果蝇求偶行为影响因素的研究进展
46号姚婷婷
摘要：果蝇是进行行为遗传学研究的极好材料。果蝇的雄性求偶行为已经被作为行为遗传学研究的模式。文章简要介绍近年来在遗传水平上对果蝇性信息素和求偶行为的研究进展。通过对果蝇求偶行为的分析, 分别介绍果蝇的性信息素、f ru 基因、TO 蛋白、视觉、听觉、嗅觉、味觉在果蝇求偶和交配行为过程中的作用。
关键词：果蝇,求偶、性信息素, f ru 基因；TO 蛋白、视觉、听觉、嗅觉、味觉
前言：果蝇( Vinegar fly) , 学名 Drosophila melanogaster,是双翅目昆虫, 广泛用于遗传学研究的果蝇是黑腹果蝇, 属果蝇科果蝇属, 作为生物学研究的传统模式材料, 具有体形小、容易饲养、生活史短、生活力强、染色体数目少、突变性状多而明显等优点[1]。在果蝇中, 雌雄交配前的求偶行为是复杂的性别二态现象[ 2】经过几十年的研究, 现在人们对此有了比较深入的认识。本文就果蝇的性信息素、f ru 基因、TO 蛋白、视觉、听觉、嗅觉、味觉在果蝇求偶和交配行为过程中的影响做一综述。
1.影响果蝇求偶行为的因素
1.1 果蝇的性信息素及相关基因和蛋白
1.1.1 性信息素
早在 1970 年 Shorey 和 Bartell 就推测有挥发性的性信息素参与了果蝇的求偶行为, 但是,对性信息素在分子水平上的分析研究只是最近几年的事情[3]。嗅觉试验表明, 与蛾类不同, 果蝇的雌性不能将远处的雄性吸引过来。因此,研究人员开始寻找在家蝇 Musca domestica 中已经发现的能引起性欲的接触信息素[4]。Venard和 Jallon 的研究发现, 如果有雌蝇表皮提取物存在, 2 只雄蝇会相互求偶, 而雄蝇的表皮提取物则不能引起这种反应。这一研究结果表明,雌蝇的体表上存在一种能刺激雄蝇求偶行为的信息化合物[5,6]。
1.1.2 f ru 基因
f ru 基因是果蝇求偶行为的一个“开关基因”[ 7-10], “开关”打开, 求
偶行为正常进行, 一旦“开关”关闭, 雄性果蝇的整个求偶行为过程将被打断。
f ru 基因通过转录产物的选择性剪接来控制果蝇的求偶行为。雄特异的剪接方式, 是果蝇雄性求偶行为所必需的。最近的研究表明, 存在于雄性果蝇中的f ru 基因事实上在雌性果蝇中也存在, 利用遗传技术将这种只在雄性果蝇中表达的特有基因的开关打开, 雌性果蝇就会表现出与雄性果蝇一样的求爱行为, 比如: 追逐其它的雌性果蝇、轻拍它们的腹部并且用翅膀轻轻挥舞出小夜曲。而正常的雄性果蝇也会去追求那些被人为控制产生雌性剪接方式的雄性果蝇。所以, 果蝇的求偶行为是受 f ru 基因所控制。那 f ru 基因到底是怎么来控制果蝇的求偶行为的呢? 在果蝇性别调控网络中, 从 tra 基因处开始分叉, 像 f ru 基因一样, dsx 基因在 tra 基因的调控下发生不同的剪接, 产生不同的产物Dsx M或Dsx F,为包含 DM -结构域的转录因子。这些蛋白分别指导雌或雄的形态发育, 但对性别行为方面的影响很小。缺少Dsx M的雄蝇依旧会去追求雌蝇, 而产生Dsx M的雌蝇也和普通的雌蝇相似, 不会去追求同性。从上面可以得出一个结论: dsx 基因调节整个性别解剖学的基本框架, 而 f ru 基因调控性别行为。
1.1.3 TO 蛋白
果蝇体细胞的性别分化受 2 种转录因子fruitless 和doublesex 控制。Dsx 会通过改变雄性果蝇的求偶行为从而影响雄性果蝇的性行为[ 11] 。 Dauwalder 等发现， to 受体细胞性别决定通路中 fru 和dsx 的调控，编码了与性别特异性功能有关的许多因子， to 在雄性果蝇头部脂肪体等部位表达，雌性中没有表达，表明 to 的表达呈现性别特异性，所以to 可对器官的性别信号进行整合而影响雄虫的求偶行为。另外，TO 家族中的CG5867 蛋白和CG7096 蛋白也在成熟雄性果蝇的头部高表达。这些结果表明to 基因家族执行性别特异性功能[12]。
1.2 视觉和听觉在果蝇求偶行为中的作用
1.2.1 视觉
在雄果蝇向雌果蝇定向及追随过程中, 视觉起着非常重要的引导作用。用视觉突变体进行的研究发现, 果蝇的定向行为好象主要是由视觉引导的。Markow
对果蝇的视觉, 嗅觉和听觉分别进行了研究, 发现对交配行为影响最大的是视觉[13]。她利用视觉突变体( norpA) 进行实验, 再次证明了前人的研究结果[ 14], 雄性盲果蝇不是追随着雌蝇为该雌蝇振翅唱“情歌“,而是对着雌蝇曾经呆过的地方”歌唱‘“。如果在羽化后的最初几天, 果蝇一直被放在暗处, 其交配成功率就会显著下降。
1.2.2听觉
声音信号主要是由雄蝇的单个或 1对翅膀振动发出的, 通过外科手术和突变体实验证实,这些声音信号可以被位于触觉第 2 节的Johnston. s 器官感受到[ 15]。不论是通过外科手术还是利用突变基因都发现, 无翅雄蝇的交配成功率显著低于正常果蝇。交配成功率的降低虽不能完全归因于无翅而造成的“哑巴”, 但由于它们没有翅膀而无法向雌蝇表演”“情歌”, 因而可能影响到雌蝇对雄蝇的识别和接受。因为对于雌性果蝇来讲, 声音信号的最主要作用是影响她们对雄蝇求爱的接受性, 尤其是对雄蝇所表演“情歌”的接受性[ 16]
1.3 嗅觉和味觉在果蝇求偶行为中的作用
1.3.1嗅觉
果蝇靠其嗅觉来识别挥发性的气味分子, 对非挥发性的可溶性分子则是靠味觉来辨别的。就性信息素而言, 由于已知的雌蝇性信息素均为非挥发性长链碳水化合物, 因此味觉感器神经元及其受体在雄性求偶行为过程中起着非常重要的作用[ 17,18]。
1.3.2味觉
果蝇和哺乳动物一样也是通过味觉受体神经元检测甜、苦、咸和酸碱度等, 从而判断何种食物可以食用。对果蝇来讲, 味觉系统在其求偶、交配及寻找合适的产卵场所等方面都起着非常重要的作用[19,20]。
2.结束语
求偶交配行为是一个十分复杂的行为系统, 与种群的遗传和进化直接相关。果蝇的求偶行为十分精细, 雌雄之间要经过充分的识别后才能相互接受并完成交配, 这对于稳定种群是十分必要的。果蝇的求偶交配行为受性信息素及 f ru 基因、 TO 蛋白视觉、听觉、嗅觉、味觉等多种因素的调控, 有些调控因素对种内识别和种间生殖隔离起着至关常重要的作用。例如不同种类雄蝇对雌蝇表
演的”情歌”曲调明显不同, 不同种类果蝇产生的性信息素也明显不同。果蝇从求偶到交配的整个行为过程有多种感器参与, 并受多种因素的综合调控。
f ru 基因控制果蝇的求偶行为, 所以 f ru 基因对于果蝇的生存、繁殖来说至关重要。假如f ru 基因突变, 那么雄性果蝇的求偶过程将不会完整, 也就吸引不了雌性的注意, 果蝇的繁殖将受到威胁。作为模式生物, 果蝇的 f ru 基因的研究对于其它的生物来说意义非常重大。同性恋或异性恋的取向是否由基因决定, 人类的情况自然要比果蝇复杂得多。基因和环境的因素, 想来都是有的, 但谁的份量更重、各因素以什么方式起作用, 我们还远远不知道, 因此果蝇 f ru 基因研究为生物的行为研究提供了非常重要的参考。
TO 蛋白是昆虫中特有的蛋白家族，因为其在昆虫中的广泛性、全面性分布而备受关注，涉及昆虫的很多生理功能，比如参与昆虫的求偶等为昆虫对环境的适应做出最有利的反应。虽然对 TO 蛋白家族有所报道，但仍需要进一步深入研究。
参考文献
[1] 温艾, 刘力. 果蝇学习记忆行为的分子机制[ J] . 生物化学与生物物理进展, 2002, 29(5) : 670 -673.
