果蝇杂交

果蝇双因子杂交、伴性遗传杂交和三点测交

实验目的

学习果蝇杂交方法、遗传学数据统计处理方法；实验验证自由组合规律、伴性遗传规律；通过三点测交学习遗传作图。

实验原理

孟德尔定律是G.J.孟德尔根据豌豆杂交实验的结果提出的遗传学中最基本的定律，包括分离定律和独立分配定律。孟德尔最早选用豌豆，根据从简单到复杂的原则，提出了分离定律和自由组合定律。对之后遗传学的发展奠定了基础。

分离定律（law of segregation）是指在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。其表现在两个具有相对性状的纯种个体进行杂交，F1代全部表现显性个体的性状，F1代自交，F2代出现隐性个体的性状。并且，在理论上，F2代中，显性个体与隐性个体的比例为3:1。孟德尔最初使用豌豆的花色（红花和白花来验证）。理论如图所示

图一：分离定律图示 图二：自由组合定律图示

自由组合定律（the Law of Independent Assortment）是指非同源染色体上的决定不同对性状的基因在形成配子时等位基因分离，不同对基因（非等位基因）之间互不干扰，其实质是F1产生配子时，等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。最初由孟德尔在做两对相对性状（豌豆的子叶颜色黄色，绿色，圆粒和绉粒）的杂交实验时发现，基因分离比为9:3:3:1。（如图所示）

独立组合位于不同染色体上的2个等位基因是独立传给子代的。因此可在验证自由组合定律的同时，选取其中一组性状来验证分离定律。用于杂交的2对等位基因必须位于不同染色体上，即不能连锁。所以实验选取14号果蝇（残翅vg，檀黑体e；vg基因和e基因分别位于第2、3号染色体上）与18号野生型果蝇杂交，得到F1代杂合体，再由F1代个体自交得到F2代，预计应有野生型、残翅、檀黑体、残翅檀黑体四种表型，其比例应接近9：3：3：1。

伴性遗传（sex－linked inheritance）是指性染色体上的基因所控制的性状的遗传方式。又称性连锁（遗传）或性环连。此病分为X伴性遗传病和Y伴性遗传病两大类。常染色体上的基因遗传时，性状分离在雌雄两性中有同样的表现。性染色体上的一对等位基因伴随性染色体遗传，其性状遗传与性别相联系。对于此次实验，果蝇为XY型性别决定，但与一般XY型性别决定所不同的是，果蝇的性别由X染色体的数目决定，含有2条及以上X染色体的果蝇为雌性。伴性遗传是指生物某些性状的遗传常与性别联系在一起的现象，出现这种现象是由于支配某些性状的基因位于性染色体上。控制果蝇眼色的基因位于X染色体上，在Y染色体则没有与之相应的等位基因。将红眼（+）果蝇和白眼（w）果蝇杂交，其后代眼色的表现与性别有关。而且，正反交的结果不同。如图所示。

图三：伴性遗传示例

19010年，Morgan和Bridges用果蝇进行了大量的杂交实验，提出了连锁交换定律，被后人誉为遗传的第三定律。 基因的连锁和交换定律指是在进行减数分裂形成配子时,位于同一条染色体上的不同基因,常常连在一起进入配子;在减数分裂形成四分体时,位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交换而发生交换,因而产生了基因的重组.应当说明的是,基因的连锁和交换定律与基因的自由组合定律并不矛盾,它们是在不同情况下发生的遗传规律:位于非同源染色体上的两对(或多对)基因,是按照自由组合定律向后代传递的,而位于同源染色体上的两对(或多对)基因,则是按照连锁和交换定律向后代传递的.但是雄性果蝇和雌性家蚕在分裂时一条染色体上的基因总是连在一起的。

基因定位是指确定的基因在染色体上的相对位置和排列顺序的过程。基因在染色体上的位置是相对恒定的，因此人们就有可能根据基因彼此之间的重组率来确定它们在染色体上的相对位置。染色体图又称连锁图或遗传图，是指依据测交的实验结果，测得某特定基因间的重组率。或采用其他方法确定连锁基因在染色体上的相对位置而绘制的一种简单线性示意图。图距是指两个连锁基因在染色体图上相对距离的数量单位。1%的重组率去掉百分率的数值定义为一个图距单位。图距的单位是厘摩（centimorgan,cM）。我们通常利用三点测交（three-point testcross）来进行基因定位。它是指将3个基因在同一次交配中，取其三杂合体与三隐性体进行测交的方法。进行三点测交实验一般是先将携带三个待测基因的两个亲本杂交，再用所得的F1与相应的三隐形纯合体进行测交，测交后代的表型实际上是F1配子的类型。通过统计发生基因重组的F1个体数，可推算出交换值，再以此确定三个基因的距离极其相对位置

基因的连锁和交换定律，在动植物育种工作和医学实践中都具有重要的应用价值。在育种工作中，人们根据育种目标选配杂交亲本时，必须考虑基因之间的连锁关系。如果几个有利性状的基因连锁在一起，这对育种工作就很有利。但是如果不利性状与有利性状的基因连锁在一起，就要采取措施打破基因连锁，促成基因交换，让人们所需要的基因重组在一起，从而培育出优良品种来。在医学实践中，人们可以利用基因的连锁和交换定律，来推测某种遗传病在胎儿中发生的可能性。

