区分等位基因内突变和非等位基因间突变实验一、【目的】1、熟练掌握果蝇的杂交技术。

2、能通过实验区分等位基因间和非等位基因间的突变。

二、【原理】基因突变：一个基因座的内部结构发生改变，导致基因的一种等位形式变成另一等位形式，也叫做点突变。

野生型等位基因：将自然界中普遍出现或指定实验用的某一品系的性状作为“野生型”或“正常”的性状，与这种性状相关的等位基因称为野生型等位基因。

突变型等位基因：任何不同于野生型等位基因的相同座位的基因称为突变型等位基因。

正向突变：从野生型等位基因变为突变型等位基因。

恢复突变：从突变型等位基因变为野生型等位基因。

突变体的表型特征：（1）形态突变：突变导致生物体外观上可见的形态结构的改变。

例如果蝇的红眼→白眼突变：（2）生化突变：突变影响生物的代谢过程，导致一个特定生化功能的改变或丧失。

如微生物的营养缺陷型（3）致死突变：严重影响生物体生活力，导致个体死亡的突变。

可分为显性致死突变（杂合态即可致死）和隐性致死突变（纯合态才致死）（4）条件致死突变；引起生物体在某些条件下致死的突变。

如噬菌体的温度敏感性突变突变发生的时期和部位突变在生物体生长发育的任何阶段以及任何部位都可以发生，突变发生的越迟，对生物体的影响越轻，对于有性生殖的真核生物来说，体细胞发生的显性突变会影响当代的表型，而生殖细胞发生的突变有可能传递给下一代。

突变的多方向性和复等位基因一个基因内有很多突变位点，所以，一个基因的突变也有多方向性，从而导致一个基因可以有两个以上的等位形式——复等位基因。

突变的有害性和有利性:多数为隐性致死（recessive lethal），也有少数显性致死（dorminantlethal）。

伴性致死（sexlinked lethal）：即致死突变发生在性染色体上。

致死突变一般不利，但也有利，如用于检测基因突变和控制♀♂个体的平衡致死品系。

自发突变的原因自然界中的辐射—电离辐射和非电离辐射温度的极端变化以及气候变化生物体生长发育环境中的化学物质的影响生物体本身产生的生物或化学物质的影响错义突变：碱基改变导致密码子改变、结果引起氨基酸序列的改变。

无义突变：编码氨基酸的密码子变为终止密码子的点突变。

移码突变：基因编码序列中插进额外碱基引起插入点及后面编码信息发生改变。

可引起错意、无义及终止密码子突变同义突变（沉默突变）：由于密码子的简并性，碱基改变，但编码氨基酸不变。

终止密码子突变：终止密码子碱基发生改变，导致氨基酸合成不能正常终止果蝇突变的检出（1）Muller-5方法检出果蝇X染色体的突变（2）利用平衡致死系检出果蝇常染色体的突变诱发突变辐射与诱变（1）辐射：上下左右四面八方传递能量的过程？电离辐射：X射线、α射线、β射线、γ射线、中子和质子等非电离辐射：紫外线α和β射线的穿透力很弱，故只能用“内照射”。

实际应用时，一般不用α射线，只用β射线。

β射线常用辐射源是P32和S35，尤以P32使用较多（2）电离辐射诱变途径：物理作用→化学作用→生物学作用。

（3）辐射剂量及表示方法定义：单位质量被照射的物质所吸收的能量数值，称为辐射剂量。

（4）电离辐射致变的机理照射→原发电离→次级电离→基因分子结构改组→基因突变基因突变的频率与辐射剂量成正比，即剂量增加一倍，突变频率增加一倍，但突变率不受辐射强度的影响。