[2] Greenspan RJ, Ferveur JF. Courtship in Drosop hila. Annu Rev Genet, 2000, 34: 205 -232.
[3] Shorey H. H. , Bartell R. Anim. Behav. , 1970, 18( 1) : 159~ 164.
[4] Carlson D. A. , Mayer M. S. , Silhacek D. L. , James J. D. ,Beroza M. , et al. Science, 1971, 174(4) : 76~ 78.
[5] Venard R. , Jallon J. M. Experientia, 1980, 36( 2) : 211~213.
[6] Jallon J. M. , Hotta Y.In: Hotta Y. ( ed. ) , Taniguchi Symposia in Biophysics No7, Tokyo University Press, Tokyo,1983. 136~ 144.
[7] Garcia -Bellido A. Genetic control of wing disc development in Drosop hila. Ciba Found Symp, 1975, 0( 29): 161 -182.
[8] Anand A, Villella A, Ryner LC, et al. Molecular genetic dissection of the sex -specific and evital func -tions of the Drosophila melanogaster sex determination gene fruitless. Genetics, 2001, 158: 1569 -1595.
[9] Lim MM, Wang Z, Olazabal DE, et al. Enhanced partner preference in a promiscuous species by ma -nipulating the expression of a single gene. Nature, 2004, 429: 754 -757.
[10] Goeke S, Greene EA, Grant PK, et al. Alternative splicing of lola generates 19 transcription factors controlling axon guidance in Drosophila. Nat Neurosci, 2003, 6: 917 -924.
[11] Villella A，Hall JC，1996. Courtship anomalies caused bydoublesex mutations in Drosophila melanogaster. Genetics，143:331—34
[12] Dauwalder B，Tsujimoto S，Moss J，Mattox W，2002. The Drosophila takeout gene is regulated by the somatic sex-determination pathway and affects male courtship behavior. Genes ＆Dev. ，16:2879—2892.
[13] Markow T. A. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1987, 84( 17) :6 200~ 6 204.
[14] Jallon J. M. , Hotta Y.In: Hotta Y. ( ed. ) , TaniguchiSymposia in Biophysics No7, Tokyo University Press, Tokyo,1983. 136~ 144.
[15]Mc Robert S. P. J. Neurogenetics, 1991, 7( 2 -3) : 253~ 256.
[16] Ewing A. Biol. Rev. , 1983, 58( 3) : 275~ 292.
[17] Coyne J. A. , Crittenden A. P. , Mah K. Science, 1994, 265( 5 177) : 1 461~ 14 64.
[18] Ferveur J. F. , Cobb M. , Boukella H. , Jallon J.M. Genetica,
1996, 97( 1) : 73~ 80.
[19] Stocker R. Cell Tissue Res. , 1994, 275( 1) : 3~ 26.
[20] Clyne K. T. Neuron, 2005, 48(3) : 455~ 464.
黑腹果蝇（学名：Drosophila melanogaster）是被人类研究得最彻底的生物之一，为模式生物。其名字源于它喜好腐烂的水果以及发酵的果汁。 黑腹果蝇在1830年首次被描述。而它第一次被用作试验研究对象则要到1901年，试验者是动物学家和遗传学家威廉·恩斯特·卡斯特。他通过对果蝇的种系研究，设法了解多代近亲繁殖的结果和取自其中某一代进行杂交所出现的现象。1910年，汤玛斯·亨特·摩尔根开始在实验室内培育果蝇并对它进行系统的研究。之后，很多遗传学家就开始用果蝇作研究，并且取得了很多遗传学方面的知识，包括这种蝇类基因组里的基因在染色体上的分布。 目录[隐藏] 1 描述 2 作为遗传学研究对象 2.1 历史 2.2 优点 3 发育 3.1 胚胎发育 3.2 幼虫发育 3.3 蛹化 4 果蝇研究社团 5 变异 6 参考文献 7 外部链接 [编辑] 描述黑腹果蝇是一种原产于热带或亚热带的蝇种。它和人类一样分布于全世界，并且在人类的居室内过冬。雌性体长2.5毫米, 雄性较之还要小。雄性有深色后肢，可以此来与雌性作区别。 雌蝇可以一次产下5个0.5毫米大小的卵，总共约400个。它们有绒毛膜和一层卵黄膜包被，其发育速度受环境温度影响。在25℃环境下，22小时后幼虫就会破壳而出, 并且立刻觅食。因为母体会将它们放在腐烂的水果上或其他发酵的有机物上，所以它们的首要食物来源是使水果腐烂的微生物，如酵母和细菌，其次是含糖的水果。幼虫24小时后就会第一次蜕皮，并且不断生长，以到达第二幼体发育期。经过三个幼虫发育阶段和四天的蛹期，在25℃下过一天，就会发育为成虫。 [编辑] 作为遗传学研究对象[编辑] 历史黑腹果蝇在20世纪前半叶成为动物学家和遗传学家汤玛斯·亨特·摩尔根及其学派实验研究对象。它只有四对染色体。一对性染色体,通常被记作第一对染色体或者是X-和Y-染色体，和三对常染色体,后者被记作第二，三和四对染色体。第四对染色体很小，所含的基因也很少。果蝇非常合适用于研究，在一个瓶子里就可以培育大量的果蝇，繁殖速度快。“用半瓶牛奶和一只开始腐烂的香蕉就够了，14天就可以得到200只果蝇”马田·布克斯在他2002年出版的书Drosophila里写道。科学家用果蝇进行了无数次杂交, 其中包括确定了基因里面的基因连锁群，它们位于同一染色体上面,科学家也因此发现了联会现象，并且对某些变异进行了描述和研究,例如眼睛颜色有红变异为白色或者是微型翅膀,这种果蝇丧失了飞行能力。赫尔曼·穆勒是第一位发现伦琴射线对遗传物质具有的诱变作用。从此射线就被大量使用，以诱发果蝇发生变异。 在2000年对其13.600 基因测序完成。部分基因与人类的基因有惊人的相似。研究发现，在果蝇的遗传物质里找到了人类的致癌基因或者潜在的，在变异情况下参与癌症发生的癌基因（Oncogene）。 在发育生物学研究方面人类也从果蝇身上获得了很多知识。早在1900年哈佛大学的教授威