本次试验我们要做以下三个实验：

1. 双因子杂交

本实验使用18号野生型果蝇和14号纯合黑檀体、残翅果蝇进行杂交，其中黑檀体对灰体为隐性，残翅对长翅为隐性，两对基因位于非同源染色体上。 18号 灰身长翅（AABB） 14号 檀黑残翅（aabb）

正交 反交

18♀×14♂ 14♀ × 18♂

P 灰长

黑残

P 黑残 灰长

F1 灰长 F1 灰长

自交 自交

F2 灰长：灰残：黑长：黑残=9：3：3：1 F2 灰长：灰残：黑长：黑残=9：3：3：1

双因子杂交遗传图解

2. 伴性遗传杂交

本实验使用18号野生型果蝇与纯合白眼果蝇杂交，其中白眼相对于红眼是隐性性状，白眼基因位于X染色体上。

正交 反交

18♀ × w♂ w♀ × 18♂

P X+X+ XwY p XwXw X+Y

♀红眼 ♂白眼 ♀白眼 ♂红眼

F1 X+Xw X+Y F1 X+Xw XwY

自交 自交

F2 X+Xw Xw Xw X+ Y Xw Y F2 X+ X+ X+Xw X+ Y Xw Y

♀红眼 ♀白眼 ♂红眼 ♂白眼 ♀红眼 ♀红眼 ♂红眼 ♂白眼

1 : 1 : 1 : 1 1 : 1 : 1 : 1

伴性遗传图解

3. 三点测交

本实验使用6号纯合白眼、卷刚毛、小翅果蝇与18号野生型果蝇杂交，获得F1代后再自由交配即可获得具有8种表型的测交F2代。白眼、卷刚毛、小翅均为X染色体上的隐性性状。

P 6号♀（w sn m/w sn m） × 18号♂(+++/Y)

白卷小 红直长

F1 ♀(+++/w sn m) ♂(w sn m/Y)

测交

F2 红直长（+++） 白直长（w++） 红直小（++m） 红卷长（+sn+）

白卷小（wsnm） 红卷小（+snm）白卷长（wsn+）白直小（w+m）

三点测交遗传图解

实验材料

1．用具

显微镜，麻醉瓶，透明塑料板，小毛笔，解剖针，培养瓶，标签、恒温培养箱、解剖镜

2. 材料

野生型果蝇原种（18号），白眼突变型果蝇原种（6号）、檀黑体残翅突变型果蝇原种（14号）

3. 药品

乙醚，乙醇，培养基

实验步骤

1. 杂交前提前将装有不同表型果蝇培养管中的成年果蝇全部放出，确保8-10小时后培养管中的雌果蝇都是刚刚孵化的处女蝇。

2. 将所用麻醉瓶、玻璃板、毛笔等用酒精消毒。

3. 分别取不同基因型果蝇麻醉（不能致死），将雌雄果蝇分开，按下表分装到6个不同的培养管，每管各放2对果蝇，是为亲本。

4. 待培养管中果蝇全部苏醒后，将培养管置于25℃培养箱培养一周。

5. 第二周，将培养管中的亲本果蝇全部倒掉，培养管继续25℃培养。

6. 第三周，消毒处理后，分别将培养管中的F1代果蝇麻醉，区分雌雄，统计表型及个数。将同一管中的果蝇任选雌雄2对放入新制的培养管中，待果蝇全部苏醒后于25℃培养箱培养一周。

7. 第四周，倒掉全部F1代果蝇，培养管继续25℃培养。

8. 第五周，区分雌雄，统计所有培养管中的果蝇表型及数目，并汇集全班各组数据进行数据分析。

实验数据记录

果蝇18号与14号的杂交结果

正交（雌18号×雄14号） 反交（雌14号×雄18号）

F1 表型 灰身长翅

表型 灰身长翅

雌 雄 雌 雄

数目 32 23 数目 12 9

F2 表型 灰身长翅 灰身残翅 黑身

长翅 黑身

残翅 灰身

长翅 灰身

残翅 黑身

长翅 黑身

残翅

数目 32 4 13 3 46 0 0 0

1 双因子正交：18♀ × 14♂

2 双因子反交: 14♀× 18♂

3 伴性遗传正交: 18♀ × W♂

4 伴性遗传反交: W♀× 18♂

5 三点测交：6♀× 18♂

果蝇18号与6号杂交结果

正交（雌18号×雄6号） 反交（雌6号×雄18号）

F1 表型 红眼 白眼 表型 红眼 白眼

雌 雄 雌 雄 雌 雄 雌 雄

数目 30 38 0 0 数目 49 29 0 0

F2 数目 46 16 3 19 数目 11 13 16 13

三点测交结果(此数据为第二次试验数据)

雌6号×雄18号

F1 表型 红眼长翅直刚毛 白眼小翅卷刚毛

数目

F2 表型 本组数据 实验室数据