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1、遗传学实验果蝇杂交设计书 一、单因子试验 1、实验原理 分离定律（law of segregation）也称孟德尔分离定律。一对基因在杂合状态下不互相影响，各自保持相对的独立性，而在形成配子的时候，就会互相分开，并按照原样分配到不同的配子中去。 在一般情况下，配子的理论分离比是1:1，子二代（F2）的基因型分离比是1:2:1，若显性完全，F2的表型分离比是3:1。杂种后代分离出来的隐性基因纯合体与原来隐性亲本在表型上是一样的，隐性基因并不因为和显性基因在一起而改变它的性质。 单因子杂交是指一对等位基因间的杂交。野生型果蝇是长翅（+/+），其长翅超出腹部末端约1/3.残翅果蝇的双翅已经
2、退化，只留下少量残迹（vg/vg），无飞翔能力。Vg的基因座位于第二染色体67.0,。对长翅（+）完全隐性。 用野生型长翅果蝇与残翅果蝇杂交，子一代（F1） 全是长翅。子一代系内交配，子二代产生性状分离，长翅：残翅为3:1,。 基因型为+/vg（长翅）雌雄均可产生两种配子+和vg，并且各占1/2,。简单列表可知F2的性状比为3:1。 表1 果蝇杂交实验的配子及双翅形状的遗传 F1♀配子 F1♂配子 1/2 + 1/2 vg 1/2 + 1/4 +/+ 长翅 1/4 +/vg 长翅 1/2 vg 1/4 +/vg 长翅 1/4 vg/vg 残
3、翅 2、实验步骤 （1）确定杂交亲本，挑选处女蝇。 选用2#与18#为亲本进行杂交实验。 选用野生型长翅和突变型残翅果蝇为杂交亲本。雌蝇一定要选处女蝇。处女蝇的挑选方法：亲本饲养2周之后，提前10—12小时把培养瓶内所有活的成虫倒干净，然后在倒掉成虫的12小时内吧新羽化的成虫倒出来，装进消毒过的培养瓶或者平底试管进行适度麻醉，麻醉后放在消毒过的白瓷板或者硬纸板上把雌雄蝇分别挑出，雌蝇即为处女蝇。根据实验所需处女蝇数量的多少，可连续收集，但不要超过3天。 （2）配好杂交组合，进行正、反杂交。 正交组合：野生型长翅（♀）×突变型残翅（♂）。用消毒过的毛笔把3—4只长翅处女蝇扫入培养
4、瓶中，然后把培养瓶水平放置，一面麻醉状态下的果蝇沾到培养基或水珠而被闷死，随机用同样方法扫入3—4只残翅雄蝇，塞紧棉塞，贴好标签，保持水平直至果蝇苏醒后放入25℃恒温培养箱中培养。 反交组合：将亲本性别交换。 （3）培养7天之后把亲本果蝇成虫全部倒出来处死。 （4）再过7天F1成蝇出现，把F1成蝇转移到经过消毒的空瓶子里进行适度麻醉，观察F1翅形的变化，并把结果记录。把5~6对适度麻醉的F1转入另一培养瓶，标明信息。 表2 正、反交F1果蝇翅形观察结果记录表 观察结果 统计日期 长翅♀×残翅♂ 残翅♀×长翅♂ 长翅数 残翅数 长翅数 残翅数
5、 合计 （5）过7天，F1成虫倒出处死，培养基继续培养。 （6）过7天，F2成虫出现， 开始观察，可以连续观察7天左右，往后可能有F3成虫出现，所以观察时间不要超过8天。记录数据，观察过的成虫集中处死。表3 正、反交F2果蝇翅形观察结果记录表 观察结果 统计日期 长翅♀×残翅♂ 残翅♀×长翅♂ 长翅数 残翅数 长翅数 残翅数 合计 （7）处理数据，并进行卡方检验，来确认是否符合理论猜测比值。 表4 实验结果χ2测验表 观察结果 长翅（+）正交、反交合并 残翅（
6、vg）正交、反交合并 合计 实验观察数（O） 预期数3:1（C） 偏差（O-C） （O-C）2/C 3、实验预期结果 （1）F1全部为长翅果蝇，而且正反交结果一样。 （2）F2出现翅形的性状分离，并且数量比大约符合长翅：断翅为3:1，且正反交结果类似。通过卡方检验证明实际分离比与理论分离比一致。 二、两对基因自由组合实验 1、实验原理 由非同源染色体上的两对等位基因所决定的两对相对性状，在杂种第二代是自由组合的。根据孟德尔第二定律，一对基因的分离与另一对（或者另几对）基因的分离是独立的。一对基因所决定的性状在杂种第二代是