果蝇的形状观察和饲养管理 一、实验目的 了解果蝇的生活习惯，掌握果蝇饲养管理的方法，学习鉴定果蝇的雌雄性别，观察果蝇某些遗传性状。 二、实验原理 果蝇广泛存在于全球温带及热带气候区，在果园、菜市场等地皆可见其踪迹，目前已发现1000多种。果蝇以酵母菌为食，能发酵的水果或植物基质，都可用作果蝇的饲料。 黑腹果蝇，双翅目果蝇属。生活史短，每12天左右即可完成一个世代；饲养容易，以玉米粉等做饲料就可以生长繁殖；繁殖能力强，每只受精的雌蝇可以产卵500个左右；突变型多，突变性状多，多数是形态变异，容易观察；染色体少、个体小，是一种很好的遗传学实验材料，是一种模式生物。 1、果蝇的生活史 果蝇是完全变态昆虫，生活周期可分为4个时期：卵、幼虫、蛹和成虫。最适培养温度为25~30℃。果蝇在25℃时，从卵至蝇需10天左右。由蛹羽化成的成虫，雄性在12小时内为处女蝇，24小时后开始产卵，每天每个成虫可产50-75个卵，10天内最高产卵总股数为400-500个。 卵：白色，椭圆形，长约 0.5mm，前端背面伸出一触丝，附着在食物上。 幼虫：一龄——二龄——三龄，三龄体长4-5 mm，幼虫头尖尾钝，头上有一黑色钩状口器。 蛹：化蛹前三龄幼虫停止摄食，爬到相对干燥的瓶壁上，形成菱形的蛹，形状由淡黄、柔软逐渐硬化为深褐色。 成虫：刚羽化的果蝇虫体较肥大，体表呈半透明，颜色逐渐加深，硬化。 2、果蝇的雌雄鉴别
4、果蝇饲料的配制 果蝇是以酵母菌作为主要食料的，因此实验室内凡是能发酵的物质，都可用作果蝇的饲料，常用的饲料油玉米饲料、米粉饲料、香蕉饲料等。 三、动物与器材 黑腹果蝇品系：突变型（三隐性、黑体） 药品：乙醚、酒精、丙酸、酵母粉、琼脂、玉米粉、白糖。 培养箱、高压灭菌锅、电磁炉、解剖镜、搪瓷杯、玻棒、镊子、培养瓶、海绵塞、滤纸、酒精棉球、毛笔、麻醉瓶、白纸板。 四、实验内容 1、果蝇培养基配制 （1）清洁指管，盖上适当大小的瓶塞，置高压灭菌锅内，以121℃，1.5大气压消毒15分钟，冷却备用。 （2）按配方称取培养基各组分。先取一半水加入琼脂于电磁炉上加热溶解，再加入蔗糖煮沸。 （3）取剩余的水将玉米粉调成糊状边搅拌边加入到琼脂糖溶液中，煮沸。（4）待稍冷后加入酵母粉和丙酸，充分调匀、分装（20 ml/管）。 2、果蝇性别鉴定及形状观察 取白纸板平置于桌面，将麻醉的果蝇倒于白纸板上。于解剖镜下进行性状观察，并记录。 五、思考题及注意事项 1、通过对果蝇雌雄个体的鉴别，你认为哪几个特征在鉴别中是主要的？ 答：黑色条纹和性梳。在实体镜下即可清楚地观察到雄蝇的三条条纹（第三条较宽）和雌蝇的五条黑色条纹。肉眼可以观察到性梳为第一对附肢第二小节上的一个小黑点，若用显微镜观察则可以观察到清晰的梳状结构。 相比之下，其他几个特征就不太好观察。首先是体型，在实体镜下很难判断哪个个体体型大或小（放大倍数不同），除非将雌雄蝇一同对比看，而用肉眼基本看不出体型的区别。腹部形状也容易判断错。腹片由于没有特殊眼色，也较难观察数量差别。 2、叙述配制培养基以及果蝇观察时的注意事项。 答：(1)玉米粉一定要先用凉水拌匀后再加热，不能直接倒入加热的培养基中，否则容易聚集成团，不易溶解。配制的培养基容易出现块状，不易于果蝇的利用。 (2)酵母为活性物质，高温易失活。因此应当在培养基冷却到50℃左右时加入到培养基中，切勿将酵母粉加入到培养基中直接煮沸。 (3)将培养基倒入指瓶中时应悬空，不要把培养基沾到指瓶壁上。如不慎沾到，应用酒精棉球擦拭，擦拭过程中注意酒精不要滴到培养基上。 (4)本次观察所用果蝇为已麻醉过的果蝇，应注意如果在观察过程中果蝇醒来，要及时再麻醉，不要让其飞走。
文章编号：１００６－４７１０（２０１５）０２－０１３８－ ０６基于果蝇优化算法的多元质量控制故障模式诊断 杨明顺，梁艳杰，雷丰丹，刘永，杜少博 （西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西西安７１００４８ ）摘要：针对目前以神经网络为代表的主流智能故障模式诊断方法存在训练时间长、收敛速度慢、容易陷入局部最优等缺陷， 本文将果蝇优化算法用于多变量生成过程故障模式诊断，重点分析了果蝇优化算法（ＦＯＡ）的原理及其搜索优势，设计了一种基于ＦＯＡ的多变量生产过程故障模式诊断算法。将所设计的果蝇优化算法应用于汽车曲轴生产过程控制，并与神经网络模型处理结果进行对比。对比结果表明，果蝇优化算法训练时间短，收敛速度快且诊断结果更加准确。关键词：多变量生产过程；果蝇优化算法；过程控制；故障诊断；ＢＰ神经网络；质量控制中图分类号：ＴＨ１２２，ＴＰ３９１ 文献标志码：Ａ Ａ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇ ｎｏｓｉｓ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｂａｓｅｄ ｏｎ Ｆｒｕｉｔ Ｆｌｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ＡｌｇｏｒｉｔｈｍＹＡＮＧ Ｍｉｎｇｓｈｕｎ，ＬＩＡＮＧ Ｙａｎｊｉｅ，ＬＥＩ Ｆｅｎｇｄａｎ，ＬＩＵ Ｙｏｎｇ ，ＤＵ Ｓｈａｏｂｏ（Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００４８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｅｒｖｅｄ ａｓ ａ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｆａｕｌｔ ｍｏｄｅ ｄｉａｇ －ｎｏｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ，ｈａｓ ｈａｄ ｓｕｃｈ ｄｅｆｅｃｔｓ ａｓ ｌｏｎｇ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｔｉｍｅ，ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｎｄ ｅａｓｉｌｙｐｌｕｎｇｉｎｇ ｉｎｔｏ ａ ｌｏｃａｌ ｏｐｔｉｍａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｕｓ，ａ Ｆｒｕｉｔ Ｆｌｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｖａｒｉ－ａｂｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐ ｌｅ ａｎｄ ｓｅａｒｃｈ ａｄｖａｎｔａｇｅｏｆ Ｆｒｕｉｔ Ｆｌｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＦＯＡ）ｉｓ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ａ ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｂｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＦＯＡ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ Ｆｒｕｉｔ Ｆｌｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓａｍｐｌｅ ｄａｔａ ｉｎ ｔｈｅ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｃｒａｎｋｓｈａｆｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ａ ｃｏｎｔｒａｓｔｉｓ ｍａｄｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｍｏｄｅｌ．Ａｎｄ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔＦｒｕｉｔ Ｆｌｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｈａｓ ａ ｓｈｏｒｔ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｔｉｍｅ，ｆａｓｔ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｒａｔｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ａｃｃｕ－ｒａｔｅ ｄｉａｇ ｎｏｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ；Ｆｒｕｉｔ Ｆｌｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＦＯＡ）；ｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ；ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ；ＢＰ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ；ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ收稿日期：２０１４－０９－ ０６基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０９０３１２４）；陕西省教育厅科学研究计划资助项目（１４ＪＫ１５２１ ）；西安理工大学青年科技创新团队建设计划资助项目（１０２－ ２１１４０８）。作者简介：杨明顺，男，副教授，博士，主要研究方向为制造系统优化与控制、集成产品开发决策、集成质量管理。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｍｉｎｇ ｓｈｕｎ＠ｘａｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。 在生产过程质量控制当中， 为了避免单个质量特性控制可能引起的“过控”或者“欠控”现象，必须同时考虑多个相互关联的多质量特性的相互影响以及其共同对产品质量的影响，因此多元质量控制故 障模式诊断成为保证产品质量的一个重要方面［ １－ ２］。多元质量控制诊断的研究对象是多变量正态过程，且变量间往往不是独立而是相关的，一个或几个变量的均值（或／和方差）或／和变量间的相关关系偏离总体，过程都会失控，监控该过程的控制图都会发出警告信号。国内外许多学者对此进行了广泛研 究。针对多元质量控制图不能准确确定导致失控信号产生的变量或变量集这一缺陷，Ｍｏｊｔａｂｓａ Ｓａｌｅ－ｈｉ［３］ 提出了一种基于混合学习的模型， 从而实现在多变量制造过程中失控信号在线分析；Ｚｈａｎｇ Ｊｉｕ－ｊ ｉｕ［４］针对使用单一控制图对多变量过程中数据平均值和变化同时进行监控的问题，提出了一种新的包含指数加权移动平均过程和广义似然比测试的控制图，实现多变量过程中平均值与变化过程的同时 监控；文昌俊［５］在分析多元Ｔ２控制图和多元过程能力指数的基础上，利用主成分分析法实现了多元 ８３１ 西安理工大学学报Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２０１５）Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．２
姓名班级同组人 科目遗传学实验题目果蝇的观察组别匙形翅 一、研究背景 果蝇（Drossphila）是遗传学试验中最常用的多年生物之一。属昆虫纲，双翅目，果蝇科，果蝇属。果蝇的染色体数目少（仅四对），具有许多自然的或诱发的可遗传突变性状，世代周期短（25℃下10~12天一代，个体小易于饲养，培养费用低廉，繁殖能力强，后代数目繁多，故被作为遗传学实验的典型模式生物。后续实验要作果蝇的杂交实验，需要大量的果蝇，本次实验可以学会识别果蝇的各种形状、区分果蝇的性别以及基本的饲养方法，为后续的实验打下基础。 黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)，果蝇科(Drosophilidae)果蝇属(Drosophila)昆虫。因其生活史短（在25℃左右温度下十天左右繁殖一代），繁殖力强（雌性可一次产下400个0.5毫米大小的卵），相对性状明显且可遗传，易于培养，培养成本低（酵母和细菌，腐烂水果），符合上述遗传学实验研究要求，同时因其染色体仅4对，基因组仅约165Mb，并且基因组超过60%的片段同人类疾病基因相似。故已将其作为一种常见的模式生物(model organism）大量使用在遗传学(genetics)和发育生物学(developmental biology)的研究。 二、实验目的 1、了解果蝇生活史，观察各发育阶段的形态特征 2、掌握麻醉瓶的使用，即果蝇麻醉技术 3、学会用肉眼（或解剖镜、显微镜）识别果蝇的性别，以及几种果蝇的特征（大 小、形态、条纹、性梳和外生殖器等）； 4、了解实验室饲养果蝇的常识方法和所用器械 5、熟练观察果蝇几种突变性状，为果蝇杂交系列实验做准备。 三、实验器材 解剖镜、蓝色塑料板（10cm*10cm）一张、小毛笔、解剖针、麻醉瓶、培养皿、实 验室饲养的黑腹果蝇野生型及其突变体（在果蝇瓶，即指管内）、镊子、酒精灯 四、实验试剂 乙醚、70%乙醇水溶液（含脱脂棉） 五、实验步骤 1、麻醉果蝇 观察果蝇要先把果蝇麻醉，使之处于昏迷状态，便于观察。具体步骤如下： （1）麻醉瓶灭菌 用70%的酒精擦拭麻醉瓶内壁，用镊子夹着在酒精灯上方烤干，注意镊子应与麻 醉瓶口大约成45°角，以免酒精高温产生的火舌产生伤害事件。 原因：做果蝇杂交实验时，转移、分拣果蝇需要无菌处理，否则将影响果蝇瓶中 酵母的生长，因而本次实验要求对其麻醉时需要灭菌。 （2）果蝇麻醉 将麻醉瓶冷却，用手背轻碰，直至不烫为止。拿出培养瓶，轻拍使果蝇震落到培 养基上。拔掉培养瓶的塞子，迅速将培养瓶口倒扣在麻醉瓶口上。向培养瓶瓶塞
