黑腹果蝇 3 号染色体裂翅平衡致死位点的发现及 2 号、 号
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F2 代的生成: 从 F1 代中选出具有相同表型的果
蝇进行自交, 生成 F2 代。 1.2.2 裂翅所在位点的定位
F1 代的生成: 由裂翅分别与黑檀体和 982 紫眼 品系进行正反向杂交产生。
图 1 裂翅果蝇与野生型果蝇比较
左上为裂翅雄蝇, 右上为裂翅雌蝇, 左下为野生型(OR)雄蝇, 右下 为(OR)雌蝇。
注: df =1, P > 0.05。
2.2 裂翅基因染色体定位
2.2.1 裂翅与性染色体的关系
在裂翅与野生型杂交 F1 代果蝇中, 不论正反交, 裂翅和野生型中雌雄比例都符合 1: 1(P>0.05), 即后 代表型与性别无关, 可推断裂翅基因不在性染色 体上。
2.2.2 裂翅与 2 号染色体标记杂交
只)、紫眼(57 只)、裂翅紫眼(49 只)、野生型(60 只), 若裂翅与 982p 基因符合自由组合规律, 其比例应符 合 1: 1: 1: 1, 经 χ2 检验(表 3), 实际观察值与该理论 值间差异不显著, 裂翅与 982 紫眼符合自由组合规 律, 故确定裂翅基因不在 2 号染色体。
表 3 F1 代裂翅雌蝇与 982 紫眼雄蝇测交结果 χ2 分析
1 材料和方法
1.1 果蝇品系
如表 1 所示, 本研究共使用 4 个突变品系和 1 个野生型品系, 其中裂翅品系为本文主要研究品系 (图 1)。以上品系均来自中国农业大学动物科技学院 果蝇实验室。果蝇均采用标准玉米琼脂糖培养基 (含酵母粉 1.2%)培养。果蝇培养环境条件: 温度为 25℃±0.5℃, 相对湿度为 50%±5%。
关键词: 果蝇; 裂翅; 平衡致死; 裂卷翅新品系
A new balancer of chapped wing on chromosome 3 and a gathering line with double balancers of chapped wing (L) and Cy in Drosophila melanogaster
即世代均稳定地表现为裂翅, 但在与野生型进行杂 交时, F1 代出现性状分离, 即出现野生型及裂翅两 种表型。这种F1 代性状分离现象, 在卷翅突变体上
收稿日期: 2010−01−21; 修回日期: 2010−04−06 基金项目: “动物科学专业遗传学系列课程教学团队”设项目, “动物遗传学”国家级精品课程建设项目和中国农业大学 URP 计划项目资助 作者简介: 阎辉(1986−), 男, 硕士研究生, 专业方向：动物分子数量遗传。E-mail: yanhui8614@163.com 通讯作者: 吴常信(1935−), 男, 教授, 研究方向：动物遗传资源。E-mail: chxwu@cau.edu.cn
2.2.3 裂翅与 3 号染色体标记杂交
黑檀体(e)是 3 号染色体上的隐性标记, 遗传学位 置为 3R: 3-70.7。裂翅与黑檀体进行杂交, F1 代产生裂 翅和野生型两种表型, 裂翅个数(184, ♀102♂82)与野 生型个数(207, ♀98♂109)的比例符合 1: 1 (P>0.05)。将 F1 代裂翅雌蝇与黑檀体雄蝇测交产生 F2 代。
YAN Hui, DENG Xue-Mei, WU Chang-Xin
College of Animal SciencBiblioteka Baidu and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China
Abstract: The balancers of Drosophila melanogaster are widely used in genetic research. By analyzing the phenotype of offspring from hybridization of chapped wing (L) mating with OR, 982p and e, respectively, we mapped the chapped wing mutation on chromosome 3 for the first time and demonstrated the chapped wing mutation as a new balancer of D. melanogaster with dominant wing nicking phenotype. Finally, we bred a novel gathering line with double balancers of L and Cy in D. melanogaster. The mutant L provided a legible dominant marker for the balancer of chromosome 3, and the cultivation of double balancers chapped-curly wing enriches the balancer stock, which is often used in mapping and screening.
