果蝇系列实验验证孟德尔遗传定律摘要：用于果蝇的生殖周期短，培养方便，所以在遗传学实验中，有许多遗传规律的验证需用果蝇作为实验材料。

本次实验主要以验证单因子遗传、双因子遗传、三点测交和伴性遗传为主，从而验证孟德尔遗传定律。

在完成孟德尔遗传定律后，所剩下的果蝇的三龄幼虫可以进行唾腺染色体的制备。

关键词：果蝇；孟德尔；遗传定律；果蝇唾腺染色体；本学期在以果蝇为实验材料验证孟德尔遗传定律实验中，在进行实验设计时，常常是一个杂交组合，只能验证一个规律，过程较为复杂，统计较为繁琐。

我小组通过查阅资料，采用一次杂交设计来完成验证多个遗传规律。

1 实验设计方案1.1 实验原理遗传性状是由基因决定的，位于非同源染色体上多对基因所决定的性状在杂交子二代中呈现的，所以一次杂交实验所涉及到的基因很多，则可以通过一次实验将基因及其分离、组合与连锁情况体现出。

在杂交试验中，配子形成和受精时染色体的行为跟基因的行为是致的。

在形成配子的减数分裂过程中，凡是同源染色体及其负载的等位基因间要彼此分离，非同源染色体及其负载的非等位基因间要自组合；位于性染色体上的基因其遗传行为与性别有关，四线期伴随着同源染色体的非姊妹染色单体间片段的交换；导致连锁群的等位基因间要发生一定的重组重组值的大小跟基因间距离有关，据此可确定有关连锁基因，在染色体上的位置与排列顺序，从而作出基因连锁图。

分离规律是讲同源染色体上等位基因的遗传法则；自山组合规律是位于n对非同源染色体上的对非等位基因间的遗传法则；连锁与互换规律是位于同一条染色体上非等位的连锁基因间的遗传法则；性连锁则是几性染色体上的基因的遗传法则。

配子的形成都是以同源染色体和等位基因的分离为基础的。

这些规律在杂交试验中不是孤立表现的，而是同时存在的。

即多基因决定的许多性状在杂交后代要同时表现，我们通过观察分析，可以发现几个相应的遗传规律。

双翅类昆虫幼虫期的唾腺细胞间期核中，发现的一类多线染色体称为唾腺染色体。

这种染色体比普通的染色体大得多，宽约为5μm，长约400μm，是普通染色体的100—200倍。

唾腺染色体经过多次复制而不分开，所以染色后会出现深浅不同、疏密各别的横纹，这些横纹的数目和位置往往是恒定的，代表着果蝇等昆虫的种的特异性。

如果染色体有缺失、重复、到位、易位等，唾腺染色体上会很容易的辨认出来。

1.2 实验材料果蝇，X 染色体的隐性突变体，已知控制这3个性状的基因( m、sn3、w )都位于X染色体上，其性状为灰身、白眼、小翅、焦刚毛；一隐性突变果蝇( e ) 黑檀体，其性状为黑檀体、红眼、长翅、直刚毛。

表1-1：其他实验仪器及药品实验仪器麻醉管、解剖针、解剖镜盖玻片、载玻片、培养箱实验药品乙醚、丙酸A：糖琼脂水B：玉米粉酵母水1.3 实验杂交组合正交组合：黑檀体♂（红眼长翅直刚毛）×三隐性♀（小翅焦刚毛白眼）反交组合：三隐性♂（小翅焦刚毛白眼）×黑檀体♀（红眼长翅直刚毛）根据以上两个实验组合，一次实验设计，能完成果蝇的单因子实验、两对因子的自由组合、伴性遗传、基因的连锁交换及三点测交这4个独立杂交实验所要完成的内容。

