果蝇的形态及生活史观察.doc

专业班级：11级生物技术 学号：20111052133 姓名：陆海云 实验日期：2013年4月12日 室温：24.5 大气压：82.38Kpa 实验一：普通果蝇的形态和生活史观察一、目的 ：1、了解果蝇的生活习性；2、掌握果蝇培养基的制备方法；3、掌握果蝇饲养管理的方法；4、鉴定果蝇的雌雄性别和突变性状。二、原理：果蝇英文俗名fruit fly或vinegar fly ，果蝇广泛地存在于全球温带及热带气候区，而且由于其主食为腐烂的水果，因此在人类的栖息地内如果园，菜市场等地区内皆可见其踪迹。除了南北极外，目前至少有1000个以上的果蝇物种被发现，大部分的物种以腐烂的水果或植物体为食，少部分则只取用真菌，树液或花粉为其食物。n 果蝇(Drosophila )属于昆虫纲，双翅目。 双翅目：成虫具有一对发达、膜质的前翅， 后翅特化为一对平衡棒。 n 特点：生活史短，繁殖快，易饲养，染色体 少，突变型多，个体小是一种很好的 遗传学实验材料，是一种模式生物生态学特征：分布范围：果蝇类昆虫与人类一样分布于全世界，并且在人类的居室内过冬。由于体型小，很容易穿过砂窗，因此居家环境内也很常见。 生活环境：有些种生活以腐烂水果上。有些种则在真菌或肉质的花中生活。 在垃圾筒边或久置的水果上，只要发现许多红眼的小蝇，即是果蝇；果蝇类幼虫习惯孳生于垃圾堆或腐果上。生物学特征：中国科学家最近发现，小果蝇对危害人类健康的家居装饰材料所散发的有毒气体非常敏感，这种有毒气体一般被称为“隐形杀手”。 作为一种真核多细胞昆虫，果蝇有类似哺乳动物的生理功能和代谢系统，对空气质量非常敏感。 通过李曙光（上海同济大学基础医学院院长）科学家的一个有趣的实验，我们发现果蝇的异常表现能反应室内空气污染。 在实验中，在一个10平米的新电表房设置五组果蝇，适应各种装修材料甲醛，苯，氨和氡。每组设两点，分别是0.5米（人体躺下来的高度）和1.7米（人体站着的高度）。每一个点，科学家放40种果蝇来检测空气污染度。 实验结果表明，800个果蝇的平均寿命从正常的50天到25天左右，缩短了一半。这些死亡的果蝇数在每一个测试点几乎是相同的。 “这表明，由于不健康的配件，整个房间的空气中充满了有毒气体。如果进入了这样的房间，人的健康就会受损。”李说。 李现在开始进一步研究受污染空气影响的果蝇的各种生物指标，希望通过果蝇对空气污染敏感的有效途径找到线索，来减少室内空气污染对人体健康的危害。 “也许我们可以通过模仿生理机制开发新产品监测室内空气质量”李说。 目前，对人类健康的威胁，室内空气污染已列十强之一。这些有毒物质主要是不合格家居装饰材料所排放，其在中国污染原因年度报告上的死亡人数已愈111000人。遗传学特征：作为实验动物，果蝇有很多优点。首先是饲养容易，用一只牛奶瓶，放一些捣烂的香蕉，就可以饲养数百甚至上千只果蝇。第二是繁殖快，在25左右温度下十天左右就繁殖一代，一只雌果蝇一代能繁殖数百只。孟德尔以豌豆为实验材料，一年才种植一代。摩尔根最初以小鼠和鸽子为实验动物研究遗传学，效果也不理想。后来经人介绍，摩尔根于1908年开始饲养果蝇。果蝇只有四对染色体，数量少而且形状有明显差别；果蝇性状变异很多，比如眼睛的颜色、翅膀的形状等性状都有多种变异，这些特点对遗传学研究也有很大好处。对于这些有利的特点，摩尔根也不是一下子都认识清楚了的，而是后来在研究工作中逐渐体会到的。 