HEREDITAS (Beijing) 2010 年 10 月, 32(10): 1051―1056 ISSN 0253-9772 www.chinagene.cn
DOI: 10.3724/SP.J.1005.2010.01051
研究报告
黑腹果蝇 3 号染色体裂翅平衡致死位点的发现及 2 号、 3 号染色体裂卷翅双平衡染色体的建立
如图 3 所示, 杂合子裂翅纯繁过程中, L 位点和 s 位点纯合的个体均死亡, 每一代存活的均为 L、s 两位点的双杂合子, 始终表现为裂翅。
2.1.2 裂翅与野生型杂交 F1 后代自交
以上推断裂翅以杂合子形式存在, 裂翅基因(L) 对于野生型为显性, 相连锁的致死基因(s)为隐性, 这两个座位中任何一个座位的纯合均有致死作用。
表 1 果蝇品系及特征
品系名称
品系特征
裂翅(L)
红眼、灰体、翅缘后部开裂
卷翅(Cy) 红眼、灰体、卷翅
黑檀体(e) 红眼、黑檀体、直翅
982 紫眼(p) 紫眼、灰体、直翅
野生型(OR) 红眼、灰体、直翅
基因染色体位置 待定 2号 3号 2号
1.2 方法
1.2.1 裂翅遗传规律的验证
F1 代的生成: 由裂翅与野生型进行正反向杂交 产生。
由于裂翅在杂交F1 代中出现, 推测裂翅为显 性。但如果裂翅品系是显性纯合子, 则其与野生型 杂交应全部为裂翅, 不应出现野生型后代。参考卷 翅的平衡致死原理[2, 4], 我们推测裂翅果蝇亦为平 衡致死系, 即裂翅基因(L)对于果蝇翅缘完整性来说 是显性的, 而对于果蝇的存活力来说它是隐性致死 基因, 所以它的纯合子是致死的, 这类似于在小鼠 中已报道的黄色基因[5], 即裂翅品系的突变位点以 杂合子存在。裂翅自繁的过程中没有出现野生型, 而产生“纯繁”的效果。因此推断在与裂翅基因所在 染色体同源的另一条染色体上, 还应存在一个隐性 致死基因(s), 裂翅基因位点与隐性致死基因位点在 遗传过程中完全连锁(若发生交换, 则不能纯繁), 同 样隐性致死基因为纯合子时致死, 只有s和L基因座 位同时为杂合时, 其后代才能存活。裂翅突变体是 一个双平衡致死系, 可以通过杂合子形式纯繁。
图 2 裂翅与卷翅杂交图示
第 10 期 阎辉等: 黑腹果蝇 3 号染色体裂翅平衡致死位点的发现及 2 号、3 号染色体裂卷翅双平衡染色体的建立 1053
新突变品系的生成: 从 F3 代选出可以纯繁的配 对组合, 继续进行繁育, 若没有得到可以纯繁的组 合则继续重复做配对杂交, 直至纯繁。
1.2.4 统计分析
图 3 双平衡致死纯繁模式图
图 4 裂翅与野生型杂交 F1 后代中裂翅与野生型分别自 交的遗传图示
表 2 裂翅与野生型杂交 F1 代裂翅自交结果 χ2 分析
裂翅个数 野生型个数
合计
观察值
157
85
242
理论值
161.33
80.67
242
(O-E)2/E
0.116
0.232
0.348(P=0.555)
Keywords: Drosophila melanogaster; chapped-wing; recessive lethal; chapped-curly wing
裂翅果蝇(L)因其翅膀后缘开裂而得名, 是由本 实验室经杂交选育而形成的可纯繁的品系。裂翅品 系在自繁过程中不出现野生型, 表现为纯系的特征,
F2 代的生成: 从 F1 代中选出裂翅果蝇进行测交, 生成 F2 代。 1.2.3 裂卷翅新品系的培育
F1 代的生成: 由裂翅与卷翅进行正反向杂交产 生(图 2)。
F2 代的生成: 从 F1 代中选出裂翅与卷翅进行杂 交, 或者从 F1 代中选出裂卷翅与野生型进行杂交, 生成 F2 代。
F3 代的生成: 从 F2 中选出裂卷翅果蝇, 进行配 对交配。
F1 代中有裂翅和野生型两种表型, 两种表型个体分 别自交, 其中野生型自交产生 F2 的代都为野生型 (图 4), 再次证明裂翅基因是显性的; F1 代裂翅果蝇 自交后, F2 代出现裂翅与野生型, 但其比例不符合 显性单基因的 3: 1 分离比, 而符合 2: 1 的理论比 (P>0.05), 见表 2 及图 4, 证明存在致死性基因型 (LL)。