1.4 实验安排根据果蝇的生活周期，在25℃下培养，一个生殖周期为20天左右，进行了下表中的实验按排。

表1-2：果蝇实验的时间安排实验时间实验内容9月29日—10月13日果蝇杂交准备（设计杂交组合、配制培养基、灭菌处理、观察果蝇性状）、亲本杂交10月13日—10月20日果蝇杂交（配制培养基、灭菌处理），除掉亲本并开始处女蝇挑选10月20日—10月27日果蝇培养10月27日—11月03日果蝇培养、果蝇杂交准备（配制培养基、灭菌处理）、F1果蝇挑选11月3日—11月10日果蝇杂交（F1 果蝇挑选）11月10日—11月17日果蝇培养、除掉F1 亲本、11月17日—11月24日F2 果蝇数量性状统计2 实验过程2.1 果蝇形态观察及雌雄辨别为了准确地配制果蝇的杂交组合和果蝇遗传性状分析，必须首先能够正确辨别果蝇的性别。

对果蝇实施麻醉是为了便于性状观察和转移果蝇，一次麻醉时一定要根据实验目的确定麻醉的深度。

如果麻醉死亡时，表现为翅膀和身体呈45度角。

气度麻醉时表现为，果蝇从瓶壁上纷纷掉落到瓶底上。

麻醉后可再解剖镜下仔细观察果蝇雌雄的差异。

表2-1：雌雄果蝇主要差异比较雌蝇雄蝇体型较大体型较小腹部椭圆形末端稍尖腹部末端钝圆腹部背面5条黑纹腹部背面3条黑纹无性梳最后一条延伸至腹面成一黑斑第一对足第一对跗节有性梳2.2 培养基配制培养果蝇用的容器采用较粗的指管，可以在实验进行前进行高温灭菌，可以按如下成分进行300 ml体系的培养基配制：A：蔗糖18.6g 琼脂 1.86g 水108mlB：玉米粉25.2g 酵母粉 2.10g 水108ml将上述成分按A、B 两种成分分装到两个烧杯内混合加热，并用玻璃棒不断搅拌，防止玉米粉煮糊，煮沸后将烧杯从电炉上去下，将二者混合，并加入蒸馏水至300ml，最后加入1.5ml 丙酸防止培养基腐化。

分装培养基时不要把培养基倒在瓶壁上，防止污染。

2.3 处女蝇的挑选由于雌蝇体内有储精囊，一次交尾以后可以储存大量精子，用于多次受精作用，所以用于杂交的亲本雌蝇应该是没有交尾的处女蝇。

果蝇羽化出来以后，十二小时内不进行交配，所以在这段时间内选出的雌蝇为处女蝇。

可以设计实验，在每天晚上22:00 ~ 23:00 将培养瓶内的成蝇杀死，次日早晨7:00 ~ 8:00 对新羽化的果蝇进行挑选。

刚羽化的果蝇性征明显，所以要进行麻醉挑选，注意麻醉适量，否则会影响果蝇的生殖。

3 实验结果统计及分析在分析实验结果时，需针对所研究考察的一个或几个相对性状来分析众多基因中相应的一个或几个基因及其分离、组合及连锁情况，从中寻找相应的遗传规律。

这些规律在杂交试验中不是孤立表现的，即许多基因决定的许多性状在杂交后代要同时表现，要有选择地分析。

3.1 果蝇性状数量统计经过数天的F2代果蝇的性状记录与数量计数得出以下表格：表3-1：杂交后代果蝇性状数量统计表注：由于我们小组所选杂交方式与其他小组不同，故上表仅为我小组的果蝇数据记录上数表中记录果蝇数量总和为791只，其中正交管中372只，包括灰身267只，黑檀体105只；反交管中419只，包括灰身292只，黑檀体127只。

3.2 验证分离定律3.2.1 结果统计及统计检验一对等位基因在杂合状态中保持相对独立性，而在形成配子时，又按原样分离到不同配子中去。

理论上配子分离比是1:1，子二代基因分离比是1:2:1，若显性完全，子二代表型分离比是3:1。

本实验只考虑由常染色体上的一对等位基因( + / e ) 所控制的灰身与黑檀体这对相对性状，观察统计结果见表3-1 ，进行数据统计整理，整体统计灰身和黑檀体两者的数量，进行单因子的卡方检验。

