果蝇杂交实验
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摘要：果蝇作为遗传材料具有很多突出的优点，因此是遗传学实验中最常用的动物之一。此次实验我们选用6号突变体果蝇和14号突变体果蝇，通过正反交实验，观察后代中果蝇的各种性状，结合各种统计处理方法，来验证分离规律、自由组合规律、伴性遗传规律、基因连锁互换规律和基因上位效应，旨在通过实验验证这些遗传学基本规律，掌握果蝇的杂交技术，以及在实验中熟练运用生物统计的方法对实验数据进行分析。通过此次实验，我们达到了实验目的，取得了良好的实验效果。 关键词：正反交、F1代果蝇、F2代果蝇、遗传学基本规律
1．引言
果蝇是遗传学实验中最常用的动物之一。属昆虫纲，双翅目，果蝇科，果蝇属。成蝇体长约2.5mm，全球均有分布，现已发现3000多种。遗传学研究常用黑腹果蝇。果蝇作为遗传材料具有很多突出的优点：染色体数目少，黑腹果蝇仅四对染色体；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；繁殖力强，可以产生大的子代群体供观察分析。
因为果蝇有上述优势，也因为Morgan小组慷慨地向世界各地的研究者提供各种原种，果蝇迅速成为遗传研究的好材料。100多年来，不仅是遗传学家，生物学各个领域的研究者对果蝇进行了方方面面的研究，使果蝇成为目前了解得最为深入的物种。有关信息不断积累，实验技术也不断丰富与完善，发展了一系列有效的染色体、细胞、生化、分子生物学、基因组学方面的技术与方法，如基因的定点敲除，嵌合体分析等；制备了大量的突变体；筛选了大量的表型标记、具有特定特征的染色体及分子标记；2000年果蝇全基因组测序完成，使发现新基因、研究基因的功能等变得相对简单。如此丰富的知识与技术，使果蝇成了一个很好的平台，遗传学者对遗传学问题进行纵深研究，而生物学许多分支学科，如细胞生物学、发育生物学、神经生物学等，也可借助这些知识与技术研究自己领域中的问题。
在此次实验中，我们以果蝇为材料，完成一系列杂交实验。果蝇的红眼（W）对白眼（w）是显性，长翅（M）对小翅（m）是显性，直刚毛（Sn）对焦刚毛（sn）是显性，控制这三对相对性状的基因都位于X染色体（Ⅰ号染色体）上；灰身（E）对黑檀体（e）是显性，控制这对相对性状的基因位于Ⅲ号染色体上；长翅（Vg）对残翅（vg）是显性，控制这对相对性状的基因位于Ⅱ号染色体上。6号突变体果蝇突变类型是白眼（w）、小翅（m）、焦刚毛（sn），14号突变体果蝇突变类型是黑檀体（e）和残翅（vg）。此次实验我们选用6号突变体果蝇和14号突变体果蝇，通过正反交实验来验证分离规律、自由组合规律、伴性遗传规律、基因连锁互换规律和基因上位效应。
2． 材料和方法
2.1 材料、试剂和器材
实验材料：6号和14号突变型雌雄果蝇若干 实验试剂：乙醚、果蝇培养基
实验器材：实体显微镜、洁净的白瓷板、小毛笔、麻醉瓶、酒精棉球、酒精灯、火柴、培养皿、标签、恒温培养箱、培养瓶、滤纸条若干、尸体盛留器或小垃圾桶、记录本 2.2 方法
2.2.1确定实验方案 2.2.2收集处女蝇
