状的亲本进行杂交，在子一代产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的基因表现为自由组合。实质上就是不同相对性状的等位基因在配子形成过程中，等位基因间的分离和组合是互不干扰，各自独立分配到配子中去，它们所决定的两对相对性状在F2代是自由组合的，在杂种第二代表型分离比就呈9∶3∶3∶1。

黑体果蝇的体色为黑色（b），与之相对应的野生型果蝇的体色为灰色（+），灰色对黑色为完全显性，控制这对相对性状的基因位于第二号染色体上；果蝇另一突变性状为焦刚毛（sn），与之对应的野生型性状为直刚毛（+），控制这对相对性状的基因位于第一号染色体上，直刚毛对焦刚毛为完全显性。用具有这两对相对性状的纯合亲本杂交，其性状的遗传行为应符合自由组合定律。

伴性遗传：

位于性染色体上的基因，其传递方式与位于常染色体上的基因不同，它的传递方式与雌雄性别有关，因此称为伴性遗传。

生物某些性状的遗传常与性别联系在一起，这种现象称为伴性遗传（sex-linked inheritance），这是由于支配某些性状的基因位于性染色体上。果蝇属XY型生物，共有四对染色体，第一对为性染色体，其余三对为常染色体。雌果蝇的性染色体构型为XX，、雄果蝇为XY。控制果蝇眼色的基因位于X染色体上，在Y染色体则没有与之相应的等位基因。将红眼（+）果蝇和白眼（w）果蝇杂交，其后代眼色的表现与性别有关。而且，正反交的结果不同。

连锁交换定律：

连锁是指在同一同源染色体上的非等位基因连在一起而遗传的现象；互换是指同源染色体的非姊妹染色单体之间的对应片段的交换，从而引起相应基因间的交换与重组。同一条染色体上的基因是连锁的，而同源染色体基因之间可以发生一定频度的交换，因此在子代中将发现一定频度的重组型，但一般比亲组型少得多。

基因的连锁交换定律(linkage and cross-over law)是遗传学的三大基本规律之一，描述了位于同一染色体上的基因的遗传呈现连锁现象，而同源染色体上的非等位基因之间又存在一定的交换现象。果蝇的翅膀是一种分析器官大小、形状和发育格局的良好的分析系统。许多基因参与了翅的发育调控，新的遗传控制机理还在发现和不断研究中，重要基因的突变或相互作用可能导致功能变异及翅型变化。果蝇的白眼、小翅、卷刚毛(w、m、sn)这3对基因都位于x染色体上，它们之间也呈现一定的连锁互换现象。

2.材料和方法

2.1 实验材料

材料：不同品系的果蝇

18号：野生型果蝇：红眼、灰身、长翅、直刚毛（++ ++ ++ ++）

14号：黑残果蝇：黑檀体、残翅（ee vgvg）品系；

6号：三隐果蝇：灰身、白眼、小翅、卷刚毛（+ w m sn/+ w m sn）。（其中，白眼、小翅和卷刚毛性状均位于X染色体上）

培养瓶，麻醉瓶，白色塑料板，小毛笔，油性记号笔；

麻醉剂：乙醚。

2.2 实验方法

2.2.1 第一周（3月21日/28日）

设计实验：我们组实验目的是验证自由组合定律与连锁交换定律，所以我们要选取不同品系的果蝇进行杂交实验。14号果蝇（黑檀体、残翅）和18号野生型果蝇（灰身、长翅）杂交用于验证自由组合定律；6号果蝇（白眼、小翅、卷刚毛）和18号野生型果蝇（红眼、长翅、直刚毛）杂交用于验证伴性遗传和连锁交换定律。

表二：亲本果蝇类型

收集处女蝇：在做杂交实验6-8小时前，选择生长较好、含蛹较多的培养瓶，将瓶中的所有成蝇都清除。8小时，瓶中生长出的雌蝇均尚未发生交配，为我们所需的处女蝇。

接种：按照设计实验的正交和反交方式，将处理好的雌雄果蝇分出性别并确认性状正确后，每个培养瓶中接种2-3只不同性别的果蝇，贴好标签和记号，写明杂交组合和。置于室温培养。

2.2.2 第二周（3月28日/4月4日）

培养瓶中的亲本蝇已培养7天，为避免混淆，在F1孵出前将亲本蝇倒出。

2.2.3 第三周（4月4日/4月11日）

杂交亲本之后的第11-12天，F1开始出现。观察并记录F1代的性状，如果没有出现预期外的性状，则可以选取3-4对F1子蝇接入新的培养瓶中，置于室温下培养。

2.2.4 第四周（4月11日/4月18日）

在F2代成虫出来之前，为避免亲子蝇混淆，要倒出培养瓶中所有的F1果蝇。

2.2.5 第五周及第六周（4月14日～23日/4月21日～30日）

接种F110天之后，F2代子蝇出现，在出现后的10天之，每间隔2-3天统计并记录瓶中F2代果蝇的性状和数目，以及相应雌雄比例。

2.2.6 数据分析

对自己组统计的实验数据分析并且对杂交实验的结果进行Χ2测验，对比实验值和期望值。

3.结果