7、3:1，两对不连锁的基因所决定的形状，在杂种第二代就呈9:3:3:1，黑檀体果蝇（e）的体色乌黑，e的基因座位于3号染色体70.7；与e相对应的野生型性状是体色灰黄。残翅果蝇（vg）的双翅几乎没有，只能看到少量残迹，vg的基因座位于2号染色体67.0；与vg相对应的野生型是长翅。由于e和vg位于不同源的染色体上，所以两对基因杂种在形成生殖细胞的时候，会产生4种不同类型的配子，其理论比例为1:1:1:1。如果子一代系内杂交，4种♂配子和4种♀配子可形成16种组合的合子，其中9种组合为长翅灰黄体，3种为黑色长翅，3种为灰体残翅，1种组合为黑身残翅。 ♂配子 ♀配子 +/ +/
8、/ e/ vg/ +/ Vg/ e/ +/ +/ +//+ +//+ +//+ +//e +//vg +//+ +//vg +//e +/ e/ +//+ +//e +//+ e//e +//vg e//+ +//vg e//e vg/ e/ +//vg +//+ +//vg e//+ vg//vg +//+ vg//vg +//e vg/ e/ +//vg +//e +//vg e//e vg//vg +//e vg//vg e//e 2、实验步骤 选用2#与e进行杂交试验 （1）分别挑选e、vg的处女蝇，要注意麻醉瓶、毛笔、白瓷板的消毒（
9、烘箱60℃烘4h以上）。 （2）把vg♀和e♂放在一培养瓶中，e♀和vg♂放在另一培养瓶中。操作类似单因子试验。 （3）7天后将亲本倒干净处死。 （4）7天后检查F1成虫的形状。若全为灰身长翅，则杂交成功，否则为假杂种。成功的组合挑选5~6对F1成蝇转移到新的培养瓶中继续培养。 （5）7天后倒出F1成虫处死。 （6）7天后，观察F2成虫，可连续观察一周。 表2 果蝇两对基因杂交F2性状观察结果（正、反交合并） 观察结果 统计日期 灰身长翅 黑身长翅 灰身残翅 黑身残翅 合计 （7）统计数据，处理数据，进
10、行卡方检验。 表3 χ2测验统计 观察结果 灰身长翅 黑身长翅 灰身残翅 黑身残翅 合计 实验观察数（O） 预期数（9:3:3:1）（C） 偏差（O-C） （O-C）2/C 3、预期实验结果 （1）F1全为灰体长翅，且正反交结果一致。 （2）F2出现形状分离，且灰体长翅：灰体残翅：黑体长翅：黑体残翅约为9:3:3:1。且正反交结果类似。通过卡方检验证明实际分离值与理论分离值一致。 三、三点测交与遗传作图 1、实验原理 位于不同染色体上的两对基因，它们决定的两对形状在F2中是自由组合
11、的。而位于一条染色体上的基因则是连锁的。同源染色体之间可以发生交换，使子代出现一定数量的重组型，重组型出现的多少反映出基因间发生交换的频率的高低。根据基因在染色体中直线排列的原理，基因间距离越远，期间发生交换的可能性越大，即交换频率越高；反之则小，交换律就低。因此交换值（crossing-over value）的大小可以用来表示基因间距离的长短。但交换值无法直接测定，只有通过基因之间的重组来估计所发生交换的频率。所以通过计算重组值的大小，可以反映基因之间距离的大小。 金银图距是通过重组值的测定而得到的。如果基因座相距很近，重组率与交换律的值相等，可以根据重组率的大小作为有关基因间的相对距离，
12、把基因顺序地排列在染色体上，绘制出基因图。但在基因间相距较远的情况下，可能发生不止一次交换，这时如果简单把重组率当做交换律，就会低估了交换律，图距也会随之变小。因此需要利用实验数据进行修正，以便正确估计图距。根据这个道理，可以确定一系列基因在染色体上的相对位置。 本实验通过对同一染色体上3个非等位基因的交换行为来验证基因在染色体上呈直线排列。选用野生型果蝇（+++/+++长翅、直刚毛、红眼）与三隐性果蝇（abc/abc白眼、短翅、焦刚毛）杂交，制成三因子杂种（+++/abc），再把雌性杂种与三隐性个体测交，在测交后代中由于基因间的交换可得到8种不同的表型，经过数据处理，绘制出遗传学图，这样一
13、次实验便可测出3个连锁基因在染色体上的距离和顺序，就叫做三点测交或三点试验。 三隐性果蝇（m sn 3 w）具有短翅（m翅长至腹部末端）、卷刚毛（sn3）、白色复眼（w），这三个基因都在X染色体上。 把三隐性雌性果蝇与野生型雄蝇杂交，所得F1的雌蝇是三因子杂种（m sn3 w//+ + +），雄蝇是m sn w/|（“/”表示X染色体，“|”表示Y染色体），F1雌雄果蝇相互交配，得测交后代。 F1的雌蝇表现型是野生型，雄蝇是三隐性。得到测交后代，其中多数个体与原来亲本相同。同时也会出现少量与亲本不同的个体，称为重组型。重组型是基因间发生交换的结果。 F1雌蝇是三因子杂种，可以形成8种配