裂翅 紫眼 紫眼裂翅 野生型
合计
观察值 理论值 (O-E)2/E
66 58 1.103
57 58 0.017
49 58 1.397
60 58 0.069
232 232 2.586(P=0.46)
注: df =3, P > 0.05。
F1 代裂翅雄蝇与 982 紫眼雌蝇测交, 由于果蝇 雄蝇产生配子时一般不发生交换, 若裂翅位于 2 号 染色体, F1 代裂翅雄蝇不产生重组型配子, 测交只 产生两种表型, 然而测交后代产生了 4 种表型, 分 别为裂翅、紫眼、裂翅紫眼、野生型, 故确定裂翅 基因不在 2 号染色体上。因此, 此杂交的遗传模示 为图 5 所示。
982 紫眼(p)是 2 号染色体上的隐性标记, 其 982 紫眼在遗传学上的位置为 2-103.6 或者 2-32.4[6]。裂 翅与 982 紫眼杂交, F1代产生裂翅和野生型两种表型,
1054
HEREDITAS (Beijing) 2010
第 32 卷
将F1 代裂翅与 982 紫眼进行测交产生F2 代。 F2 代共产生 4 种表型的个体, 分别为裂翅(66
对实际观察值与推断的理论值进行χ2 适合性检 验[3]。
2 结果与分析
2.1 裂翅品系基于平衡致死的杂合子纯繁
2.1.1 裂翅与野生型杂交 F1 代
裂翅与野生型进行正反交, F1 代均产生裂翅和 野生型两种表现型, ♀裂翅×野生型♂杂交, 裂翅个 数(184, ♀102♂82)与野生型个数(207, ♀98♂109)的 比例符合 1: 1 理论比(P>0.05); ♀野生型×裂翅♂杂交, 裂翅个数(162, ♀86♂76)与野生型个数(178, ♀86♂92) 的比例也符合理论比 1: 1(P>0.05)。
阎辉, 邓学梅, 吴常信
中国农业大学动物科技学院, 北京 100193
摘要: 果蝇的平衡染色体在遗传研究中被广泛应用。文章通过分析黑腹果蝇裂翅新突变体与野生型、982 紫眼
及黑檀体杂交后代裂翅性状情况, 首次将裂翅基因定位于 3 号染色体上, 并阐明了裂翅平衡致死、杂合子纯繁 的遗传机制, 获得了以裂翅为显性标记的 3 号平衡染色体品系。探索了双平衡染色体显性标记基因聚合的杂交 模式, 成功建立了以裂翅和卷翅为标记的 2 号、3 号双平衡染色体。裂翅的发现为 3 号染色体平衡子提供了更 加方便识别的显性翅型标记, 同时裂卷翅双平衡体的建立丰富了果蝇常用工具平衡子, 可以广泛用于基因定位 及突变筛选过程。
1052
HEREDITAS (Beijing) 2010
第 32 卷
也有出现[1]。卷翅为遗传杂交中常用的 2 号染色体 显性翅膀标记, 1923 年, Ward[2]通过遗传杂交实验对 卷翅性状的遗传规律进行过系统研究, 证实卷翅突 变体是平衡致死系, 即杂合子存活, 纯合子致死。目 前, 还没有对裂翅果蝇在群体和分子遗传方面的相 关研究报导。本研究通过裂翅品系与不同品系的杂 交实验, 利用伴性遗传、自由组合、连锁互换等遗 传分析, 在群体水平上阐明了裂翅基因的遗传规律, 同时将卷翅、裂翅基因进行聚合, 培育了裂卷翅新 品系。
蝇进行自交, 生成 F2 代。 1.2.2 裂翅所在位点的定位
F1 代的生成: 由裂翅分别与黑檀体和 982 紫眼 品系进行正反向杂交产生。
图 1 裂翅果蝇与野生型果蝇比较
左上为裂翅雄蝇, 右上为裂翅雌蝇, 左下为野生型(OR)雄蝇, 右下 为(OR)雌蝇。
注: df =1, P > 0.05。
2.2 裂翅基因染色体定位
2.2.1 裂翅与性染色体的关系
在裂翅与野生型杂交 F1 代果蝇中, 不论正反交, 裂翅和野生型中雌雄比例都符合 1: 1(P>0.05), 即后 代表型与性别无关, 可推断裂翅基因不在性染色 体上。
2.2.2 裂翅与 2 号染色体标记杂交
只)、紫眼(57 只)、裂翅紫眼(49 只)、野生型(60 只), 若裂翅与 982p 基因符合自由组合规律, 其比例应符 合 1: 1: 1: 1, 经 χ2 检验(表 3), 实际观察值与该理论 值间差异不显著, 裂翅与 982 紫眼符合自由组合规 律, 故确定裂翅基因不在 2 号染色体。