1简介 发育生物学（developmentalbiology）是一门研究生物体从精子和卵子发生、受精、发育、生长到衰老、死亡规律的科学。 发育生物学是生物科学重要的基础分支学科之一，研究内容和许多学科内容相互渗透、相互联系，特别是和遗传学、细胞生物学、分子生物学的关系最为紧密。其应用现代科学技术和方法，从分子水平、亚显微水平和细胞水平来研究分析生物体的过程及其机理。 用分子生物学、细胞生物学的方法研究个体发育机制的学科。是由实验胚胎学发展起来的。实验胚胎学是研究发育中的胚胎各部分间的相互关系及其性质，如何相互影响，发育生物学则是追究这种相互关系的实质是什么，是什么物质（或哪些物质）在起作用，起作用的物质怎样使胚胎细胞向一定方向分化，分化中的细胞如何构成组织或器官，以保证组织和器官的发育，正常发育的胚胎怎样生长、成熟、成为成长的个体，后者在发育到一定阶段后为什么逐步走向衰老，如何在规定的时间和空间的顺序下完成个体的全部发育。 2研究范围 从学科范围讲，发育生物学比实验胚胎学大，后者基本上是研究卵子的受精和受精后的发育，虽然也包括 正在发育的生命 再生及变态等问题，但主要是胚胎期的发育。发育生物学研究的则是有机体的全部生命过程。从雌雄性生殖细胞的发生、形成、直到个体的衰老。
它是生物学领域中最具挑战性的学科之一。从上个世纪八九十年代迄今，生物学领域的重大进展都与发育生物学有着密切的关系，或者就是发育生物学的进展。发育生物学成为了近年来世界上生命科学最活跃和最激动人心的研究领域。 发育生物学又是一门应用前景非常广泛的学科，有关生殖细胞发生、受精等过程的研究是动、植物人工繁殖、遗传育种、动物胚胎与生殖工程等生产应用技术发展的理论基础。有关细胞分化机理、基因表达调控与形态模式形成及生物功能的关系研究，是解决人类面临的许多医学难题（如癌症的防治）以及器官与组织培养等新兴的医学产业工程发展的基础，也是基因工程发展为成熟的实用技术的基础。 3研究对象 从研究对象看，实验胚胎学一般专指动物实验胚胎学。由于历史的原因，尤其是材料的不同，像动物实验胚胎学那样的植物实验胚胎学未曾发展起来。但动植物的发育原理，尤其是从分子生物学的角度考虑，有许多共同之处，所以发育生物学既研究动物的也研究植物的个体发育。 4研究内容 从胚胎学的角度，个体发育从受精开始，因为卵子受精之后才能发育，但发育生物学则应把个体发育追溯 宝宝感官的发育
果蝇的染色体异常现象
果蝇的染色体异常现象 一、果蝇的染色体结构异常现象 染色体结构变异是染色体变异的一种，是内因和外因共同作用的结果，外因有各种射线、化学药剂、温度的剧变等，内因有生物体内代谢过程的失调、衰老等。主要类型有缺失、重复、倒位、易位。 例题 1．（16分）1917年，布里奇斯发现了一种翅膀
后端边缘缺刻（缺刻翅）的红眼雌果蝇，并用这种果蝇做了如图23所示的实验： （1）其它实验证实，控制翅型的基因位于X 染色体上，Y染色体上没有。假设缺刻 翅是由X染色体上控制翅型的基因发 生突变引起的，与正常翅是一对等位基 因控制的相对性状。如果缺刻翅由隐性 基因控制，则后代中不应该有 果蝇出现；如果缺刻翅是由显性基因控 制，则后代中应该有果蝇出 现。实验结果与上述假设是否相 符：。 （2）从果蝇的眼色性状分析，后代雌蝇有两种表现型，说明雌性亲本产生了 种类型的配子。理论上讲图23所示的 实验，子代应该有种类型。
（3）图23所示的实验，子代的雌雄比例不是1：1，而是2：1，其原因最可能 是。 （4）布里奇斯认为“X染色体片段缺失”是导致图23所示实验现象的原因。为证 实这一猜测，科研工作者对表现型为 的果蝇做了唾腺染色体的检查，显微镜 下观察到如图24所示 的片段，从而证实了布里奇斯的猜测。 （5）从图23中雌性亲本所产生的配子分析，解释子代中雌性出现缺刻白眼性状的原因： 。 【答案】（16分）（1）缺刻翅雌和正常翅♂缺刻翅♂不相符（2）两（1分）四（1分） （3）雄性的成活率是雌性的1/2（雄性个体存
在致死现象）（4）缺刻翅♀ X染色体配对 （5）含X染色体缺失的雌性配子所形成的受精卵发育成缺刻翅白眼♀（X染色体缺失导致缺刻翅性状，同时缺失的部分包括控制眼色的基因）2.（16分） （1）图1表示对果蝇眼形的遗传研究结果，果蝇眼形由正常眼转变为棒状眼是因 为，该变化称 为。雄性棒眼果 蝇的基因型为。 基 X b X b X B X X B X B 图1 （2）研究人员构建了一个棒眼雌果蝇品系X l B X b，
一、实验目的 了解果蝇的生活习惯，掌握果蝇饲养管理的方法，学习鉴定果蝇的雌雄性别，观察果蝇某些遗传性状。 二、实验原理 果蝇广泛存在于全球温带及热带气候区，在果园、菜市场等地皆可见其踪迹，目前已发现1000多种。果蝇以酵母菌为食，能发酵的水果或植物基质，都可用作果蝇的饲料。 黑腹果蝇，双翅目果蝇属。生活史短，每12天左右即可完成一个世代；饲养容易，以玉米粉等做饲料就可以生长繁殖；繁殖能力强，每只受精的雌蝇可以产卵500个左右；突变型多，突变性状多，多数是形态变异，容易观察；染色体少、个体小，是一种很好的遗传学实验材料，是一种模式生物。 1、果蝇的生活史 果蝇是完全变态昆虫，生活周期可分为4个时期：卵、幼虫、蛹和成虫。最适培养温度为25~30℃。果蝇在25℃时，从卵至蝇需10天左右。由蛹羽化成的成虫，雄性在12小时内为处女蝇，24小时后开始产卵，每天每个成虫可产50-75个卵，10天内最高产卵总股数为400-500个。 卵：白色，椭圆形，长约，前端背面伸出一触丝，附着在食物上。 幼虫：一龄——二龄——三龄，三龄体长4-5 mm，幼虫头尖尾钝，头上有一黑色钩状口器。 蛹：化蛹前三龄幼虫停止摄食，爬到相对干燥的瓶壁上，形成菱形的蛹，形状由淡黄、柔软逐渐硬化为深褐色。 成虫：刚羽化的果蝇虫体较肥大，体表呈半透明，颜色逐渐加深，硬化。 2、果蝇的雌雄鉴别 果蝇是以酵母菌作为主要食料的，因此实验室内凡是能发酵的物质，都可用作果蝇的饲料，常用的饲料油玉米饲料、米粉饲料、香蕉饲料等。