在做杂交实验6～8小时前，选择生长较好、含蛹较多的果蝇培养瓶，将瓶中的所有成蝇都放飞。8小时内，瓶中生长出的雌蝇均尚未发生交配，这是我们需要的处女蝇。收集的处女蝇要求羽化后8～12h不交配，两天内不产卵。
2.2.3 第一周接种和培养
（1）按所设计的杂交组合，分别将收集到的处女蝇麻醉，将处理好的雌雄果蝇分出性别并确认性状正确后，每一个培养瓶中放入2～3只不同性别的果蝇，在培养瓶上贴好标签，注明杂交内容、日期、实验者。
（2）25℃下恒温培养。在接种前几天应观察培养基是否发霉，如发现霉斑，应立即更换培养瓶。
2.2.4 第二周淘汰亲本
7～8天后蛹变黑时，放飞成蝇（记录日期），即放飞种蝇。 2.2.5 第三周观察记录F1代果蝇
7～8天后观察F1代果蝇，记录F1代果蝇的性状，统计数字，选出5～6对雌雄蝇做兄妹交。
2.2.6 第四周淘汰F1代果蝇 7～8天后放飞F1代果蝇。
2.2.7 第五周观察记录F2代果蝇和分析实验结果
将所有F2代果蝇麻醉，仔细观察、统计不同表现型果蝇的数目。为使实验结果的统计分析更为准确，要求观察的的样本群体尽可能的大。按照所设计的杂交组合，提出理论假设并根据实验结果进行?检验。
23．结果
（1）果蝇的红眼（W）对白眼（w）是显性，长翅（M）对小翅（m）是显性，直刚毛（Sn）对焦刚毛（sn）是显性，控制这三对相对性状的基因都位于X染色体（Ⅰ号染色体）上；灰身（E）对黑檀体（e）是显性，控制这对相对性状的基因位于Ⅲ号染色体上；长翅（Vg）对残翅（vg）是显性，控制这对相对性状的基因位于Ⅱ号染色体上。6号突变体果蝇突变类型是白眼（w）、小翅（m）、焦刚毛（sn），14号突变体果蝇突变类型是黑檀体（e）和残翅（vg）。此次实验我们选用6号突变体果蝇和14号突变体果蝇，通过正反交实验来验证分离规律、自由组合规律、伴性遗传规律、基因连锁互换规律和基因上位效应。
实验中正交组是14♀果蝇和6♂果蝇进行杂交，实验过程中的果蝇的基因型和表现型如下所示：
P
eevgvgXW MSnXW MSn×EEVgVgXw m snY
14♀6♂
黑檀体红眼残翅直刚毛灰身白眼小翅焦刚毛
F1
EeVgvgXW MSnXw m sn×EeVgvgXW MSnY
灰身红眼长翅直刚毛灰身红眼长翅直刚毛
自由交配
F2
18 E_Vg_XW MSnX—9 E_Vg_XW MSnY
灰身红眼长翅直刚毛♀灰身红眼长翅直刚毛♂
9 E_Vg_Xw m snY 6 E_vgvgXW MSnX— 灰身白眼小翅焦刚毛♂灰身红眼残翅直刚毛♀
3 E_vgvgXW MSnY 3 E_vgvgXw m snY 灰身红眼残翅直刚毛♂灰身白眼（小或残翅，待定）焦刚毛♂
6eeVg_XW MSnX—3eeVg_XW MSnY 黑檀体红眼长翅直刚毛♀黑檀体红眼长翅直刚毛♂
3eeVg_Xw m snY2eevgvgXW MSnX—
黑檀体白眼小翅焦刚毛♂黑檀体红眼残翅直刚毛♀
1eevgvgXW MSnY1eevgvgXw m snY
黑檀体红眼残翅直刚毛♂黑檀体白眼（小或残翅，待定）焦刚毛♂
实验中反交组是6♀果蝇和14♂果蝇进行杂交，实验过程中的果蝇的基因型和表现型如下所示：
P
EEVgVgXw m snXw m sn×eevgvgXWMSnY
6♀14♂
黑檀体红眼残翅直刚毛黑檀体红眼残翅直刚毛
F1