辐射强度是指单位时间内照射的剂量数，即剂量率，倘若照射剂量不变，不管单位时间内所照射是多还是少，基因突变率总是保持一致。

（5）非电离辐射诱变①种类：UV（紫外线 2600A0）紫外线虽然能量比电离辐射低，但由于核酸的吸收峰波长在紫外线波长范围内，因而也会引起基因突变。

但效率比较低。

由于其穿透力较弱，很少用于高等生物的诱变剂，多用于微生物、花粉或体细胞培养中的诱变剂。

②作用机理：激发作用→离折→配对差错→突变③适用：微生物、配子化学诱变1941年Auerbach和Robson第一次发现芥子气可以诱发基因突变。

1943年Oehlkers第一次发现氨基甲酸乙酯(NH2COO2H5）可以诱发染色体结构的变异。

（1）特点：比辐射诱变剂温和，较容易控制，有一定的突变倾向性。

某些化学药物的诱变作用是有特异性的，即一定性质的药物能够诱发一定类型的变异。

（2）种类：参见教材上的表10-3①烷化剂：甲基磺酸乙酯[EMS，CH3SO4（OC2H5）]、硫酸二乙酯[DES，SO2(OC2H5)2]、乙烯亚胺（EI）等。

它们都有含有一个或多个不稳定的烷基（C2H5），这些烷基能移到电子密度较高的其他分子中去，这种通过烷基置换其它分子的氢原子的作用，叫做烷化作用。

烷化剂就是通过这种烷化作用而改变基因的分子结构，从而造成基因突变。

②碱基类似物：5-溴尿嘧啶（Bu）、5-溴脱氧尿核苷（BudR）、2-氨基嘌呤（Ap）等。

前二者是胸腺嘧啶（T）的类似物，后一种是腺嘌呤（A）的类似物。

其作用机理是它们的分子结构与基因分子的碱基相似，它们在不妨碍基因复制的情况下作为组成基因的成分参入到基因分子中去。

由于它们与碱基不同，它们会在复制时发生偶然配对上的差错，从而导致基因突变。

③抗生素：重氨丝氨酸、丝裂霉素C，它们具有破坏基因分子结构的能力，因而造成染色体的断裂。

目前少用。

非等位基因的相互作用在分离规律和独立分配规律中，Mendel都是假定一对基因控制一个单位性状的，其实基因和性状远远不是一对一的关系。

有些单位性状并不是受一对基因控制的，而是受两对甚至许多对基因控制的。

两对以上的非等位基因相互作用控制同一个单位性状的现象称为基因间的互作（interaction of genes）。

两对基因的互作有以下几种常见形式。

1．互补作用（complementary effect）两对独立遗传的基因决定同一个单位性状，当它们同时处于显性纯合或杂合状态时，决定一种性状（相对性状之一）的发育，当只有一对基因处于显性纯合或杂合状态时，或两对基因均为隐性纯合时，则表现为另一种性状。

这种基因互作的类型称为互补，发生互补作用的基因称为互补基因（complementary gene）。

2．积加作用（additive effect）两种显性基因同时处于显性纯合或杂合状态时，表现一种性状，只有一对处于显性纯合或杂合状态时表现另一种性状，两对基因均为隐性纯合时表现为第三种性状。

3．上位性 epistasis两对独立遗传的基因共同对一个单位性状发生作用，其中一对基因对另一对基因的表现有遮盖作用，这种现象称为上位性（epistasis）。

（1）显性上位作用（epistatic dominance）（2）隐性上位作用（epistatic recessiveness）4．重叠作用（duplicate effect）两对独立遗传的基因决定同一单位性状，当两对基因同时处于显性纯合或杂合状态时，与它们分别处于显性纯合或杂合状态时，对表现型产生相同的作用。

这种现象称为重叠作用，产生重叠作用的基因称为重叠基因（duplicate genes）。

5．抑制作用（inhibiting effect）在两对独立基因中，其中一对并不控制性状的表现，但当它处于显性纯合和或杂合状态时，对另一对基因的表达有抑制作用。

这种基因称之为抑制基因（inhibitor）。

三、【材料】黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的品系，灰体长翅EEVgVg黑檀体残翅：eevgvg 四、【方法】果蝇的灰体基因（E ）与黑檀体基因（ e ）为一对相对性状，位于ⅢR70.7位置，而长翅（Vg ）与残翅（vg ）为另外一对相对性状位于ⅡR67.0位置。