三、动物与器材 黑腹果蝇品系：突变型（三隐性、黑体） 药品：乙醚、酒精、丙酸、酵母粉、琼脂、玉米粉、白糖。 培养箱、高压灭菌锅、电磁炉、解剖镜、搪瓷杯、玻棒、镊子、培养瓶、海绵塞、滤纸、酒精棉球、毛笔、麻醉瓶、白纸板。 四、实验内容 1、果蝇培养基配制 （1）清洁指管，盖上适当大小的瓶塞，置高压灭菌锅内，以121℃，大气压消毒15分钟，冷却备用。 （2）按配方称取培养基各组分。先取一半水加入琼脂于电磁炉上加热溶解，再加入蔗糖煮沸。 （3）取剩余的水将玉米粉调成糊状边搅拌边加入到琼脂糖溶液中，煮沸。（4）待稍冷后加入酵母粉和丙酸，充分调匀、分装（20 ml/管）。 2、果蝇性别鉴定及形状观察 取白纸板平置于桌面，将麻醉的果蝇倒于白纸板上。于解剖镜下进行性状观察，并记录。 五、思考题及注意事项 1、通过对果蝇雌雄个体的鉴别，你认为哪几个特征在鉴别中是主要的？ 答：黑色条纹和性梳。在实体镜下即可清楚地观察到雄蝇的三条条纹（第三条较宽）和雌蝇的五条黑色条纹。肉眼可以观察到性梳为第一对附肢第二小节上的一个小黑点，若用显微镜观察则可以观察到清晰的梳状结构。 相比之下，其他几个特征就不太好观察。首先是体型，在实体镜下很难判断哪个个体体型大或小（放大倍数不同），除非将雌雄蝇一同对比看，而用肉眼基本看不出体型的区别。腹部形状也容易判断错。腹片由于没有特殊眼色，也较难观察数量差别。 2、叙述配制培养基以及果蝇观察时的注意事项。 答：(1)玉米粉一定要先用凉水拌匀后再加热，不能直接倒入加热的培养基中，否则容易聚集成团，不易溶解。配制的培养基容易出现块状，不易于果蝇的利用。 (2)酵母为活性物质，高温易失活。因此应当在培养基冷却到50℃左右时加入到培养基中，切勿将酵母粉加入到培养基中直接煮沸。 (3)将培养基倒入指瓶中时应悬空，不要把培养基沾到指瓶壁上。如不慎沾到，应用酒精棉球擦拭，擦拭过程中注意酒精不要滴到培养基上。 (4)本次观察所用果蝇为已麻醉过的果蝇，应注意如果在观察过程中果蝇醒来，要及时再麻醉，不要让其飞走。 六、实验结果 1、三隐形个体的观察
高考生物专项训练—《关于果蝇的遗传》 1．下面是用果蝇做杂交实验的一些问题。 Ⅰ．已知果蝇的长翅和残翅性状是由位于第Ⅱ号染色体（常染色体）上的一对等位基因控制。现有一批未交配过的纯种长翅灰体和残翅黑体果蝇，请利用提供的杂交方案探讨：灰体和黑体是否由一对等位基因控制？控制灰体和黑体的基因是否位于第Ⅱ号同源染色体上？ 杂交方案；长翅灰体×残翅黑体→F1→F2。 问题探讨： （1）如果F2出现性状分离，且灰体、黑体个体之间的比例为，符合基因的，说明灰体和黑体性状是由一对等位基因控制。 （2）如果灰体和黑体性状是由一对等位基因控制的，而且F2出现______种性状，其性状分离比为，符合基因的，说明控制灰体、黑体的这对等位基因不是位于第Ⅱ号同源染色体上。 Ⅱ．科学家在研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因（B）对截刚毛基因（b）为显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，则刚毛雄果蝇可表示为X B Y B或X B Y b或X b Y B；若仅位于X染色体上，则只能表示为X B Y。现有各种纯种果蝇若干，可利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上。 （1）请完成推断过程： ①实验方法：首先选用纯种果蝇作亲本杂交，雌雄两亲本的表现型分别为。 ②预测结果：若子代雄果蝇表现为_____________，则此对基因位于X、Y染色体上的同源区段；若子代雄果蝇表现为_____________，则此对基因仅位于X染色体上。 （2）遗传学中常选用果蝇作为实验材料，用果蝇作实验材料的优点是______________ __________________________________________________________（答出两点即可）。 2．果蝇中，已知基因B和b分别决定灰身和黑身，基因H和h分别决定后胸正常和后胸异常，基因W和w分别决定红眼和白眼。下图1表示某果蝇的体细胞中染色体和部分基因组成，图2表示某个果蝇精细胞的染色体组成。请分析回答下列问题。 （1）20世纪初，摩尔根等人利用法证明了果蝇的白眼基因位于图中所示的染色体上。后来，有人发现，形成果蝇红眼的直接原因是红色色素的形成，形成红色色素需要经历一系列的生化反应，而每一反应各需要一种酶，这些酶分别由相应的基因编码。该实例表明，基因控制生物性状的方式之一是，而且基因与性状也并不都是一一的对应关系，也可能是。 （2）如果只考虑图1所示果蝇中的B（b）、W（w）基因，则该果蝇产生的配子基因型有，让该果蝇与杂合灰身红眼的异性个体杂交，所产生的雄性后代中，灰身与黑身的数量比是，红眼和白眼的数量比是。
一、研究背景 果蝇（Drossphila）是遗传学试验中最常用的多年生物之一。属昆虫纲，双翅目，果蝇科，果蝇属。果蝇的染色体数目少（仅四对），具有许多自然的或诱发的可遗传突变性状，世代周期短（25℃下10~12天一代，个体小易于饲养，培养费用低廉，繁殖能力强，后代数目繁多，故被作为遗传学实验的典型模式生物。后续实验要作果蝇的杂交实验，需要大量的果蝇，本次实验可以学会识别果蝇的各种形状、区分果蝇的性别以及基本的饲养方法，为后续的实验打下基础。 黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)，果蝇科(Drosophilidae)果蝇属(Drosophila)昆虫。因其生活史短（在25℃左右温度下十天左右繁殖一代），繁殖力强（雌性可一次产下400个0.5毫米大小的卵），相对性状明显且可遗传，易于培养，培养成本低（酵母和细菌，腐烂水果），符合上述遗传学实验研究要求，同时因其染色体仅4对，基因组仅约165Mb，并且基因组超过60%的片段同人类疾病基因相似。故已将其作为一种常见的模式生物(model organism）大量使用在遗传学(genetics)和发育生物学(developmental biology)的研究。 二、实验目的 1、了解果蝇生活史，观察各发育阶段的形态特征 2、掌握麻醉瓶的使用，即果蝇麻醉技术 3、学会用肉眼（或解剖镜、显微镜）识别果蝇的性别，以及几种果蝇的特征（大 小、形态、条纹、性梳和外生殖器等）； 4、了解实验室饲养果蝇的常识方法和所用器械 5、熟练观察果蝇几种突变性状，为果蝇杂交系列实验做准备。 三、实验器材 解剖镜、蓝色塑料板（10cm*10cm）一张、小毛笔、解剖针、麻醉瓶、培养皿、实 验室饲养的黑腹果蝇野生型及其突变体（在果蝇瓶，即指管内）、镊子、酒精灯 四、实验试剂 乙醚、70%乙醇水溶液（含脱脂棉） 五、实验步骤 1、麻醉果蝇 观察果蝇要先把果蝇麻醉，使之处于昏迷状态，便于观察。具体步骤如下： （1）麻醉瓶灭菌 用70%的酒精擦拭麻醉瓶内壁，用镊子夹着在酒精灯上方烤干，注意镊子应与麻 醉瓶口大约成45°角，以免酒精高温产生的火舌产生伤害事件。 原因：做果蝇杂交实验时，转移、分拣果蝇需要无菌处理，否则将影响果蝇瓶中 酵母的生长，因而本次实验要求对其麻醉时需要灭菌。 （2）果蝇麻醉 将麻醉瓶冷却，用手背轻碰，直至不烫为止。拿出培养瓶，轻拍使果蝇震落到培 养基上。拔掉培养瓶的塞子，迅速将培养瓶口倒扣在麻醉瓶口上。向培养瓶瓶塞 中的棉团滴2至3滴乙醚，再次轻拍培养瓶，使果蝇掉入麻醉瓶内，当有足够数 量的果蝇落入麻醉瓶内时，重新盖上塞子。部分果蝇向上爬，爬得越高摔得越狠， 因为离乙醚最近，便会被麻醉，片刻，果蝇纷纷掉落瓶底。 原因：果蝇被麻醉了 2、果蝇的观察 将麻醉的果蝇置于解剖镜下，用小毛笔（最好不用解剖针）轻轻的拨动观察，使
