果蝇的刚毛数量遗传研究

果蝇刚毛数量遗传研究

摘要：本实验探究了黑腹果蝇刚毛数量这一性状的遗传规律。我们将一群体中的果蝇依据刚毛数量排序，分别将刚毛数量最多和最少的10对雌雄果蝇杂交产生后代，统计各杂交组合子一代中果蝇刚毛数量状况。经统计分析，得到后代的性状会向着亲本杂交组合性状的方向选择，并计算估计出该数量性状的遗传率为0.255。

关键词：果蝇刚毛；数量性状；遗传率

生物中的有些性状是用某种尺度来衡量的，并且可用数字形式来描述，如果蝇的身体大小、生长速度、刚毛的数量等。数量性状不同于质量性状，其表型是受到很多基因的调控的，而每个基因的贡献都很小，再加之数量性状也经常受到环境的影响，所以用经典的孟德尔遗传定律的分析方法已经不能满足对数量性状的分析和理解[1]。因此，我们需要通过新的方法去分析和解释数量性状的遗传规律。

在数量性状遗传规律的研究中，我们常用到一定的统计方法去处理[2]。在本实验中我们也利用以P=G+E为基础模型的相关统计学方法，得出黑腹果蝇刚毛数量的遗传方向和遗传率等遗传指标，进而去理解果蝇刚毛数量这一数量性状的遗传规律，也为数量性状的遗传模式与规律提供依据。

1 材料与方法

1.1试验材料

黑腹果蝇（D.melanogaster），由实验室提供。（实验用果蝇是将两个不同的实验室品系杂交，再把F1系内近交，利用F2变异类型丰富的群体。培养条件在20摄氏度，成虫个体较大，易于刚毛计数）。

1.2试验方法

在得到的果蝇群体中，随机选择并统计了114只雌蝇和113只雄蝇的刚毛数量（雌蝇统计倒数第二、三腹板，雄蝇统计倒数第一、二腹板），选择其中刚毛数最多的雌（处女蝇）、雄蝇各10只，依据刚毛数量多少顺序将雌雄蝇一一对应形成10个杂交组合，选刚毛最少的雌雄各10只也做这样的处理。将得到的20个组合做上标记在25度培养箱中培养，7d后处死亲本，再过7d待后代成虫羽化，统计所有各杂交组合后代的刚毛数量。最后进行统计分析得到杂交组合的遗传方向和刚毛数量性状的遗传率。

1.3培养基制备

本试验采用麦麸、玉米培养基，配方为：1000mL水，10.0g琼脂，90.0 g红糖，80.0 g 麦麸，20.0 g玉米粉，7.0mL丙酸，10.0 g酵母。制备方法为：①将琼脂、红糖加入水中煮沸至完全溶解；②用少量水把麦麸和玉米粉调至糊状，倾入①中不断搅拌，连续煮沸20min；

③加入丙酸再煮几分钟停火；④趁热加入酵母并搅拌均匀。

1.4统计分析

采用Excel软件分析频率分布状况和进行遗传率计算。

2结果与分析

2.1亲代与子代的刚毛数频率分布

试验中亲本共统计114只雌性果蝇，113只雄性果蝇的刚毛数，分别用最少和最多刚毛数的雌蝇和雄蝇各10只，形成杂交组合20组。在得到的总计20个杂交组合中，多刚毛数的杂交组合与少刚毛数的组合各10组。我们把向多刚毛数方向选择的杂交组合称为H组，

即为亲本最多数刚毛的杂交组合，把向少刚毛数方向选择的杂交组合称为L组，即亲本最少数刚毛的杂交组合。我们得到并统计了H组中共10个组合的子代刚毛数量，雌蝇503只，雄蝇440只；L组统计雌蝇386只，雄蝇342只。

由于观测到雌蝇和雄蝇的刚毛数存在明显差别，所以我们分别作了雌蝇和雄蝇的刚毛频率分布图。图1为亲代、H组与L组子代雌性果蝇刚毛数量频率分布图，是用所统计的刚毛数据通过Excel建立直方图，再用平滑曲线拟合的结果。从中我们可以看出，各组雌性果蝇的刚毛数频率分布接近正态分布，并且我们可以看出亲本的正态峰是介于H组子代L组子代之间，而H组峰对应的刚毛数最大。这表明通过对亲本个体刚毛数量的定向选择，其子代群体性状也向着这样的方向移动，即选择的亲本刚毛数多，其繁殖的子代群体刚毛数的整体水平也比亲本群体多。同样如图2，表明雄性果蝇也同样如此。

综合上述试验结果，我们可以得出，当对果蝇某一种群的刚毛数量这一性状进行选择时，选择一定比例的最高或最低个体，进行繁育，则其产生的子一代群体的该性状也向着选择的方向移动。

2.2遗传率的计算

用统计数据分别得到亲代杂交组合H组和L组及其子代果蝇的刚毛数平均值，如表1。△P用来表示选择差，是用亲本选择的杂交组合与亲本群体刚毛数量均值差来度量的，而在本试验中由于存在向两个方向的选择，所以我们用这两个方向的选择差均值来作为选择差。

△G用来表示遗传获得量，子代刚毛数量的均值与亲本群体的平均值之差，同样由于在本试验中存在两个方向的选择，假定两个方向的选择效应相同，则可用两个方向的遗传获得量均值来表示本试验中的遗传获得量。

所以根据遗传率的定义，实现遗传率h2=△G/△P=0.255。

表1 亲代、子代H、L组刚毛数平均值及△P、△G

统计结果均值统计量

亲代△P

刚毛数最多的杂交组合（H组）39.15

6.1

刚毛数最少的杂交组合（L组）26.95

子代△G

向多的方向选择（H组子代）34.70519618

1.553834355

向少的方向选择（L组子代）31.59752747

3讨论

虽然孟德尔经典的遗传分析分析方法已经不能满足数量性状遗传分析需求，但在本质上来讲数量遗传仍是符合孟德尔遗传定律的，只是控制数量性状的基因可能过于繁琐，不容易去定位控制数量性状的所有基因[3]。因此，在数量性状的研究中，采用统计学的方法去研究其他的指标。常用到的统计指标有均值、方差、标准误[4]。表型由基因型和环境型共同作用形成，而遗传率是反映由基因造成的表型变异比例，即亲代传递遗传特性的能力[5]。遗传力的计算是研究数量性状的重要指标，在生产中具有重要意义。

参考文献

[1] 王金发，戚康标，何炎明. 遗传学综合实验教程[M]. 科学出版社,2012.40-43.

[2] 王建波. 遗传学实验教程[M]. 武汉大学出版社,2004.54-58.

[3] 高之仁. 数量遗传学[M]. 四川大学出版社,1986.49-52.

[4] 北京大学生物系遗传学教研室. 遗传学实验方法和技术[M]. 高等教育出版社,1983.34-36.

[5] 贺竹梅. 现代遗传学教程[M]. 2. 高等教育出版社,2013.77-79.

Genetic studies of bristle numberin Drosophila melanogaster Abstract:This study explores the regularity of the number of setae in Drosophila melanogaster.Sorting the D. melanogaster according to the setae number and pairing the 10 most to 10 least, we statistics the bristle number of the filial generation. By statistical analysis, we found the genetic direction of the filial generation is similar to the patient, and the heritability of bristlewas estimated to be 0.255.

Key Words: Drosophila bristle; quantitative character; heritability