表3-2：果蝇灰身、黑身实际与理论统计3.2.2 结果分析首先分析体色是独立的基因，遵守分离定律，然后统计体色基因表型数量，然后对于实验结果进行卡方统计检验，检验结果如上表所示。

在自由度为 1 的情况下，所计算得的结果P<0.05。

说明实验得到的数据与理论的数据相差较大，说明与最初假设相差很大。

说明本组实验没有体现出分离定律。

3.3 验证自由组合定律遗传性状是由基因决定的，位于非同源染色体上的两对基因所决定的两对相对性状在杂种第二代呈自由组合。

因为F1 代双杂合体形成配子时等位基因分离，非等位基因自由组合，一对基因的分离与另一对基因的分离是独立的，所以非等位基因的自由组合，决定了不同性状之间的自由组合，故F2 表现型出现9:3:3:1的比例。

3.3.1 结果统计及卡方统计检验对于自由组合来说，只考虑体色和翅形这两对性状。

但是小翅是由X染色体上的基因( m )控制的，所以正、反交结果不一样。

具体统计结果及卡方检验见下表所示。

表3-3：双因子杂交检验统计表3.3.2 结果分析分析以上表格中检验结果表明，本实验中F2 代果蝇并未表现出9:3:3:1的性状分离比。

针对于以上发生的现象，我认为主要有以下两个方面的原因：1）选取的实验方案本身存在问题，这两对基因并不是完全独立，由反交型的单因子适合度测验可以看出，体色分离比不符合3:1，可能基因存在于某些有关于性别方面的连锁。

2）数目少，所以对于这种卡方测验，数目越少误差越大，所以可能是反交过程中有混入其他果蝇或者由于没有数清楚等人为地因素使实验出现了的误差。

3.4 验证基因连锁定律基因图距是通过重组值的测定而得到的。

如果基因座位相距很近，重组率与交换率的值相等，可以根据重组率的大小作为有关基因间的相对距离，把基因顺序地排列在染色体上，绘制出基因图。

可是如果基因间相距较远，二个基因间往往发生二次以上的交换，这时如简单地把重组率看作交换率，那么交换率就要低估了，图距自然也随之缩小了。

这时需要利用实验数据进行校正，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。

例如a、b、c三个基因是连锁的，要测定三个基因的相对位置可以用野生型果蝇（+++，表示三个野生型基因）与三隐性果蝇（a、b、c三个突变隐性基因）杂交，制成三因子杂种abc/+++，再把雌性杂种与三隐性个体测交，由于基因间的交换，从而在下代中得到8种不同表型的果蝇，这样经过数据处理，一次实验就可以测出三个连锁基因的距离和顺序，这种方法，叫做三点测交或三点实验。

3.4.1 三点测交结果整理只分析考虑位于X染色体上的3个隐性基因( m、sn3、w )所分别控制的3个性状：翅形、眼色和刚毛。

用双交换类型与亲本类型相比较，确定3 个基因的排列顺序为m、s n3、w；根据重组值计算出基因间的距离。

表3 – 4：三点测交数据统计由上表可知，表型红、长、焦(+ + sn)和白、小、直(w m +)个体数目最少，应是双交换产物。

由此可以推论，基因sn一定位于中间，而三基因的相对顺序是w sn m。

表3 – 4：三点测交数据整理由上表可以画出基因连锁图如下：我组所得到的基因连锁图：w Sn m14 15.724.1实验室得到的连锁图：w Sn m18.1 19.627.3理论连锁图：w Sn m15.1 19.634.63.4.1.1 校正图距m—w 间重组值小于m—sn3与w—sn3间重组值之和，这是因为两个相距较远的基因发生了双交换的结果。

而这种发生了双交换的果蝇在基因顺序尚未揭晓时，也就是说，当遗传学图还没有画出时，是难以确定的。

遗传学图画出以后，可以分析出m—w 间发生双交换能产生两种表型的果蝇。

m + w(小翅、直刚毛、白眼)和+ sn3 +(长翅、卷刚毛、红眼)。

这两种果蝇计有八只，在计算m—w 间重阻值时，这个值没有被计算进去。