果蝇杂交实验 残翅 匙形翅.doc

果蝇杂交实验摘要：自1856年Mendel发现了遗传的基本规律，1910年，摩尔根在研究果蝇红白眼色遗传的时候，发现白眼雄蝇的白眼基因只传给女儿却不传给儿子，他将这种现象与果蝇的性染色体联系了起来。1916年Bridges通过对不同现象的研究，证实了Morgan有关白眼基因位于X染色体的假说。本次实验就是再次以果蝇为实验材料，研究眼色遗传，验证Morgan的假说。另外，研究观察均位于II染色体上的匙形翅与残翅基因的关系。1. 引言真核生物中存在着一个或已对于性别决定有关的染色体，称为性染色体。1910年。Morgan在研究果蝇红白眼色遗传的时候，观察到白眼雄蝇的基因传给女儿却不传给儿子，女儿则又将白眼基因传给儿子，这表现出一种交叉遗传。1916年Bridges通过对不分离现象的研究，真实了Morgan的假说。性别决定的方式有很多种，果蝇（和人类相似）中XY型染色体决定是最普遍的一种。在XX个体中，X染色体上的基因成对存在，共同决定一性状的表达，而在XY个体中，X染色体单个存在，故无论显隐性，X染色体上基因均会表达。具体地说，果蝇的性别是由X染色体上的雌性决定基因与各条常染色体上的雄性决定基因之间的比例决定，Y染色体与果蝇的性别决定无关。观察一种形状是否是伴性遗传，实质上是确定控制这个形状的基因是否位于X染色体上的基因定位方法。果蝇翅形，其中残翅、匙形翅基因均位于II染色体上，于是提出问题：如果 II染色体上两个翅形基因都存在，那么这个果蝇的翅形表现型为什么？基于此问题我们做了以下实验。2. 实验材料2.1. 试验材料体视显微镜（或普通光学显微镜）培养瓶若干、麻醉瓶、白色塑料板（或硬纸板）、小毛笔、油性记号笔果蝇原种以及配好的培养基2.2. 试验方法2.2.1. 伴性遗传2.2.1.1. 果蝇原种性状为：白眼长翅雌雄、红眼残翅雌雄2.2.1.2. 实验步骤l 第一周1. 收集所需原种果蝇的处女蝇。2. 按照实验设计，接种2-3对白眼长翅雌性和红眼残翅雄性果蝇原种。贴上标签，写明杂交组合，实验时间，实验者等信息，将培养瓶置于25保存培养。l 第二周将培养瓶中的亲本果蝇清除。l 第三周1. 麻醉（不可致死）F1代，对子一代果蝇的雌雄眼色形状进行计数统计。2. 在F1中挑选2-3对雌雄果蝇（雌性皆为红眼、雄性皆为白眼），放入新的培养瓶中继续培养。l 第四周l 将培养瓶中的F1代果蝇清除。l 第五周将所得F2代全部麻醉，倾倒于硬纸板上计数其性状。2.2.2. 翅形观察2.2.2.1. 果蝇原种性状为：雌性匙形翅、雄性残翅2.2.2.2. 实验步骤同伴性遗传的，注意的是，选出的F1中的残翅做第二次杂交。3. 实验结果3.1. 伴性遗传3.1.1. 数据计数P: XwXw （雌性白眼） XWY（雄性红眼）性状子一代（正/反交）子二代雄、红21雄、白1920雌、红1722雌、白24P: XWXW（雌性红眼） XwY（雄性白眼）性状子一代（正/反交）子二代雄、红2221雄、白20雌、红2522雌、白24注：F1：正交结果雄性皆为白眼，雌性皆为红眼，反交结果F1皆为红眼，雌雄分别有25、22只；F2：雄性21只红眼、20只白眼，雌性22只红眼、24只白眼，四种性状的比例约为1:1:1:1。3.1.2. 结果讨论3.1.2.1. 果蝇亲本基因型为XwXw 、XWY和XWXW、XwY。