EeVgvgXW MSnXw m sn×EeVgvgXw m snY 灰身红眼长翅直刚毛灰身白眼小翅焦刚毛
自由交配 F2
9E_Vg_XW MSnXw m sn9E_Vg_Xw m snXw m sn
灰身红眼长翅直刚毛♀灰身白眼小翅焦刚毛♀
9E_Vg_XW MSnY9 E_Vg_Xw m snY
红眼长翅直刚毛♂灰身白眼小翅焦刚毛♂
3 E_vgvgXW MSnXw m sn3E_vgvgXw m snXw m sn
灰身红眼残翅直刚毛♀灰身白眼（小或残翅，待定）焦刚毛♀
3E_vgvgXW MSnY3E_vgvgXw m snY 灰身红眼残翅直刚毛♂灰身白眼（小或残翅，待定）焦刚毛♂
3 eeVg_XW MSnXw m sn3eeVg_Xw m snXw m sn
黑檀体红眼长翅直刚毛♀黑檀体白眼小翅焦刚毛♀
3eeVg_XW MSnY3eeVg_Xw m snY
黑檀体红眼长翅直刚毛♂黑檀体白眼小翅焦刚毛♂
1eevgvgXW MSnXw m sn1eevgvgXw m snXw m sn
黑檀体红眼残翅直刚毛♀黑檀体白眼（小或残翅，待定）焦刚毛♀
1eevgvgXW MSnY1eevgvgXw m snY
黑檀体红眼残翅直刚毛♂黑檀体白眼（小或残翅，待定）焦刚毛♂
（2）具体的实验操作过程如下所示： 3月30日
取4个果蝇培养管，向其中放入14♀果蝇（处女蝇）和6♂果蝇，这4个果蝇管是正交F1代果蝇培养管。管Ⅰ中放入14♀果蝇1只和6♂果蝇1只，管Ⅱ中放入14♀果蝇1只和6♂果蝇1只，管Ⅲ中放入14♀果蝇1只和6♂果蝇1只，管Ⅳ中放入14♀果蝇1只和6♂果蝇2只。
另取4个果蝇培养管，向其中放入6♀果蝇（处女蝇）和14♂果蝇，这4个果蝇管是反交F1代果蝇培养管。管Ⅰ中放入6♀果蝇1只和14♂果蝇2只，管Ⅱ中放入6♀果蝇1只和14♂果蝇1只，管Ⅲ中放入6♀果蝇1只和14♂果蝇2只，管Ⅳ中放入6♀果蝇1只和14♂果蝇2只。
4月3日和5日
检查这8个果蝇培养管中培养基是否长菌和果蝇生长情况。有些果蝇培养管中培养基长菌，则将该管果蝇转移到一个新果蝇培养管中。有些果蝇培养管中果蝇死亡，将活果蝇转移到同实验组的其他管中。另外观察到果蝇培养管中有卵后便可以拔开果蝇培养管管口塞将亲本果蝇放飞。
4月9日
从4月9日开始上述果蝇培养管中陆续有F1代果蝇从蛹壳中羽化。建立“正交A管”、“正交B管”、“正交C管”等和“反交a管”、“反交b管”、“反交c管”等一系列正反交F2代果蝇培养管，将羽化得到的F1代果蝇放入这些果蝇培养管中。
反交a管中加入果蝇2♀，目前a管中果蝇有2♀。 反交c管中加入果蝇1♀，目前c管中果蝇有1♀。 4月10日
反交a管中加入果蝇2♂，目前a管中果蝇有2♀2♂。 反交b管中加入果蝇2♀2♂，目前b管中果蝇有2♀2♂。 反交c管中加入果蝇1♀，目前c管中果蝇有2♀。
反交d管中加入果蝇1♀1♂，目前d管中果蝇有1♀1♂。 反交e管中加入果蝇2♀，目前e管中果蝇有2♀。 4月11日
反交c管中加入果蝇2♂，目前c管中果蝇有2♀2♂。 反交f管中加入果蝇2♀2♂，目前f管中果蝇有2♀2♂。 反交g管中加入果蝇2♀2♂，目前g管中果蝇有2♀2♂。 反交h管中加入果蝇2♀1♂，目前h管中果蝇有2♀1♂。 反交i管中加入果蝇2♀2♂，目前i管中果蝇有2♀2♂。 反交j管中加入果蝇2♀，目前j管中果蝇有2♀。 4月12日