表 3 F1 代裂翅雌蝇与 982 紫眼雄蝇测交结果 χ2 分析
1 材料和方法
1.1 果蝇品系
如表 1 所示, 本研究共使用 4 个突变品系和 1 个野生型品系, 其中裂翅品系为本文主要研究品系 (图 1)。以上品系均来自中国农业大学动物科技学院 果蝇实验室。果蝇均采用标准玉米琼脂糖培养基 (含酵母粉 1.2%)培养。果蝇培养环境条件: 温度为 25℃±0.5℃, 相对湿度为 50%±5%。
关键词: 果蝇; 裂翅; 平衡致死; 裂卷翅新品系
A new balancer of chapped wing on chromosome 3 and a gathering line with double balancers of chapped wing (L) and Cy in Drosophila melanogaster
即世代均稳定地表现为裂翅, 但在与野生型进行杂 交时, F1 代出现性状分离, 即出现野生型及裂翅两 种表型。这种F1 代性状分离现象, 在卷翅突变体上
收稿日期: 2010−01−21; 修回日期: 2010−04−06 基金项目: “动物科学专业遗传学系列课程教学团队”设项目, “动物遗传学”国家级精品课程建设项目和中国农业大学 URP 计划项目资助 作者简介: 阎辉(1986−), 男, 硕士研究生, 专业方向：动物分子数量遗传。E-mail: yanhui8614@163.com 通讯作者: 吴常信(1935−), 男, 教授, 研究方向：动物遗传资源。E-mail: chxwu@cau.edu.cn
2.2.3 裂翅与 3 号染色体标记杂交
黑檀体(e)是 3 号染色体上的隐性标记, 遗传学位 置为 3R: 3-70.7。裂翅与黑檀体进行杂交, F1 代产生裂 翅和野生型两种表型, 裂翅个数(184, ♀102♂82)与野 生型个数(207, ♀98♂109)的比例符合 1: 1 (P>0.05)。将 F1 代裂翅雌蝇与黑檀体雄蝇测交产生 F2 代。
YAN Hui, DENG Xue-Mei, WU Chang-Xin
College of Animal SciencBiblioteka Baidu and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China
Abstract: The balancers of Drosophila melanogaster are widely used in genetic research. By analyzing the phenotype of offspring from hybridization of chapped wing (L) mating with OR, 982p and e, respectively, we mapped the chapped wing mutation on chromosome 3 for the first time and demonstrated the chapped wing mutation as a new balancer of D. melanogaster with dominant wing nicking phenotype. Finally, we bred a novel gathering line with double balancers of L and Cy in D. melanogaster. The mutant L provided a legible dominant marker for the balancer of chromosome 3, and the cultivation of double balancers chapped-curly wing enriches the balancer stock, which is often used in mapping and screening.