这两对基因是没有连锁关系的，位于不同染色体上的非等位基因。

1：配置培养基，以4——5个人为一组，根据本实验的需要配制培养基（群体规模越大越好配置培养基的方法如下（每300ml 的配方）A 葡萄糖 23.5 g 琼脂：2.45 g 蒸馏水：150 mlB 玉米粉 30.9375 g 水 ：150ml 加水搅拌均匀后加入酵母粉：2.625 g 将A 和B 混合后加热成糊状，加 1.875 ml 丙酸，即可分装到培养瓶中2：收集雌果蝇的处女蝇3：装备好培养基，把已麻醉的的残翅♀♂果蝇和黑檀体果蝇♀♂果蝇，按正反交方式放入不同的培养基内，进行杂交，贴好标签，标签形式如下4：6——7天后，见到有F1幼虫出现，可除去亲本（除干净）5：再过3——4天，检查F1成蝇的性状，应该是灰体长翅（正反交相同）。

若性状不符，表明实验有差错，不能再进行下去。

发生差错的原因可能是亲本雌果蝇不是处女蝇，F1幼虫出现后亲本未倒干净，杂交时雄果蝇选择有误：以及亲本原种不纯等等6：按原来的正反交各选5——6对F1成蝇（♀ ♂），换新的培养基，继续饲养（此时不需要处女蝇）7:7天后，除去F1代亲本8：再过4天，F2代成蝇出现，麻醉以后（可深度麻醉），倒在白瓷板上，进行统计，每隔两天统计一次，连续统计8天（在F3代出现前统计完）非同源染色体上的非等位基因自由组合Ab和aBAB和ab同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换五、【结果与分析】F1代正交统计结果登记表F1代反交统计结果登记表F2代正交统计结果登记表F2代反交统计结果登记表六、【讨论与结论】1 、简述该实验中 F1 不要处女蝇的原因和亲本要处女蝇的原因，以及处女蝇的选取。

答：（ 1 ） F1 中不要处女蝇的原因：此次实验做的一般是黑腹果蝇的突变品种杂交实验。

黑檀体突变型和残翅突变型为亲本——这时雌雄果蝇必须是处女蝇。

因为 F1 幼虫出现时要把亲本果蝇倒干净， F1 本身就需要自交产生性状分离比为 9:3:3:1 的 F2 代。

那么就不要求 F1 是处女蝇了。

（ 2 ）亲本果蝇要求是处女蝇的原因：因为只有双亲是处女蝇才能保证实验得到的遗传性状比符合遗传定律，雌果蝇的生殖器（储精囊）里可以保存大量的精子，如果不是处女蝇，则可能使果蝇后代不是所有的雄蝇交配的来的。

实验统计结果可能不是预期的，和预期的必然出现差异。

（ 3 ）处女蝇选取：雌果蝇自羽化开始 10 小时之内尚未成熟而无交配能力。

选择处女蝇时，先把培养瓶中的老果蝇全部除去，收集 10 小时内新羽化出来的新果蝇。

麻醉后在白瓷板上将果蝇雌雄分开，这是得到的雌果蝇应该全部为处女蝇。

如果要验证选取的处女蝇是否正确，先不要放入雄蝇，单独培养雌果蝇 3 天，看有没有卵细胞，如果产卵就不是处女蝇，反之则一定是处女蝇。

2 、基因间发生自由组合的前提是什么？答：基因间发生自由组合的前提是：在于不同对的同源染色体上两对或两对以上的等位基因所控制的形状遗传。

非同源染色体的自由组合，也是非同源染色体上非等位基因的自由组合，而不是非等位基因的自由组合，所以自由组合的前提是不同染色体上的非等位基因。