由于摩尔根的实验室中饲养了很多果蝇，研究人员整天在侍候果蝇、观察研究果蝇，所以人称他领导的实验窒为“蝇室”。在摩尔根的领导之下，这个“蝇室”成了全世界的遗传学研究中心。他们的研究成果为全世界遗传学界所注目，他们写出的论文和著作是全世界遗传学家的必读书和重要参考文献。这个“蝇室”还培养出了许多著名遗传学家。各种生物染色体的数量是不多的，例如果蝇是4对染色体，豌豆是7对，玉米是10对，人也只有23对。但是，每种生物基因的数量要比其染色体数量多得多。既然基因是存在于染色体上，那么每条染色体上肯定不只有一个基因，而是有许多个。好多人都从理论上做出了这种推测，但是拿不出实验证据，他们根本无法确定某种生物的哪个基因是存在于它的哪一条染色体上。自然科学讲究实证，没有证据时理论是不能得到承认的，至多算是一种合理的假设。 第一个拿出这种证据的是摩尔根，证据来自对果蝇的研究。在证明白眼突变基因是存在于果蝇的x染色体上之后，摩尔根又发现了残翅突变、朱色眼突变、黄身突变等也是伴性遗传，表明它们的基因也是存在于x染色体上。孟德尔定律说，在形成配子时成对的基因互相分离，自由组合。根据细胞学研究结果，形成配子时是成对的染色体互相分离，自由组合，所以，只有不在同；条染色体上的基因才可以自由组合，而位于同一染色体上的基因则会连在一起遗传，这就是基因连锁。这种认识也是先从理论上推测出来，然后实验证实。通过适当地选择交配对象，摩尔根得到了同时具有两种伴性遗传突变的果蝇，如白眼黄身果蝇。他让这种果蝇与普通的野生果蝇或具有不同伴性遗传突变的果蝇交配，果然发现了基因连锁。例如白眼黄身果蝇与野生的红眼灰身果蝇交配，后代中白眼黄身者或红眼灰身者占99%，而没有表现为连锁遗传的即白身灰身者或红眼黄身者，只占1%。然而连锁并不是百分之百，而且不同基因之间的连锁程度有高有低。摩尔根因此提出，不同染色体之间在形成配子时会发生基因交换，这是由于染色体之间可能发生物质交换而引起的。 摩尔根又进一步想到，同一条染色体上的两个基因，相距越远则发生交换的可能性越大，因此，根据交换率的高低可以判断出基因之间的相对位置。综合大量实验结果、摩尔根绘出了果蝇4对染色体的基因图：把每条染色体上的所有基因排成一条直线，交换率越小的摆的位置愈近。三、材料与方法：1、仪器设备：生化培养箱、双筒解剖镜、镊子、电磁炉、高压灭菌锅、电热恒温干燥箱、培养瓶、棉花塞、烧杯、白瓷板、玻棒、棉签、滤纸；2、试剂：乙醚、酒精、丙酸、酵母粉、琼脂、玉米粉、白糖；3、材料：野生型黑腹果蝇。步骤1果蝇的生活史及形态观察本次实验采用黑腹果蝇（1） 黑腹果蝇简介黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)是双翅目昆虫，生活史短，易饲养，繁殖快，染色体少，突变型多，个体小，是一种很好的遗传学实验材料，是一种模式生物 (model organism)。黑腹果蝇是一种原产于热带或亚热带的蝇种。它和人类一样分布于全世界，并且在人类的居室内过冬。雌性体长2.5毫米， 雄性较之还要小。雄性有深色后肢，可以此来与雌性作区别。雌蝇可以一次产下400个0.5毫米大小的卵，它们有绒毛膜和一层卵黄膜包被。其发育速度受环境温度影响。在25环境下，22小时后幼虫就会破壳而出，并且立刻觅食。