果蝇数量性状遗传论文.docx

黑腹果蝇腹板刚毛数量性状遗传实验孙梦杰（中山大学生命科学学院2012级5班 广州 510275）摘要：目的 以黑腹果蝇腹板上着生的小刚毛数为研究对象，了解数量性状遗传的规律和特点；学习运用数理统计和数学分析的方法，掌握实现遗传率的计算。方法 先统计亲本的腹板刚毛数量，选取五对刚毛数量多的雌雄果蝇和五对刚毛数量少的雌雄果蝇进行杂交，统计子代的刚毛数量。结果 通过数据分析，无论雌性还是雄性，其高方向选择的正态分布曲线中轴与亲本差异较大，低方向选择与亲本差异较小，不能明显看出。最终得到狭义遗传率为0.44。结论 在果蝇刚毛数量这一数量性状遗传过程中，基因的因素影响不到0.5，说明环境因素占据主导地位。数量性状有多个基因共同控制，每个基因的作用较小，容易受到环境因素的影响。关键词： 果蝇；刚毛数量；数量性状；遗传引言：在生物中的有些性状，可用某种尺度来测量，并可用数字形式来描述，比如果蝇的身体大小、生长速度、小刚毛数量等，这样的性状都是数量形状。一个显示数量性状的个体，其表型是受到多个不同等位基因的作用，而每个基因对表型的贡献很小，但相关的基因数目很多，另外，其表型也受到环境因素的影响。因此，数量性状的变异由遗传变异和非遗传变异组成。对影响数量性状的单个等位基因的分离，以及用普通遗传学方法去追查各个基因的行为都是困难的，因此通常不能用孟德尔的分析方法进行分析，而是用数理统计的方法进行分析。1.实验原理 遗传力，是指某一特定性状在一定时间和某一群体中由于基因的作用所造成的表型变异百分率，即亲代传递其遗传特性的能力。它可用遗传率来表示，通常指遗传变异占总变异的百分数，其值介于0和1之间，为0时表明表型变异完全由环境影响所造成，为1时表明表型变异完全由遗传因素所决定。此次主要计算狭义遗传率：h2=VA/VP=VA/VA+VD+VEVA指加性遗传方差，VD指显性遗传方差，VE指环境方差。2.材料与步骤2.1实验动物黑腹果蝇：把两个不同的实验室品系杂交，再把F系内近交，利用F变异类型丰富的群体。培养供试果蝇宜在20摄氏度低温下饲养，这样成虫个体较大，便于观察和计数小刚毛。2.2实验用培养基红糖，琼脂，麸皮，酵母，丙酸2.3主要仪器解剖镜，白瓷板，毛笔，麻醉瓶，培养瓶，培养箱2.4主要步骤（1）统计亲本果蝇腹板刚毛的数量老师将果蝇发放给学生，学生在解剖镜下统计刚毛树量，将观察过后的果蝇放进玻璃瓶，写好标签。然后将数量和果蝇的性别输进老师电脑。（2）收集亲本老师将刚毛数量最多和刚毛数量最少的五对雌雄果蝇分别收集起来，每一对都放在一个培养瓶中。（3）杂交25摄氏度下进行培养，使其杂交。经过7天，可见下一代幼虫出现，此时把亲本果蝇倒干净并处死。（4）观察下一代羽化为成虫后，分别统计其刚毛数量，也是由老师将其麻醉后分发给学生，然后学生在解剖镜下统计后将果蝇的刚毛数量和性别输入进电脑。3.实验结果分析刚毛数量向多的方向选择简称H，向少的方向选择简称L。3.1统计方法：（1）用分组数据统计频数，并作出频数分布直方图。（2）用平滑曲线将频数分布数据连接起来，与标准正态曲线对比（3）用Excel拟合出正态分布数据并作图（4）分别比较两种性别中，亲本和H,L的正态分布曲线，定性分析数量遗传性状的定向改变（5）计算遗传力3.2 实验数据分析果蝇刚毛统计表座位1号392号3号204号395号316号367号378号409号3910号2811号3412号2813号3714号3315号3216号3017号3618号3419号4020号4021号3022号3123号2824号2525号3426号3527号4328号3629号3330号2031号3132号3333号3434号4235号3336号2237号3338号3839号3940号3041号42号3843号3644号3245号3346号3347号48号3549号3850号3251号3452号3753号2554号3355号3756号3757号3758号3459号3360号3461号3562号3163号3764号4465号3766号3467号3768号3269号3770号3171号3072号3573号3274号3475号3176号3477号3478号4379号4280号4181号3582号3483号3084号3185号3486号3487号3488号4689号3690号3591号2892号3593号3194号2995号4296号32刚毛数量低的亲本：3号，24号，30号，36号，53号刚毛数量高的亲本：27号，34号，64号，78号，88号亲代频率分布直方图 亲代频数分布散点图亲代正态分布图可以看出，亲本雌性基本符合正态分布。在3234处分布最多，是正态分布图的中轴位置。频数散点图的分布不是很规则，有两个峰值，可能是由于样本数量小造成的。