14、子，而F1雄蝇是三隐性个体，它们进行同系近交，即测交，F2可得到8种表型。根据8种表型的相对频率可以计算重组值，并确定三基因的排列顺序。 因为重组值是表示基因间的交换频率，而图距表示基因间的相对距离，通常是由两个临近的基因图距相加得来的，所以图距往往不同于重组值。图距可以超过50%，而重组值只会逐渐接近而不会超过50%，只有基因相距较近的时候，重组值才和图距相等。 2、实验步骤 选用6#雌果蝇与18#雄果蝇进行杂交实验 （1）收集和挑选三隐性品系处女蝇，同时收集挑选野生型雄蝇。在挑选过程中，注意麻醉瓶等干热消毒，酒精擦拭之后晾干使用。 （2）把挑选到的三隐性雌蝇和野生型雄果蝇，各3~
15、5只，用毛笔扫进空白的培养瓶中进行杂交，操作与注意事项同前。 （3）7~8天出现F1幼虫，处死亲本。 （4）7天后，F1成蝇出现，可以观察到F1雌蝇全部是野生型表型，雄蝇全是三隐性。挑选20~30对F1果蝇，放到新的培养瓶中继续杂交，每瓶5~6对。 （5）7天后，F2幼虫出现，处死F1成虫。 （6）再继续培养，7天后，F2成虫出现，可以开始观察。注意适度麻醉，否则可能导致长翅短翅难以分辨。至少观察250个果蝇，记录数据。 （7）分析数据，计算基因间重组值，绘制遗传学图，进行修正。 表1 三点测交试验F2性状观察和统计 测交后代表型 观测数 重组发生在 m~sn3 m~w
16、 w~sn3 sn3 w m + + + + w + + + sn3 + m + + sn3 + + + + + w m + + + + m + + sn3 w + + + 总计 重组值/% 3、预期实验结果 （1）F1雌蝇全为野生型，F1雄蝇全为三隐性。 （2）F2大部分为野生型或三隐性果蝇，但是会出现不同于亲本的形状组合。 四、伴性遗传 1、实验原理 很多生物都有性染色体，而性别与这些性染色体有密切的
17、关系，如果基因位于性染色体上，那么这些形状与性别就会有关系。遗传学商，将位于性染色体上的基因锁控制的形状遗传方式成为伴性遗传。果蝇的性染色体属于XY型，雄蝇为XY，雌性为XX。通过果蝇眼色遗传的研究，可以观察到果蝇眼色性状的遗传与性别有着密切关系，因此可以知道控制果蝇眼色的基因位于X染色体上。 正交：雌性野生型与雄性白眼杂交，F1全为野生型红眼，F1系内近交，F2♀全为野生型红眼，♂野生型红眼和白眼各占一半。 反交：雌性白眼与雄性野生型红眼杂交，F1♂全为白眼，♀全为红眼。F1系内近交，F2无论雌雄，均出现各占一半的白眼和红眼。 由此，子代雄性个体的X染色体均来自母本，而父本的X染色体总
18、是传递给子代雌体，这是伴性遗传的一个重要特征。 也可能有X染色体不分离而产生例外情况，会使得反交F1的雌性出现白眼。 2、实验步骤 选用18#与22#果蝇进行杂交试验 （1）挑选收集♀红眼处女蝇，♀白眼处女蝇。 （2）正交：把雌性红眼处女蝇和雄性白眼各3~4只，放在同一培养瓶中杂交。反交：雌性白眼处女蝇和雄性红眼各3~4只，放在另一培养瓶中。 （3）把两组培养7天F1幼虫出现，倒干净亲本果蝇处死。 （4）7天后，观察F1成虫性状，记录数据，注意区分性别。之后各挑3~5对成虫转入新的培养瓶中饲养。 表1 F1 A组合（正交） ♀++×WY♂观察结果 观
19、察结果 观察日期 ♀红眼[+] ♂红眼[+] 表2 F1 B组合（反交） ♀WW×+Y♂观察结果 观察结果 观察日期 ♀红眼[+] ♂白眼[W] （5）7天后处死F1成虫。 （6）7天后，把F2成虫转移到另一个空瓶子中，进行适度麻醉，观察眼色和性别，统计数据。表3 F2 A组合（正交） 观察结果 观察日期 ♂红眼[+] ♂白眼[W] ♀红眼[+] 合计 表4 F2 B组合（反交） 观察结果 观察日期 ♀红眼[+] ♂白眼[W] ♀红眼[+] ♀白眼[W] 合计 3、预期实验结果 （1）F1成虫中，正交组全部为红眼，反交组♀全为红眼，雄性全为白眼。 （2）F2成虫中，正交组♀全为红眼，♂一半为白眼，一半为红眼。反交组，无论雄性雌性，均为红眼白眼各占一半。卡方检验理论与实际观察值相一致。
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