因为母体会将它们放在腐烂的水果上或其他发酵的有机物上，所以它们的首要食物来源是使水果腐烂的微生物，如酵母和细菌，其次是含糖的水果。幼虫24小时后就会第一次蜕皮，并且不断生长，以到达第二幼体发育期。经过三个幼虫发育阶段和四天的蛹期，在25下过一天，就会发育为成虫。黑腹果蝇在1830年首次被描述。而它第一次被用作试验研究对象则要到1901年，试验者是动物学家和遗传学家威廉恩斯特卡斯特(William Ernest Castle)。他通过对果蝇的种系研究，设法了解多代近亲繁殖的结果和取自其中某一代进行杂交所出现的现象。1910年，汤玛斯亨特摩尔根 (Thomas Hunt Morgan)开始在实验室内培育果蝇并对它进行系统的研究。之后，很多遗传学家就开始用黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)作研究，并且取得了很多遗传学方面的知识，包括这种蝇类基因组里的基因在染色体上的分布。在20世纪生命科学发展的历史长河中，果蝇扮演了十分重要的角色，是十分活跃的模型生物。遗传学的研究、发育的基因调控的研究、各类神经疾病的研究、帕金森氏病 (Parkinsons disease)、老年痴呆症(Alzheimer disease)、药物成瘾(addiction)和酒精中毒(Alcoholism)、衰老与长寿(aging and longevity)、学习记忆(learning and memery)与某些认知行为(Cognitive behavior)的研究等都有果蝇的“身影”。果蝇以发酵烂水果上的酵母为食，广泛分布于世界各温带地区。果蝇具有生活周期短、容易饲养、繁殖力强、染色体数目少而易于观察等特点，因而是遗传学研究的最佳材料。早在1908年由天才的遗传学家摩尔根把它带上了遗传学研究的历史舞台，约在此后30年的时间中，果蝇成为经典遗传学的“主角”。科学家不仅用果蝇证实了孟德尔定律，而且发现了果蝇白眼突变的性连锁遗传，提出了基因在染色体上直线排列以及连锁交换定律。摩尔根1933年因此被授予诺贝尔奖。1946年，摩尔根的学生，被誉为“果蝇的突变大师”的米勒，证明X射线能使果蝇的突变率提高150倍，因而成为诺贝尔奖获得者。在近代发育生物学研究领域中，果蝇的发生遗传学独领风骚。1995年，诺贝尔奖再次授予三位在果蝇研究中辛勤耕耘的科学家。Edward B. Lewis（美国），Christiane Nsslein-Volhard（德国），Eric F. Wieschaus（美国），因发现早期胚胎发育中的遗传调控机理而获奖。果蝇为进一步阐明基因神经（脑）行为之间关系的研究提供了理想的动物模型。专家认为，近一个世纪以来，果蝇遗传学在各个层次的研究中积累了十分丰富的资料。人们对它的遗传背景有着比其他生物更全面更深入的了解。作为经典的模式生物，果蝇在21世纪的遗传学研究中将发挥更加巨大而不可替代的作用。