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实验四：果蝇的杂交姓名：许哲同组者：李永久班级：生科08级学号：200805140167实验时间：周二下午摘要经典遗传学的三大遗传定律分别是：分离定律，自由组合定律和连锁与交换规律。果蝇具有生活史短、繁殖率高、饲养简便等特点，是研究遗传学的好材料，尤其在基因分离、连锁、交换等方面，对果蝇的研究更是广泛而充分。本次通过自行设计实验方案，观察后代中果蝇的各种性状，结合各种统计处理方法，从而证明这三大定律。1．引言孟德尔定律是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（lawofsegregation）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：分离定律图示自由组合定律（theLawofIndependentAssortment）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）图二：自由组合定律图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。孟德尔遗传规律在实践中的一个重要应用就是在植物的杂交育种上。在杂交育种的实践中，可以有目的地将两个或多个品种的优良性状结合在一起，再经过自交，不断进行纯化和选择，从而得到一种符合理想要求的新品种。伴性遗传（sex－linkedinheritance）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-pointtestcross）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。2．实验材料2.1试验材料2.1.1用具显微镜，麻醉瓶，白色硬纸板，小毛笔或解剖针，培养瓶，标签、恒温培养箱、解剖镜2.1.2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）2.1.3药品乙醚，乙醇，培养基2.2试验方法2.2.1试验设计第一周：1.首先要进行实验的设计，因为我们实验的目的是分别验证三种不同的遗传方式（自由组合，伴性遗传和基因的连锁交换），所以我们要选取不同的果蝇组合进行杂交。因为6号果蝇既是白眼突变型的果蝇，又是三隐性突变型的个体（小翅、焦刚毛、白眼），所以我们组用它和18号野生型同时来验证伴性遗传和基因的连锁交换。用14号（檀黑体、残翅）与18号野生型来验证自由组合。具体组合方式如下表所示：表一：亲本果蝇组合类型项目自由组合定律伴性遗传基因的连锁与交换亲本18号（灰身，长翅）18号（红眼）18号（红眼、长翅、直刚毛）14号（檀黑体、残翅）6号（白眼）6号（白眼、小翅、焦刚毛）2.将2只野生型雌蝇分别与表格中对应的亲本组合类型的雄蝇2只放入新的培养管中，并贴上标签，写上杂交组合、实验时间、实验者的姓名等内容。3.相同操作进行反交实验。将培养瓶置于25C下培养一周。第二周：4.将培养瓶中所有亲本蝇清除，继续培养一周，并配置新的培养基，以备第三周用。第三周：5.观察并记录正反交组合中F1的性状。6.从正反交组合中的F1中各挑选出两对果蝇，放入一个新的培养瓶，贴上标签，在25C下继续培养。第四周：7.将培养瓶中所有亲本蝇清除后，继续培养一周。第五周8.当F2代果蝇数目足够时，将成蝇全数麻醉至死，倾倒在白色硬纸板上，用解剖镜观察果蝇的不同性状，分别统计并记录数据。3．结果3.1数据记录表二：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2125数目513F2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43151232615164比例125418.5441表三：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383200数目560044比例1916//比例14//11F2数目4719022数目21181621F2表型本组数据实验室数据红眼长翅直刚毛81503白眼小翅焦刚毛33234白眼小翅直刚毛222红眼长翅焦刚毛318红眼小翅直刚毛19171白眼长翅焦刚毛866白眼小翅直刚毛1186红眼小翅焦刚毛7433.2结果分析3.2.1自由组合定律3.2.1.1图谱分析18号灰身长翅（AABB）14号檀黑残翅（aabb）P:AABB（灰身长翅）×aabb（檀黑残翅）F1:AaBb(灰身长翅)自交F2：AABBAaBBAABbAaBbaaBBaaBbAAbbAabbaabb灰身长翅檀黑长翅灰身残翅檀黑残翅理论比值：9：3：3：1实际正交数量：4315123比值：9：3.75：3：0.75反交数量：26151614比值：9：5：5.3：4.73.2.1.2适合度测验由上面我们的分析可以看出，最后我们的出来的比例与理论的比例有一定的偏差，那么实得比数与理论比数是否适合呢？我们需要进行适合度测验。表四：18号果蝇与14号果蝇杂交的单因子适合度测验正交基因体色基因（A/a）翅型基因（B/b）表型灰身檀黑合计长翅残翅合计实得数551873581573预期数54.7518.257354.7518.2573χ20.004570.771P0.50—0.95(0.05)0.1—0.5(0.05)反交基因体色基因（A/a）翅型基因（B/b）表型灰身檀黑合计长翅残翅合计实得数422971413071预期数53.2517.757153.2517.7571χ29.50711.272P0.010.01表五：18号果蝇与14号果蝇杂交的双因子适合度测验表型合计正交灰身长翅檀黑长翅灰身残翅檀黑残翅实得数431512373预期数411414473χ20.705反交P（n=3）0.50—0.95(0.05)实得数2615161471预期数401313571χ221.425P(n=3)0.013.2.1.3分析对于以上的结果，我们首先进行了图谱分析。在我们的分析中，体色和翅型是两对独立的基因，他们能够进行自由组合定律。对于每对基因来说，自身遵守分离定律。但是针对比例来看，相差比较大，所以我们进一步进行适合度测验。以上我们进行了两侧适合度测验。单因子适合度测验主要是来验证分离定律，双因子适合度测验主要是来验证自由组合定律。针对以上的两次适合度测验，我们发现，正交的结果P值0.05，说明实验得到的数据与理论的数据相差不大，支持最初的假设。但是对于反交来说，得到的P值0.01，说明与最初假设相很大，不能够用基因的回交来说明。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，体色和翅型的分离比都不符合3:1，可能两个基因存在于某些有关于性别方面的连锁。2）数目少。因为我们整个实验果蝇总数都没有超过100只，所以对于这种适合度测验，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严重的误差。笔者认为，原因二的可能性更大一些。3.2.2伴性遗传3.2.2.1图谱分析18号红眼（XW）6号白眼(Xw)正交反交P：XWXW（雌红眼）×XwY（雄白眼）XwXw(雌白眼)×XWY（雄红眼）F1:XWXw(雌红眼)XWY（雄红眼）XWXw(雌红眼)XwY(雄白眼)理论：1：11：1实际：38（19）：32（16）56（14）：44（11）F2：XWXWXWXwXWYXwYXWXwXwXwXwYXWY雌红眼雄红眼雄白眼雌红眼雌白眼雄白眼雄红眼理论2：1：11：1：1：1实际47：19：2228：16：21：183.2.2.2适合度测验单从上面的分析中我们很难得出结论，所以我们再利用适合度测验来进一步分析。表六：伴性遗传的适合度测验红眼白眼合计正交F1表型雌雄雌雄实得数38320070预期数35350070χ20.514P（n=1）0.1—0.5(0.05)F2表型雌雄雌雄合