HEREDITAS (Beijing) 2010 年 10 月, 32(10): 1051―1056 ISSN 0253-9772 www.chinagene.cn
DOI: 10.3724/SP.J.1005.2010.01051
研究报告
黑腹果蝇 3 号染色体裂翅平衡致死位点的发现及 2 号、 3 号染色体裂卷翅双平衡染色体的建立
如图 3 所示, 杂合子裂翅纯繁过程中, L 位点和 s 位点纯合的个体均死亡, 每一代存活的均为 L、s 两位点的双杂合子, 始终表现为裂翅。
2.1.2 裂翅与野生型杂交 F1 后代自交
以上推断裂翅以杂合子形式存在, 裂翅基因(L) 对于野生型为显性, 相连锁的致死基因(s)为隐性, 这两个座位中任何一个座位的纯合均有致死作用。
表 1 果蝇品系及特征
品系名称
品系特征
裂翅(L)
红眼、灰体、翅缘后部开裂
卷翅(Cy) 红眼、灰体、卷翅
黑檀体(e) 红眼、黑檀体、直翅
982 紫眼(p) 紫眼、灰体、直翅
野生型(OR) 红眼、灰体、直翅
基因染色体位置 待定 2号 3号 2号
1.2 方法
1.2.1 裂翅遗传规律的验证
F1 代的生成: 由裂翅与野生型进行正反向杂交 产生。
由于裂翅在杂交F1 代中出现, 推测裂翅为显 性。但如果裂翅品系是显性纯合子, 则其与野生型 杂交应全部为裂翅, 不应出现野生型后代。参考卷 翅的平衡致死原理[2, 4], 我们推测裂翅果蝇亦为平 衡致死系, 即裂翅基因(L)对于果蝇翅缘完整性来说 是显性的, 而对于果蝇的存活力来说它是隐性致死 基因, 所以它的纯合子是致死的, 这类似于在小鼠 中已报道的黄色基因[5], 即裂翅品系的突变位点以 杂合子存在。裂翅自繁的过程中没有出现野生型, 而产生“纯繁”的效果。因此推断在与裂翅基因所在 染色体同源的另一条染色体上, 还应存在一个隐性 致死基因(s), 裂翅基因位点与隐性致死基因位点在 遗传过程中完全连锁(若发生交换, 则不能纯繁), 同 样隐性致死基因为纯合子时致死, 只有s和L基因座 位同时为杂合时, 其后代才能存活。裂翅突变体是 一个双平衡致死系, 可以通过杂合子形式纯繁。
图 2 裂翅与卷翅杂交图示
第 10 期 阎辉等: 黑腹果蝇 3 号染色体裂翅平衡致死位点的发现及 2 号、3 号染色体裂卷翅双平衡染色体的建立 1053
新突变品系的生成: 从 F3 代选出可以纯繁的配 对组合, 继续进行繁育, 若没有得到可以纯繁的组 合则继续重复做配对杂交, 直至纯繁。
1.2.4 统计分析
图 3 双平衡致死纯繁模式图
图 4 裂翅与野生型杂交 F1 后代中裂翅与野生型分别自 交的遗传图示
表 2 裂翅与野生型杂交 F1 代裂翅自交结果 χ2 分析
裂翅个数 野生型个数
合计
观察值
157
85
242
理论值
161.33
80.67
242
(O-E)2/E
0.116
0.232
0.348(P=0.555)
Keywords: Drosophila melanogaster; chapped-wing; recessive lethal; chapped-curly wing
裂翅果蝇(L)因其翅膀后缘开裂而得名, 是由本 实验室经杂交选育而形成的可纯繁的品系。裂翅品 系在自繁过程中不出现野生型, 表现为纯系的特征,
F2 代的生成: 从 F1 代中选出裂翅果蝇进行测交, 生成 F2 代。 1.2.3 裂卷翅新品系的培育
F1 代的生成: 由裂翅与卷翅进行正反向杂交产 生(图 2)。
F2 代的生成: 从 F1 代中选出裂翅与卷翅进行杂 交, 或者从 F1 代中选出裂卷翅与野生型进行杂交, 生成 F2 代。