(2)果蝇的形态观察野生型果蝇形态观察2.1野生型黑腹果蝇： 长翅、红眼、直刚毛、灰身等体色灰；翅膀呈圆卵型，静止时平放交叉重叠，长度约为腹部长度的两倍；翅膀有横隔脉眼睛颜色为砖红色，饱满圆形 刚毛头胸部以及复眼的周围具有平直，先端略弯的长型粗黑硬毛 一对前翅 + 一对平衡棒2.2突变型果蝇形态观察一些常见的突变性状突变性状基因符号染色体号性状特征棒眼BX复眼呈狭窄垂直棒形，小眼数少褐眼bw2眼呈褐色卷曲翅Cy2翅膀向上卷曲，纯合致死小翅mX翅膀小，长度不超过身体白眼wX复眼白色黑檀体e3身体呈乌木色，黑亮黑体b2体黑色，比黑檀体深黄体yX全身呈浅橙黄色残翅vg2翅明显退化，部分残留，不能飞叉毛fX毛和刚毛分叉且弯曲猩红眼st3复眼呈明亮猩红色墨色眼se3羽化时眼呈褐色并深化成墨色焦刚毛snX刚毛卷曲如烧焦状突变型：白眼（w）突变型：小翅（m）突变型：残翅（vg）突变型：焦刚毛（sn）突变型：无横隔脉（cv）突变型：黄体（y）与黑檀体（e）2.3果蝇生活周期的观察：果蝇是完全变态昆虫，生活周期可分4个时期：卵、幼虫、蛹和成虫果蝇的生活史包括卵、幼虫、蛹、成虫四个连续的发育阶段。卵：卵白色，长椭圆形，长约0.5mm，在背面的前端伸出一对轴丝，它能使卵附着在柔软的食物上，不至于深陷到食物中去。幼虫：幼虫从卵中孵化出来后，经过两次蜕皮到第三龄期，体长可达45mm，在解剖镜下可见一端稍尖为头部，并且有一黑点即口器；稍后有一对半透明的唾腺，每条唾腺前有一条唾腺管向前延伸，然后会合成一条导管通向消化道。蛹：幼虫生活过7天左右即化蛹，化蛹前从培养基中爬出附在瓶壁上，渐次形成一个棱形的蛹。起初颜色淡黄、柔软，以后逐渐硬化，变为深褐色，这就显示了即将羽化了。成虫：刚羽化的果蝇，身体狭长，翅还没有展开，身体较白嫩，此时野生型体色与黑檀体体色都是一样的，没多大区别。不久，蝇体变为粗短椭圆形，双翅展开，体色加深，如野生型果蝇的体色成为灰褐色，突变型黑檀体果蝇的体色成为乌黑色。果蝇生活周期的长短与温度关系密切，30以上时果蝇则将不育且濒临死亡，低温则使它的生活周期延长，同时生活力也降低。培养果蝇的最是温度是2030。果蝇在25时，从卵到成蝇需10天左右。成虫可活2033天。2.4果蝇雌雄性别的鉴定大小大小形态腹部末端稍尖腹部末端呈钝圆形颜色腹部末端色浅，腹部背面呈5条黑色条纹腹部末端黑色，腹背3条条纹，最后一条极宽，并延伸到腹面，呈一明显黑斑性梳无第一对足跗节基部有性梳腹部6个腹片，产卵管4个腹片，交尾器大小腹部末端色浅，腹部背面呈5条黑色条纹腹部末端黑色，腹背3条条纹，最后一条极宽，并延伸到腹面，呈一明显黑斑左：雄性果蝇的左前足 中：跗节基部的性梳 右：雌果蝇无性梳 C、基节 TR、转节 F、腿节 TI、胫节 TA、跗节 性梳：果蝇只有雄体在第一对足的跗节基部有一黑色鬃毛结构，形似一小梳，称为性梳。而雌体没有性梳。性梳的有无是鉴别雌雄成蝇的可靠标志之一，只是需要放大后才易观察2、果蝇培养基配制 果蝇营养需求 ：（1） 在不供给食物的情况下，果蝇可存活50小时左右；（2） 在不供给水的情况下，果蝇无法活过一天；（3） 蛹期果蝇在其正常5天生活周期下可取食其体重35倍之食物，雌果蝇在产卵期每日可取用与其体重等重之食物；（4） 果蝇成虫的食物内需有糖类，而蛹期果蝇则可只依赖酵母即可生育。 果蝇培养基配方 ：A：糖6.2克，加琼脂0.62克，再加水40ml煮沸溶解；B：玉米粉8.25克，加水40ml，加热搅拌均匀，再加0.7克酵母粉；A和B混合加热成糊状后，加0.5 ml丙酸，即可分装到培养瓶中。倒入培养基的厚度约2厘米，在培养基中插入一张消过毒的干燥硬纸片，以扩大果蝇的活动场所。将培养瓶置入高温高压灭菌锅内，以121，1.5大气压消毒30分钟。灭菌完成后，待灭菌锅内压力降至常压后开启锅盖使其半开，再以灭菌锅干燥培养瓶之棉塞30分钟，完成后取出使其冷却备用。 