正交：P: XwXw （雌性白眼） XWY（雄性红眼）F1: （雄性白眼） XWXw（雌性红眼）F1中雌雄个体杂交F2: XWXW(雌性红眼) XwXw（雌性白眼）XWY（雄性红眼） XwY（雄性白眼）1:1:1:1反交： P: XWXW（雌性红眼） XwY（雄性白眼）F1: XWXw（雌性红眼） XWY（雄性红眼） 1 : 13.1.2.2. 本实验在F1选择雌雄个体杂交，所得F2四种性状比例为1:1:1:1，与自由组合测交结果类似，这对于伴性遗传的验证帮助不大。3.1.2.3. 在确保所选果蝇亲本正确的情况下，尽可能多放几对果蝇（不要超过10对），以保证有足够多的后代用来计数。3.2. 翅形研究3.2.1. 数据计数P:雌性残翅果蝇（vg +/vg +）和雄性匙形翅果蝇（+ n/+ n）性状子一代匙形翅3残翅14单边匙形翅15F1中选匙形翅杂交，得到F2。性状子二代匙形翅15残翅9单边匙形翅15注：（1）翅膀呈勺形，且凹面向上为匙形翅；翅膀皱缩，远小于正常翅为残翅。3.2.2. 结果讨论3.2.2.1. 亲本果蝇为：雌性残翅果蝇（vg +/vg +）和雄性匙形翅果蝇（+ n/+ n），F1中选匙形翅杂交，得到F2。3.2.2.2. 预期结果实验预期是F1将得到得到野生型长翅果蝇，F2的三种性状之比为1:2:1(如下图)，但实验结果与预期完全不同。P: vg +/vg +（雌性残翅） + n/+ n（雄性匙形翅）F1： vg +/+ n（野生型长翅）F1自交 F2： vg +/vg +（残翅） 2 vg +/+ n（长翅） + n/+ n（匙形翅）3.2.2.3. 果蝇的翅形是由多对同源染色体上的多对等位基因决定的，如：位于I染色体（X染色体）上截翅基因（ct），小翅基因（m），融合翅（fu）；II染色体上的小横翅基因（vc），扭曲翅（cu）；III染色体上的肥翅基因（dp），弯翅基因（c），斑翅基因（sp）等。我们很难确定实验中观察到的果蝇的翅形是有某一单一基因决定的。这要求我们，在以后的实验中，必须提前了解，全面的了解，不仅限于对所学问题的研究。3.2.2.4. 有人研究过果蝇中小翅基因与残翅基因之间的关系，结论是小翅基因对残翅基因对残翅基因有隐性上位的作用1；另外，长翅纯和果蝇在25度正常培养下发育成长翅果蝇，但是将其放在37摄氏度的环境下处理6到24小时，则可得到残翅形状的果蝇。3.2.2.5. 残翅的果蝇，由于核糖体合成有问题，这是导致残翅果蝇幼虫发育缓慢，甚至使幼虫死亡的内在原因3.2.2.6. 从分子生物学的角度，果蝇的匙形翅性状是由于基因突变导致某多肽链M异常造成的。异常肽链与正常肽链(由169个氨基酸组成)相比少了4个氨基酸，二者前161个氨基酸的序列相同。162到165缺失。3.2.2.7. 对果蝇残翅-匙形翅的遗传作出新的假设以及讨论1) 长翅、残翅、匙形翅为复等位基因。长翅对匙形翅、残翅为显性，匙形翅对残翅为显性。结合本次实验数据（此处把单边匙形翅的果蝇都看作匙形翅），推断亲本可能是杂合匙形翅（n vg）与纯隐性残翅（vg vg）杂交，则后代表现为残翅 : 匙形翅=14:181:1；选F1中的匙形翅翅（vg n）自交，后代表型为残翅 : 匙形翅=9:301:3。如果这个假设成立，则说明此次实验中，在取F1中残翅果蝇杂交是出现了问题，误将匙形翅当作残翅用来杂交！2) 长翅、残翅、匙形翅可能是拟等位基因，是在一基因座（Locus）内的不同位点的碱基突变。假设这组拟等位基因与果蝇星状眼拟等位基因的形状决定类似，存在顺反位置效应, 即两个拟等位基因只有在顺式排列时才表现为野生型, 当处于反式排列时则表现为突变型。此时，亲本为（vg +/vg +）（+ n/+ n），子一代为（vg +/+ n），