果蝇刚毛统计表座位1号272号3号344号275号256号287号288号329号2510号2611号2812号2913号3314号2315号3016号2917号2618号2619号2720号2821号3222号2823号3424号3025号26号27号3528号2529号2530号31号3332号2833号3034号3235号2636号2837号3738号3739号3140号2141号42号2943号3044号2645号2646号3147号2148号2249号3150号2251号3052号2453号2854号2755号3056号3157号2758号2159号2760号3361号2662号3263号3964号3165号2766号2767号3168号3069号2970号71号2772号2673号1474号675号2376号2477号2778号2579号3080号3681号2682号1983号3484号3585号2886号3087号2788号2689号2890号2591号2292号2693号2694号1195号3596号3097号98号99号100号101号102号刚毛数量低的亲本：40号，47号，50号，73号，82号刚毛数量高的亲本：27号，37号，38号，80号，95亲代频率分布直方图 亲代频数分布散点图亲代正态分布图可以看出，亲代雄性果蝇基本符合正态分布，在2628之间分布最多，是正态分布图的中轴位置，但是频数分布散点图出现了三个峰，是由于样本数量小的原因。H果蝇刚毛统计表414034344321344230403840383943382831323837363339384037243438373828304145424329383639393336414227443634294041394437323742324137353940343935433317333339413538403737363642414245383642333527414038304437424134293136314237352934414043293838 子二代H雌性频率分布直方图 子二代H雌性频数分布散点图子二代H雌性正态分布图可以看出，子二代H雌性果蝇正态分布图并不是很好，并未达到左右对称的效果，没有看到在刚毛数多的区域趋向0的现象。这是由偶然因素造成的，比如样本数量不够大，同学们在数刚毛的过程中有误差等等。但仍存在中轴位置，在3739处，可见H雌性的刚毛数量有偏向多的刚毛数量的趋势。H果蝇刚毛统计表33373236312832323044273130283231322927333133242835343330223032362533333539323437432728383630252729262610303219333132354132333228334024303137423127343033313434352733313123242924283129子二代H雄性频率分布直方图 子二代H雄性频数分布散点图子二代H雄性正态分布图可以看出， 子二代H雄性果蝇的刚毛数量符合正态分布，在3032之间，果蝇数量最多，是正态分布的中轴位置。但是频数分布散点图中，峰的数目较多，不是很标准。L果蝇刚毛统计表3227264042273937273233403637393328323139323235413242363636373823363029343532363144343434342639372843374237383933334434363132323935382337343131374220293229322528343633282832362724272930273133272337303837353137334336353735412440463735312832353336343634322624372240402524383033342528344132303744373339232935303735363732333130303826283439424334373038303237子二代L雌性频率分布直方图 子二代L雌性频数分布散点图子二代L雌性正态分布图可以看出，子二代L雌性果蝇的刚毛数量符合正态分布，但其频数分布散点图并不是很理想，出现了好几个峰值，因为样本数量少，且同学们在数刚毛的时候偶然情况较多，所以不是很理想。中轴出现在3032之间，此区间果蝇数量最多。L果蝇刚毛统计表2926322118232925263215152717203030333128283127262030202433333229342334362723253130312622272532182832203328212630242728242829353634353132293424313133333227313620341827253426292217262225203233311813282729333026261628303120232535243123232733283333子二代L雄性频率分布直方图 子二代L雄性频数分布散点图 子二代L雄性正态分布图子二代L雄性果蝇的刚毛数量基本符合正态分布曲线，但是仍然由于样本数量不够多，所以不是特别对称。