实验3 果蝇形态观察 一、实验目的 1.了解果蝇生活史中各个不同阶段的形态特点； 2.区别雌雄果蝇以及几种常见突变类型的主要性状特征； 3.掌握实验果蝇的饲养、管理及实验处理方法和技术。 二、实验材料、用具及试剂 双目解剖镜、放大镜、小镊子、麻醉瓶、白瓷板、新毛笔、乙醚、酒精 1.果蝇的生活史 果蝇属于昆虫纲，双翅目，果蝇属，与家蝇 是不同的种。 果蝇的生活周期长短与温度关系很密切。 30℃以上的温度能使果蝇不育和死亡，低温则使 它的生活周期延长，同时生活力也降低，果蝇培养的最适温度为20-25℃。 10℃15℃20℃25℃ 卵→幼虫8天5天 幼虫→成虫57天18天 6.3天 4.2天从表中可以看出，25℃时，从卵到成虫约10天；在25℃时成虫约活15天。 卵：羽化后的雌蝇一般在12小时后开始交配，两天后才能产卵。卵长0.5mm，为椭圆形，腹面稍扁平，在背面的前端伸出一对触丝，它能使卵附着在食物(或瓶壁)上，不致深陷到食物中去。 幼虫：从卵孵化出来后，经过两次蜕皮，发育成三龄幼虫，此时体长可达4-5mm。肉眼可见其前端稍尖部分为头部，上有一黑色斑点即为口器。口器后面有一对透明的唾液腺，透过体壁可见到一对生殖腺位于躯体后半部上方的两侧，精巢较大，外观上是一明显的黑点，而卵巢则较小，可以此作为鉴别。幼虫活动力强而贪食，它们在培养基上爬行时，留下很多条沟，沟多而且宽时，表明幼虫生长良好。 蛹：幼虫生活7-8天准备化蛹，化蛹前从培养基上爬出，附着在瓶壁上，逐渐形成一梭形的蛹.在蛹前部有两个呼吸孔，后部有尾芽，起初蛹壳颜色淡黄而柔软，以后逐渐硬化，变为深褐色，表明即将羽化了。 成虫：幼虫在蛹壳内完成成虫体型和器官的分化，最后从蛹壳前端爬出。刚从蛹壳里羽化出来的果蝇虫体比较长，翅膀尚未展开，体表尚未完全几丁质化，
果蝇不同性状的观察
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2
一、研究背景 果蝇（Drossphila）是遗传学试验中最常用的多年生物之一。属昆虫纲，双翅目，果蝇科，果蝇属。果蝇的染色体数目少（仅四对），具有许多自然的或诱发的可遗传突变性状，世代周期短（25℃下10~12天一代，个体小易于饲养，培养费用低廉，繁殖能力强，后代数目繁多，故被作为遗传学实验的典型模式生物。后续实验要作果蝇的杂交实验，需要大量的果蝇，本次实验可以学会识别果蝇的各种形状、区分果蝇的性别以及基本的饲养方法，为后续的实验打下基础。 黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)，果蝇科(Drosophilidae)果蝇属(Drosophila)昆虫。因其生活史短（在25℃左右温度下十天左右繁殖一代），繁殖力强（雌性可一次产下400个0.5毫米大小的卵），相对性状明显且可遗传，易于培养，培养成本低（酵母和细菌，腐烂水果），符合上述遗传学实验研究要求，同时因其染色体仅4对，基因组仅约165Mb，并且基因组超过60%的片段同人类疾病基因相似。故已将其作为一种常见的模式生物(model organism）大量使用在遗传学(genetics)和发育生物学(developmental biology)的研究。 二、实验目的 1、了解果蝇生活史，观察各发育阶段的形态特征 2、掌握麻醉瓶的使用，即果蝇麻醉技术 3、学会用肉眼（或解剖镜、显微镜）识别果蝇的性别，以及几种果蝇的特征（大 小、形态、条纹、性梳和外生殖器等）； 4、了解实验室饲养果蝇的常识方法和所用器械 5、熟练观察果蝇几种突变性状，为果蝇杂交系列实验做准备。 三、实验器材 解剖镜、蓝色塑料板（10cm*10cm）一张、小毛笔、解剖针、麻醉瓶、培养皿、实 验室饲养的黑腹果蝇野生型及其突变体（在果蝇瓶，即指管内）、镊子、酒精灯 四、实验试剂 乙醚、70%乙醇水溶液（含脱脂棉） 五、实验步骤 1、麻醉果蝇 观察果蝇要先把果蝇麻醉，使之处于昏迷状态，便于观察。具体步骤如下： （1）麻醉瓶灭菌 用70%的酒精擦拭麻醉瓶内壁，用镊子夹着在酒精灯上方烤干，注意镊子应 与麻醉瓶口大约成45°角，以免酒精高温产生的火舌产生伤害事件。 原因：做果蝇杂交实验时，转移、分拣果蝇需要无菌处理，否则将影响果蝇 瓶中酵母的生长，因而本次实验要求对其麻醉时需要灭菌。 （2）果蝇麻醉 将麻醉瓶冷却，用手背轻碰，直至不烫为止。拿出培养瓶，轻拍使果蝇震落 到培养基上。拔掉培养瓶的塞子，迅速将培养瓶口倒扣在麻醉瓶口上。向培 养瓶瓶塞中的棉团滴2至3滴乙醚，再次轻拍培养瓶，使果蝇掉入麻醉瓶内， 当有足够数量的果蝇落入麻醉瓶内时，重新盖上塞子。部分果蝇向上爬，爬 得越高摔得越狠，因为离乙醚最近，便会被麻醉，片刻，果蝇纷纷掉落瓶底。 原因：果蝇被麻醉了
摩尔根和他的果蝇杂交实验(教学设计） 教学目标: 1.了解科学家摩尔根及其果蝇的故事。 2.了解科学家摩尔根的科学实验过程和方法。 3.说明基因在染色体上的实验证据。 教学重点和难点:基因在染色体上的实验证据。 教学措施：多媒体课件辅助,教材阅读,开展思维探究、交流和学习成果展示。 教学过程： 导课:阅读教材相关内容并简介摩尔根和果蝇有关故事。 摩尔根是一位敢于怀疑、勤奋实践的人。无论对自己的假说还是对别人的学说，他都一概采取依靠事实和运用实验来检验理论是否正确的科学态度。 摩尔根与果蝇的不解之缘:摩尔根与他的学生培养了很多代蝇,他偶然在一群红眼果蝇中发现了一只白眼果蝇，他把这只果蝇视若珍宝。当他的第三个孩子出生后，他赶到医院时,他的妻子醒来问他的第一句话不是“孩子怎么样了”,而是“那只白眼果蝇怎么样了”。虽然身体很虚弱，但这只白眼果蝇没有辜负摩尔根的期望，在临死之前抖擞精神与一只红眼果蝇完成了交配，把难得的白眼基因遗传了来,使摩尔根的杂交实验获得了成功！ 教师提问：材料的选择是实验成功的关键！摩尔根选择的是什么
材料呢? 学生答问：红眼果蝇和白眼果蝇 学生看书后回答果蝇的特点：１.相对性状多而明显;2.易饲养;3.繁殖快，后代数量多; 4.染色体数目少。 小结果蝇作为实验材料的优势: 1.相对性状多而明显——结果易观察和分析; 2.易饲养——短时间内可以获得较多的后代，便于分析； 3.繁殖快，后代数量多——便于进行统计学分析; 4.染色体数目少——便于观察。 课件展示果蝇体细胞中染色体组成图并讲述染色体类型及与性别决定的关系。教师提问:雌雄果蝇体细胞中染色体组成有何异同? 学生答问:性染色体不同,常染色体相同。 教师提问：性染色体有何不同? 学生答问：雌性个体性染色体为X、X，雄性个体性染色体为Ｘ、Y。 师生共同总结染色体的类型并说明性别是由性染色体决定的。 染色体的类型: 常染色体：与性别决定无关的染色体 性染色体：与性别决定有关的染色体,如X、Y染色体 拓展：展示人体细胞中染色体组成图并思考相关问题：
