➢ 果蝇的基本特点 ➢ 果蝇相关的研究成果 ➢ 果蝇的遗传操作工具 ➢ 果蝇在人类疾病机制研究中的应用
➢ 果蝇的基本特点 ➢ 果蝇相关的研究成果 ➢ 果蝇的遗传操作工具 ➢ 果蝇在人类疾病机制研究中的应用
✓ 主要优点：
• 个体小，饲养成本低； • 生命周期短，繁殖能力强； • 遗传操作手段成熟，突变体资源丰富； • 有比较复杂的行为能力 • 基因组测序已经完成（2000年）。
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染色体重排
❖ Inversion （倒位）
ab
ba
❖ Translocation（易位）
❖ Compound chromosome （复合染色体）
❖Duplications （重复） ❖Deficiencies （缺失）
平衡系染色体（balancer）
1、多个位点的大段倒 位，使之不能和正常染 色体发生重组。 2、带有隐形致死突变， 不能纯合。 3、带有显性表型标记， 易于辨别。
1933年诺贝尔生理学或医学奖。
Hermann J. Muller 赫尔曼-缪勒
摩尔根的学生，被誉为 “果蝇的突变大师”。 发现X线照射可引起基因 突变，为人工诱导突变 开辟了重要途径。 1946年诺贝尔生理学或 医学奖。
埃德华·刘易斯 克里斯蒂纳·福尔哈德 埃里克·威斯乔斯
以果蝇为实验材料，筛选了上百个控制胚胎早期发育 的基因，揭开了胚胎如何由一个细胞发育成完美的特化器 官的遗传秘密。获得了1995年诺贝尔生理学或医学奖。
果蝇的性别决定
X染色体与常染色体的比例
=1，雌蝇 =0.5 雄蝇
• X/Y, 2A 雌蝇 • X/X, 2A 雄蝇 • X/0, 2A 不育的雄蝇 • X/X/Y, 2A 可育雌蝇
Y染色体不是果蝇雌雄的决定因素，它只与育性有关。
黑腹果蝇染色体
多线染色体（polytene chromosome）：果蝇唾液腺中一种缆状的巨大染色体，由 核内有丝分裂产生的多股染色单体平行排列而成。
FokI nuclease domain (Fn)
TALEN
CRISPR/Cas9
基因打靶与定点整合的结合
Genomic Engineering
SIRT (site-specific integrase-mediated repeated targeting)
IMAGO (integrase-mediated approach for gene knock-out)
转座子剪切
P-element介导的转基因
带有P-element及标记基因的质粒+del2-3质粒（提供转座子酶）
转化
显微注射
受精卵的准备
Syncitial blastoderm
Germ cells
phiC31介导的定点转基因
attP
fC31
attB
transgenic insertion
黑腹果蝇不同性状
果蝇资源
果蝇突变体库
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Thomas Morgan 托马斯-摩尔根
被称为“遗传学之父”。
用果蝇证实了孟德尔定律，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。
X射线
➢ 诱导突变 ➢ 诱导有丝分裂交换 ➢ 引起体细胞辐射损伤
转座子：可移动的遗传因子
Corn (maize) varieties
1983年诺贝尔生理学及医学奖
Barbara McClintock 1902-1992
转座子诱导的突变
正向遗传学 具有随机性，常常不能得到实验需要的突变体。
反向遗传学 ➢ 转座子剪切 ➢ 转基因 ➢ RNAi ➢ 基因打靶
▪ 染色体小：3对常染色体，1对性染色体 ▪ 基因组大小约为120Mb ▪ 约13,600 基因 ▪ 75%的人类已知致病基因中在果蝇中有同源序列
✓ 应用：
• 癌症 • 神经退行性疾病 • 免疫 • 衰老 • 行为学
黑腹果蝇生活史
果蝇的雌雄分别
雌
雄
sex combs
处女蝇（virgin female）
attR
attL
• Co-injection of attB-construct DNA with fC31 mRNA into attP embryos • ~ 10-50% integration rate
RNAi
基因打靶
果蝇基因打靶杂交流程
目标基因的断裂可增加同源重组发生的概率
ZFN
FokI nuclease domain (Fn)
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果蝇遗传学方法
正向遗传学 EMS Phenotype
Mutant
white1118
X chromosome
Gene
自发突变 化学试剂诱变
射线诱变 转座子介导的突变
反向遗传学
Phenotype
Mutant
❖ BX：「双胸」突变果蝇
❖ 「同源异型转变」（homeotic transformation）：将身体一部分 构造变为另一相似构造的转变。造 成这类转变的基因就称为同源异型 基因（homeotic gene），主要为 转录因子。
基因的功能与身体发育有关
理查德·阿克塞尔
琳达·巴克
阿克塞尔和巴克以果蝇为研究材料，从分子 层面到细胞组织层面清楚地阐明了嗅觉系统的作 用机理，因而获得2004年诺贝尔生理学或医学奖。
果蝇的系统命名法
f; cn bw; TM2/tra C(1)RM,y2/Y; In(2LR)O, Cy/Sco; ciD/eyD
果蝇基因的命名
配体 bride of sevenless（boss）
受体
sevenless
信号分子 son of sevenless（sos）
染色体交换
雄蝇中不会发生！
* white
X chromosome
Gene
*
转座子剪切 转基因 RNAi
基因打靶
化学诱变剂
(EMS, 甲基磺酸乙脂)
(MMS, 甲磺酸甲酯 ),
(TEM,三乙基三聚氰胺)
(ENU, 乙烷基亚硝基脲)
( ICR-170, 吖啶诱变剂)
(Formaldehyde, 甲醛)
(DEB, 二环氧丁烷)
EMS 在果蝇基因组中平均每400kb可诱导一个点突变， 这一点突变80%是G/C到A/T的转换。