频数分布散点图也是出现多峰、不对称的现象。果蝇在25-27的区间内数量最多。3.3总体结果分析亲代和H、L雌性果蝇刚毛数量正态分布比较亲代和H、L雄性果蝇刚毛数量正太分布比较亲代和H、L雌、雄性果蝇刚毛数量平均值正态分布比较一. 总体结果分析：（1）从雌性果蝇来看，高方向选择结果比较明显，与亲本差异较大。高方向选择的曲线中轴与亲本相差5个单位，但低方向选择的曲线中轴与亲本只差2个单位，所以低方向选择与亲本的差异不明显，不易清晰发现。原因：可能是由于低方向选择的样品数量偏少。样本数量不是足够大，导致低方向选择不明显。（2）从雄性果蝇来看，仍然是高方向选择结果比较明显与亲本差异较大。高方向选择的曲线中轴与亲本相差4个单位，但是低方向选择的中轴位置比亲本之地一个单位，不能够明显的分离开来，素以看起来不明显。原因：仍然是样本数量少，且低方向的样本数量也少，导致低方向选择与亲本差距不明显。（3）将雌雄果蝇合起来看起平均值，由于雌性和雄性均为高方向选择与亲本的差异大，因此其平均值仍为高方向差异大。二. 遗传率的计算：亲代、子代高、低方向选择平均值和方差亲本雌亲本雄高雌高雄低雌低雄亲本高低MAX46.039.045.044.046.03642.644.641.9MIN20.06.017.010.0201313.114.017.1AVERAGE34.227.73731342731.03430.5count93.090.0118.091.0176.0122183.0209.0298.0标准偏差4.75.15.15.15.25.2826364.95.15.2region26.033.028.034.026.023.029.430.624.8NUMBER110.610.511.910.514.312.010.611.313.4LENTH1.01.01.01.01.01.01.01.01.0占据主导地位。同时基因的作用也非常明显。这说明数量性状2G=H-L=34-30.5=3.5则G=1.75由亲代、子代高、低方向选择平均值和方差计算VP和PVP=1/6（4.7+5.1+5.1+5.1+5.2+5.3）=5.0833P=（5.0833）1/2=2.255标准选择差i可从实测中求得，但根据正态分布的性质，也可由入选亲本的比例（在本实验中92只选十只，约为0.1）决定。由实验书中查得，i=1.755把以上数只代入计算实现遗传率：h2=1.75/(2.255+1.755)=0.4364.实验结果讨论通过对整个实验数据的分析，我认为本实验的数据是可行的。由于数量性状遗传的探索需要的果蝇数量较多，所以此次试验的数据是有我们全班一起努力，将数据整合在一起的结果，扩大了样本数量。虽然样本数量已接近100只，但仍然出现由于样本数量少而造成的正态分布不均匀的现象，是此次实验的不足之处。5.结论本实验计算所得遗传率为0.436，小于0.5，说明在果蝇刚毛数这一性状的遗传中，环境所起的作用的遗传变异是有基因和环境共同作用的，即可遗传的变异与不可遗传的变异同时存在。这是由于控制同一数量性状的基因数目有很多个，而每个基因的作用很小，受环境影响较大。 参考文献1王金发 戚康标 何炎明 遗传学综合实验教程M 北京：科学出版社 2012：40442贺竹梅 现代遗传学教程M 北京：高等教育出版社 2011：69823龙斗 常重杰 遗传学实验技术M 合肥：中国科学技术大学出版社 1996：24294张建民 现代遗传学M 北京：化学工业出版社 2010：46645刘庆昌 遗传学M 北京：科学出版社 2007：5673Drosophilas quantitative trait hereditySun Mengjie(Class 5 in 2012,Faculty of Life Science, Sun Yat-Sen University，Guangzhou 510275)Abstract: Objective By studying the bristles of the drosophilas, we can learn about the laws and features of the quantitative trait heredity. Based on monitoring data, we can work out the narrow heritability. Methods First, count the number of the bristles of parent drosophilas. And then, choose five pairs of drosophilas whose bristles are most and five pairs whose bristles are fewest. At last, separately make the five pairs m