F3 代的生成: 从 F2 中选出裂卷翅果蝇, 进行配 对交配。
F1 代中有裂翅和野生型两种表型, 两种表型个体分 别自交, 其中野生型自交产生 F2 的代都为野生型 (图 4), 再次证明裂翅基因是显性的; F1 代裂翅果蝇 自交后, F2 代出现裂翅与野生型, 但其比例不符合 显性单基因的 3: 1 分离比, 而符合 2: 1 的理论比 (P>0.05), 见表 2 及图 4, 证明存在致死性基因型 (LL)。
裂翅 紫眼 紫眼裂翅 野生型
合计
观察值 理论值 (O-E)2/E
66 58 1.103
57 58 0.017
49 58 1.397
60 58 0.069
232 232 2.586(P=0.46)
注: df =3, P > 0.05。
F1 代裂翅雄蝇与 982 紫眼雌蝇测交, 由于果蝇 雄蝇产生配子时一般不发生交换, 若裂翅位于 2 号 染色体, F1 代裂翅雄蝇不产生重组型配子, 测交只 产生两种表型, 然而测交后代产生了 4 种表型, 分 别为裂翅、紫眼、裂翅紫眼、野生型, 故确定裂翅 基因不在 2 号染色体上。因此, 此杂交的遗传模示 为图 5 所示。
982 紫眼(p)是 2 号染色体上的隐性标记, 其 982 紫眼在遗传学上的位置为 2-103.6 或者 2-32.4[6]。裂 翅与 982 紫眼杂交, F1代产生裂翅和野生型两种表型,
1054
HEREDITAS (Beijing) 2010
第 32 卷
将F1 代裂翅与 982 紫眼进行测交产生F2 代。 F2 代共产生 4 种表型的个体, 分别为裂翅(66
对实际观察值与推断的理论值进行χ2 适合性检 验[3]。
2 结果与分析
2.1 裂翅品系基于平衡致死的杂合子纯繁
2.1.1 裂翅与野生型杂交 F1 代
裂翅与野生型进行正反交, F1 代均产生裂翅和 野生型两种表现型, ♀裂翅×野生型♂杂交, 裂翅个 数(184, ♀102♂82)与野生型个数(207, ♀98♂109)的 比例符合 1: 1 理论比(P>0.05); ♀野生型×裂翅♂杂交, 裂翅个数(162, ♀86♂76)与野生型个数(178, ♀86♂92) 的比例也符合理论比 1: 1(P>0.05)。
阎辉, 邓学梅, 吴常信
中国农业大学动物科技学院, 北京 100193
摘要: 果蝇的平衡染色体在遗传研究中被广泛应用。文章通过分析黑腹果蝇裂翅新突变体与野生型、982 紫眼
及黑檀体杂交后代裂翅性状情况, 首次将裂翅基因定位于 3 号染色体上, 并阐明了裂翅平衡致死、杂合子纯繁 的遗传机制, 获得了以裂翅为显性标记的 3 号平衡染色体品系。探索了双平衡染色体显性标记基因聚合的杂交 模式, 成功建立了以裂翅和卷翅为标记的 2 号、3 号双平衡染色体。裂翅的发现为 3 号染色体平衡子提供了更 加方便识别的显性翅型标记, 同时裂卷翅双平衡体的建立丰富了果蝇常用工具平衡子, 可以广泛用于基因定位 及突变筛选过程。
1052
HEREDITAS (Beijing) 2010
第 32 卷
也有出现[1]。卷翅为遗传杂交中常用的 2 号染色体 显性翅膀标记, 1923 年, Ward[2]通过遗传杂交实验对 卷翅性状的遗传规律进行过系统研究, 证实卷翅突 变体是平衡致死系, 即杂合子存活, 纯合子致死。目 前, 还没有对裂翅果蝇在群体和分子遗传方面的相 关研究报导。本研究通过裂翅品系与不同品系的杂 交实验, 利用伴性遗传、自由组合、连锁互换等遗 传分析, 在群体水平上阐明了裂翅基因的遗传规律, 同时将卷翅、裂翅基因进行聚合, 培育了裂卷翅新 品系。