正交A管中加入果蝇2♀1♂，目前A管中果蝇有2♀1♂。 正交B管中加入果蝇2♀，目前B管中果蝇有2♀。 正交C管中加入果蝇1♀，目前C管中果蝇有1♀。 反交j管中加入果蝇2♂，目前j管中果蝇有2♀2♂。 反交k管中加入果蝇3♀3♂，目前k管中果蝇有3♀3♂。 反交l管中加入果蝇2♀3♂，目前l管中果蝇有2♀3♂。 反交m管中加入果蝇3♀3♂，目前m管中果蝇有3♀3♂。 反交n管中加入果蝇3♀3♂，目前n管中果蝇有3♀3♂。
反交o管中加入果蝇3♀4♂，目前o管中果蝇有3♀4♂。 4月13日
正交B管中加入果蝇1♂，目前B管中果蝇有2♀1♂。 正交C管中加入果蝇1♀1♂，目前C管中果蝇有2♀1♂。 正交D管中加入果蝇2♀2♂，目前D管中果蝇有2♀2♂。 正交E管中加入果蝇2♀，目前E管中果蝇有2♀。
正交F管中加入果蝇4♀1♂，目前F管中果蝇有4♀1♂。
反交F1代果蝇管中有果蝇4♀4♂未放入F2代果蝇管，弃掉此8只果蝇。 4月14日
正交G管中加入果蝇2♀1♂，目前G管中果蝇有2♀1♂。之后G管培养基长菌，没有繁殖出F2代果蝇，弃掉G管，弃管具体时间未记录。
正交H管中加入果蝇2♀2♂，目前H管中果蝇有2♀2♂。 正交I管中加入果蝇2♀2♂，目前I管中果蝇有2♀2♂。 正交J管中加入果蝇2♀2♂，目前J管中果蝇有2♀2♂。 正交K管中加入果蝇2♀2♂，目前K管中果蝇有2♀2♂。
正交F1代果蝇管中有果蝇8♀未放入F2代果蝇管，弃掉此8只果蝇。 反交F1代果蝇管中有果蝇6♀5♂未放入F2代果蝇管，弃掉此11只果蝇。 反交d管和反交e管培养基长菌，将F1代果蝇移到一个新管中。 4月15日
正交A管培养基长菌，将F1代果蝇移到新的管中。
正交E管中加入果蝇1♀2♂，目前E管中果蝇有3♀2♂。 正交L管中加入果蝇1♀3♂，目前L管中果蝇有1♀3♂。 正交M管中加入果蝇1♀2♂，目前M管中果蝇有1♀2♂。
反交F1代果蝇管中有果蝇5♀4♂未放入F2代果蝇管，弃掉此9只果蝇。 4月17日
正交L管培养基长菌，将F1代果蝇移到一个新管中，并将此管标记为“正交L新”管。两个果蝇管同时培养。
正交F1代果蝇管中有果蝇4♀4♂未放入F2代果蝇管，弃掉此8只果蝇。 反交F1代果蝇管中有果蝇7♀3♂未放入F2代果蝇管，弃掉此10只果蝇。 4月18日
反交a管、反交c管、反交d管、反交j管、反交k管、反交m管放飞F1代果蝇。 4月19日
正交F1代果蝇管中有果蝇6♀7♂未放入F2代果蝇管，弃掉此13只果蝇。 反交g管、反交i管、反交n管、反交o管放飞F1代果蝇。
反交F1代果蝇管中有果蝇2♀3♂未放入F2代果蝇管，弃掉此5只果蝇。 4月20日
正交F1代果蝇管中有果蝇2♀3♂未放入F2代果蝇管，弃掉此5只果蝇。 反交f管、反交h管、反交l管放飞F1代果蝇。
反交F1代果蝇管中有果蝇1♂未放入F2代果蝇管，弃掉此1只果蝇。 4月22日
正交F1代果蝇管中有果蝇5♀5♂未放入F2代果蝇管，弃掉此10只果蝇。 4月23日
正交B管、正交C管、正交D管、正交E管、正交F管、正交H管、正交I管、正交J管、正交K管、正交M管放飞F1代果蝇。