果蝇 一、生活史及生物学特性 1.生活史 果蝇（fruit fly）双翅目、短角亚目、果蝇科、果蝇属昆虫。约1,000种。果蝇的1个完整的生活周期分为4个明显的时期,即卵→幼虫→蛹→成虫。卵长约0.5 mm、白色,前端背面伸出一触丝,能附着在食物或瓶壁上,不致深陷于食物中,卵经22-24 h孵化为幼虫,幼虫经两次蜕皮为三龄幼虫约4-5 mm,肉眼可见其一端稍尖为头部,上有一黑色钩状口器,幼虫生活约4 d左右化蛹,起初颜色淡黄、柔软,以后逐渐硬化变成深褐色,此时即将羽化,成虫果蝇自羽化后8 h可交配,2 d后即可产卵,成虫果蝇在25℃下一般存活37 d。[1] 果蝇的生活周期和各发育阶段的经过时间 2.生物学特性 2.1 形态特征 成虫:体长4-5 mm,浅黄色或灰黄色,复眼红色或暗红色,触角具芒状,第三节粗大,椭圆形至长圆形。中胸背面横排11列刚毛,前面5列后面6列,无小盾前鬃,小盾后鬃2行2列。胸部和腹部均生有较密的黑褐色短毛。前翅具有2个黑色斑
块,前缘脉有缘褶2个,具臀室。雌成虫比雄成虫体型大,腹末较尖削,腹背有5条黑色条纹。前足第一跗节无性梳,雄成虫腹末圆钝,腹部背面有3条黑纹,前2条较细,后1条粗并且延伸至腹面,第四五腹节背面黑色。 卵:梭形,初产水滴状润白,后白色,长0.4-0.5 mm,前端背面有2根触丝。 幼虫:白色,无足型,无头。体躯尾端粗,前端稍细略呈楔形,每一体节有一圈钩刺,体前端具黑色口钩,在口钩基部左右各有一唾腺。整个体驱稍呈半透明状,透过体壁可见消化道内有断线状黑褐色食物消化残留物。 蛹:略呈梭形,前端有2个呼吸孔,后端有尾芽,初时淡黄,后颜色加深,近羽化时深褐色。[2] 2.2 生活习性 (1)成虫习性:黑腹果蝇成虫为舐吸式口器,主要以舐吸水果汁液为食,对发酵果汁和糖醋液等有较强的趋向性。饲养观察结果显示成虫可存活25-40 d,温度在8-33℃范围内均可生存,以25℃左右为最适宜[3],高于33℃时果蝇成虫陆续死亡,当气温低于8℃时果蝇成虫不在田间活动,多聚集于果壳(如葡萄)、幼虫取食后的烂果孔穴里。果蝇成虫飞翔能力弱,多在背阴和弱光处活动,多数时间栖息于杂草丛生的潮湿地里。 (2)成虫羽化:成虫羽化时间多数在早6:00-8:00。成虫羽化时,先借助于顶囊的顶力将蛹背部前端顶开一小裂口,或直接顶开蛹盖,靠足的推力及身体的扭动将身体带出。刚羽化的成虫体色淡,翅未完全展开而紧贴虫体,不能飞翔,30 min-2 h内爬行或静伏并舒展身体,身体逐渐硬化,体色开始加深,6 h后身体充分硬化,体色变为正常。雌虫比雄虫虫体微大,雌雄性数量比接近1∶1,雌性略高。 (3)求偶与交尾:经羽化后身体充分硬化、体色变为正常的雌雄成虫,开始飞动取食,雄虫12 h、雌虫8 h后达到性成熟。雄虫性成熟后表现兴奋、好动、飞行敏捷迅速,开始追逐异性,主要行为有展翅、振动、尾追、打圈等。而雌虫对此不表现太多反应,只是偶尔飞行。雌雄成虫交尾时雄虫在上,用足抱握雌虫,腹部向下弯曲连接雌虫生殖器。交尾时间6-25 min,多数为17-18 min,雌虫交尾一次便可终生产卵。 (4)产卵:雌成虫交尾后24 h可产卵。在果实上产卵时,雌虫先找到合适的产卵果(成熟后表皮软的果实在果面上爬行几分钟后先用腹末端的刺状物刺破果实
专业班级：11级生物技术学号：20111052133 姓名：陆海云 实验日期：2013年4月12日室温：24.5℃大气压：82.38Kpa 实验一：普通果蝇的形态和生活史观察 一、目的： 1、了解果蝇的生活习性； 2、掌握果蝇培养基的制备方法； 3、掌握果蝇饲养管理的方法； 4、鉴定果蝇的雌雄性别和突变性状。 二、原理： 果蝇英文俗名fruit fly或vinegar fly ，果蝇广泛地存在于全球温带及热带气候区，而且由于其主食为腐烂的水果，因此在人类的栖息地内如果园，菜市场等地区内皆可见其踪迹。除了南北极外，目前至少有1000个以上的果蝇物种被发现，大部分的物种以腐烂的水果或植物体为食，少部分则只取用真菌，树液或花粉为其食物。 ?果蝇(Drosophila )属于昆虫纲，双翅目。 双翅目：成虫具有一对发达、膜质的前翅， 后翅特化为一对平衡棒。 ?特点：生活史短，繁殖快，易饲养，染色体 少，突变型多，个体小是一种很好的 遗传学实验材料，是一种模式生物 生态学特征： 分布范围：果蝇类昆虫与人类一样分布于全世界，并且在人类的居室内过冬。由于体型小，很容易穿过砂窗，因此居家环境内也很常见。 生活环境：有些种生活以腐烂水果上。有些种则在真菌或肉质的花中生活。在垃圾筒边或久置的水果上，只要发现许多红眼的小蝇，即是果蝇；果 蝇类幼虫习惯孳生于垃圾堆或腐果上。 生物学特征： 中国科学家最近发现，小果蝇对危害人类健康的家居装饰材料所散发的有毒气体非常敏感，这种有毒气体一般被称为“隐形杀手”。 作为一种真核多细胞昆虫，果蝇有类似哺乳动物的生理功能和代谢系统，对空气质量非常敏感。 通过李曙光（上海同济大学基础医学院院长）科学家的一个有趣的实验，我们发现果蝇的异常表现能反应室内空气污染。在实验中，在一个10平米的新电表房设置五组果蝇，适应各种装修材料甲醛，苯，氨和氡。每组设两点，分别是0.5米（人体躺下来的高度）和1.7米（人体站着的高度）。每一个点，科学家放40种果蝇来检测空气污染度。实验结果表明，800个果蝇的平均寿命从正常的50天到25天左右，缩短了一半。这些死亡的果蝇数在每一个测试点几乎是相同
基本果蝇优化算法的Python实现测试函数为：f(x)=3?x2 #coding=utf-8 import random print "这是一个用果蝇优化算法进行测试函数优化的程序" print "该测试函数的精确最优解为 3" #随机初始果蝇群体位置 x_init=10.0*random.random() y_init=10.0*random.random() #print(x_init,y_init) maxgen=500 #迭代次数 sizepop=20 #种群规模 x=range(sizepop+1);y=range(sizepop+1) D=range(sizepop+1);S=range(sizepop+1) Smell=range(sizepop+1) yy=range(maxgen+1) X_best=range(maxgen+1);Y_best=range(maxgen+1) #果蝇寻优开始，利用嗅觉寻找食物 for i in range(sizepop+1): x[i]=x_init+2*random.random()-1 y[i]=y_init+2*random.random()-1 #由于无法得知食物位置，因此先估计与原点之距离(Dist) # ，再计算味道浓度判定值(S)，此值为距离之倒数 D[i]=(x[i]**2+y[i]**2)**(0.5) S[i]=1/D[i];Smell[i]=3-S[i]**2 #找出此果蝇群体的中味道浓度最高的果蝇(求极大值) bestSmell=max(Smell) bestindex=Smell.index(bestSmell) #保留最佳味道浓度值与x、y坐标，此时果蝇群体利用视觉往该位置飞去。 x_init=x[bestindex];y_init=y[bestindex]; Smellbest=bestSmell #果蝇迭代寻优开始 for g in range(maxgen+1): #附与果蝇个体利用嗅觉搜寻食物之随机方向与距离