待培养基冷却后，用酒精棉花擦去瓶壁上的水珠。因为瓶里有了积水，移入的果蝇容易淹死或粘住。3、麻醉 （1）对果蝇进行检查时，用乙醚麻醉，使果蝇处于昏迷状态。（2）使用时将乙醚(23滴)滴到麻醉瓶的棉花球上(注意不要让乙醚流进瓶内)。麻醉瓶要保持干燥，否则会粘住果蝇翅膀，影响观察。（3）麻醉果蝇时，先将长有果蝇的培养瓶在海棉垫上轻敲，使果蝇全部震落在培养瓶底部。然后迅速打开培养瓶的棉塞，把果蝇倒入去盖的麻醉瓶中，并立即盖好麻醉瓶。待果蝇全部昏迷后，倒在自瓷板上进行观察。 （4）果蝇的麻醉程度看实验要求而定：对仍须培养的果蝇以轻度麻醉为宜；但对不再培养，单单进行性状观察的果蝇，可以深度麻醉，甚而致死也无妨(果蝇翅膀外展45角，说明已死亡)。检查完毕后，把不需要的果蝇倒入水池中。4、果蝇接种按照无菌操作技术，一手持培养瓶，一手持广口瓶，轻轻地旋转广口瓶棉塞，使果蝇掉离棉塞，迅速取下两瓶的棉塞，瓶口相对，培养瓶在上，果蝇触角根部的感觉神经能和人类的耳朵一样感知声音和重力，受惊吓后会向上逃走，轻轻敲击广口瓶，果蝇会陆续飞入培养瓶，塞好瓶口，培养瓶应该编上号数，注明名称，培养日期，并且登记在记录本上）放进恒温培养箱，25下进行培养。5、果蝇突变性状的鉴别果蝇的每一体细胞有8个染色体（2n=8），可配成4对，其中3对在雌雄果蝇中是一样的，称常染色体。另外一对称性染色体，在雌果蝇中是XX，在雄蝇中是XY实验中使用的果蝇突变品系：影响部分突变名称基因符号染色体上座位翅残翅VgR67.0眼色白眼wX1.5体色黑檀体eR70.7刚毛焦刚毛sn3X21.0翅形小翅mX36.1野生型：体色灰，翅膀呈圆卵型，静止时平放交叉重叠，长度约为腹部长度的两倍。果蝇常见的突变表型： 突变型基因符号表现特征基因所在染色体白眼棒眼褐色眼猩红眼黑檀体黄体焦毛黑体匙形翅残翅翻翅短翅wBbwstcysnbnub2vgCym复眼白色复眼条形小眼数少复眼褐色复眼猩红色身体乌木色身体浅橙黄色刚毛卷曲烧曲焦状颜色比黑檀体深翅小匙状翅退化，不能飞翅向上翻卷，纯合致死翅膀短小，不超过身体XXIIIIIIIIXXIIIIIIIIX六、培养观察：在做新的留种培养时，应仔细检查果蝇有没有混杂，有没有突变个体产生。一般一瓶放510对亲本为宜，果蝇移入新瓶时，需将瓶子横放，待果蝇清醒过来后再把培养瓶竖起。每45周换一次培养基，最好每一个品种分成两套分别培养。标签上标明品种名称和日期，根据实验的要求进行培养（若只为实验留种温度一般控制在1518，若需大批量进行实验温度则控制在2025）。换瓶后的三天以内，注意检查食物是否已经发霉，如果发现有少量霉点时，应立刻调换培养基。在调换下来的，已污染的培养瓶中，滴入些酵母菌液，使食料较快的发酵，或用烧红的铁丝，在发霉的部分烫过，或将发霉的部分用消过毒的铲子刮去后，可用作一般扩大繁殖用的培养瓶，若发霉太严重，则应当弃之不用。四；果蝇观察记录：2013年4月12日 星期四五 23.9 82.17KP内容培养基配制及接种接种5只雄蝇，7只雌蝇观察2013年4月12日 星期三 24.5 83.7KP数量成虫12只卵无一龄幼虫无二龄幼虫无三龄幼虫无蛹无观察2013年4月13日 星期六 23.6 82.77KP数量2只翅膀被瓶壁水分黏住，2只或掉落入培养基成虫8只卵少量(一龄幼虫二龄幼虫三龄幼虫蛹观察2013年4月14日 星期天 25.6 83.7KP数量1只掉落于培养基成虫7只卵大量一龄幼虫二龄幼虫三龄幼虫蛹观察2013年4月15日 星期一 25 82.74KP数量成虫7只卵大量一龄幼虫少量二龄幼虫三龄幼虫蛹观察2013年4月16日 星期二 24.5 82.27KP数量原因同上成虫5只卵大量一龄幼虫少量二龄幼虫少量三龄幼虫蛹观察2013年4月17日 星期三 23.5 82.47KP数量成虫5只卵大量一龄幼虫少量二龄幼虫少量三龄幼虫少量蛹观察2013年4月18日 星期四 26 82.52KP数量成虫5只卵大量一龄幼虫大量二龄幼虫大量三龄幼虫少量蛹7个观察2013年4月19日 星期五 23.7 82.28KP数量成虫7只卵少量一龄幼虫少量二龄幼虫大量三龄幼虫少量蛹9个观察2013年4月20日 星期六 24.6 82.47KP数量不小心放飞6只成虫1只卵少量一龄幼虫少量二龄幼虫少量三龄幼虫大量蛹17个观察2013年4月21日 星期日 24.6 82.53KP数量成虫9只卵少量一龄幼虫少量二龄幼虫少量三龄幼虫大量蛹25个观察2013年4月 22日 星期一 23.2 82.48KP数量成虫19只卵少量一龄幼虫少量二龄幼虫少量三龄幼虫大量蛹44观察2013年4月23日 星期二 23.5 82.68KP数量成虫28卵少量一龄幼虫少量二龄幼虫少量三龄幼虫大量蛹59观察2013年4月24日 星期三 23.2 82.37KP数量成虫35卵少量一龄幼虫少量二龄幼虫少量三龄幼虫大量蛹72观察2013年4月25日 星期四 25 82.37KP数量成虫38卵少量一龄幼虫少量二龄幼虫少量三龄幼虫大量蛹88观察2013年4月26日 星期五 24.2 82.37KP数量成虫40卵少量一龄幼虫少量二龄幼虫少量三龄幼虫大量蛹102个观察2013年4月27日 星期六 24.5 82.37KP数量成虫42卵少量一龄幼虫少量二龄幼虫少量三龄幼虫大量蛹113个五、注意事项1、掌握实验设备、仪器、试剂等的使用，以免在实验过程中发生意外事故如：高压灭菌锅等的使用。2、培养基配制时应注意丙酸的加放和加放的时间，若没有加放则培养基易腐对果蝇的生长有很大影响，重则可导致果蝇全部死亡，加放时间过早丙酸易挥发，导致的后果跟没有加放是一样的。3、要会精确的计算培养基的配方用量，否则培养基过稀果蝇易被淹死，过稠果蝇吃不到培养基会被饿死。4、在果蝇麻醉要注意乙醚的使用。乙醚属于神经麻醉剂，对人也有麻醉的作用，所以在使用时应戴好口罩和使用时开不用时盖好。5、麻醉程度根据实验的要求进行，但是不能麻醉过长，麻醉过长会导致果蝇死亡。6、培养时应注意温度的控制，温度过低过高都会导致果蝇死亡。六、思考题1、作为模式动物的果蝇有哪些优点？答：饲养容易，在常温下，以玉米粉等作饲料就可以生长、繁殖；生长迅速，12天左右就可完成一个世代。每个受精的雌蝇可产卵400500个，因此在短时间内就可以获得大量的子代，便于遗传学分析；染色体数少，只有4对；唾腺染色体制作容易，横纹清晰，是细胞学观察的好材料；突变性状多，而且多数是形态突变，便于观察。2、如何鉴别雌雄果蝇？答：果蝇幼虫期较难区别，成虫期则交易区别。大小大小形态腹部末端稍尖腹部末端呈钝圆形颜色腹部末端色浅，腹部背面呈5条黑色条纹腹部末端黑色，腹背3条条纹，最后一条极宽，并延伸到腹面，呈一明显黑斑性梳无第一对足跗节基部有性梳腹部6个腹片，产卵管4个腹片，交尾