果蝇杂交试验.docx
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果蝇杂交试验
果蝇杂交实验
实验人：
实验时间：
实验地点：
前言
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。
本次通过实施已有实验方案，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。
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。
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。
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。
伴性遗传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（W）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。
1实验材料及方法
1.1实验材料
黑腹果蝇：
2＃品系（灰黄体身、红眼、残翅）
6＃品系（灰黄体身、白眼、小翅）
1.2实验用品
1.2.1器材
白瓷盘，麻醉瓶，培养瓶，双目显微镜，恒温培养箱、烧杯、镊子、棉塞，解剖针
1.2.2试剂
麦片、蔗糖、琼脂粉、丙酸、乙醚等
1.3培养基的配置
70ml水+0.85g琼脂+7g蔗糖→煮开至琼脂溶化→加入麦片糊（30ml冷水与8g麦片混匀）→煮开约3-5分钟，成粘稠的糊状→稍凉后加入1g酵母粉，0.4-0.5ml丙酸，混匀→分装，趁热塞上棉花塞
1.4实验流程
1.4.1果蝇的麻醉
将果蝇转至麻醉瓶中，滴数滴乙醚滴在麻醉瓶的棉塞上，塞紧瓶塞，略等1-2min，果蝇开始变得不活动，由瓶底跌落在瓶底，呈昏迷状态（附肢收缩，双翅紧贴背部）。
若在观察中果蝇苏醒了，需要再麻醉时，可滴几滴乙醚入再麻醉皿的滤纸上，立即扣住复苏的果蝇，数秒钟后继续观察。
当看到果蝇不动时，即可倒在白瓷板上观察性状与雌雄区别。
若其翅膀外展45度角时说明果蝇已死亡，因此要把握好麻醉时间，以自然停飞状态较好。
1.4.2原种培养
分别保留亲本于一培养瓶中，每2至4周更换一次培养基，控制温度为10～15℃，即为亲代保留培养。
1.4.3处女蝇的收集
果蝇雌性生殖器光具有受精囊，可保留交配所得的大量精子，能使大量的卵受精，因此作品系间杂交时，必须选用处女蝇，而雌蝇刚羽化后一般12h之后交配，因此在把培养瓶内的果蝇除去后，8h内所收集到的雌蝇必定为处女蝇。
当需要从亲本取出所需的果蝇材料时，转移至25℃温箱培养，并且当亲本培养瓶中出现第一个蛹后，除去所有成虫或转瓶培养，每隔9h观察一次，此时出现的果蝇进行性别判断，分离出来的雌蝇必然为处女蝇。
1.4.3果蝇杂交流程（2#♀╳6#♂和2#♂╳6#♀）
1.4.3.1杂交前步骤
首先每一培养瓶要贴好标签，注明品系、杂交情况、时间、班别及姓名。
分别取黑腹果蝇原种2#和6#于两个培养瓶中，并培养7～8d，当培养瓶出现第一个蛹后，分别将果蝇原种除去。
然后2#培养瓶每隔9h取一次处女蝇，超过9h的雌蝇除去不用，可保留雄蝇，将取出处女雌和雄性果蝇分别放置于两个培养瓶中，直到有6—7对处女蝇和6—7对雄性果蝇。
同样地6#培养瓶的取处女蝇和雄性果蝇操作与2#果蝇的取法一致。
1.4.3.2杂交步骤
杂交前确认两个品系的处女蝇内是否混有雄蝇，若有，则重新取处女蝇，同时雄性果蝇内是否混有雌蝇，若有，只需除去雌蝇，雄蝇可用于杂交实验。
将2#♀与6#♂放入同一个培养瓶中杂交培养，用同样的方法进行2#♂和6#♀的杂交培养。
出现第一个蛹后，将亲本除去，之后出现的成虫即为F1代，若想增加F1代数量，将亲本转瓶继续杂交培养。
然后统计F1代的性别、性状与数量，记录好各自的品系杂交名称。
再取F1代6-7对果蝇于新的培养瓶中做自交实验，出现第一个蛹后，将F1代除去，之后出现的成虫即为F2代，若需要增加F2代数量，同样地将F1代转瓶培养。
然后统计F2代的性别、性状与数量。
1.4.3.3杂交实验结果记录与处理
将分别对应的杂交品系形成的F1代与F2代列表归纳统计，用统计学原理与遗传学原理对数据进行分析、假设和判断，并进行X2测验。
2实验结果及分析
由于我们小组的果蝇反交数据不足，因此与其他小组进行数据合并，然后将果蝇杂交实验2#♀╳6#♂和2#♂╳6#♀的F1代和F2代的性别、性状和数量分别列表，见表2。
之后对正交（2#♂×6#♀）实验进行分析。
表2果蝇杂交实验结果
2#♂×6#♀（正交）
2#♀×6#♂（反交）
性状
F1
F2
F1
F2
雌
雄
雌
雄
雌
雄
雌
雄
红长
142
0
58
51
304
289
365
154
红小
0
0
47
49
0
0
0
60
红残
0
0
33
23
0
0
102
69
白长
0
0
55
47
0
0
0
52
白小
0
135
41
49
0
0
0
144
白残
0
0
32
27
0
0
0
46
合计
142
135
273
248
304
289
467
525
2.1一对因子杂交的结果及分析
2.1.1性状1（红白眼）
从实验数据中得，F1代中，正交中有红眼的性状出现，也有白眼出现，但反交只出现红眼，说明红眼为显性性状，白眼为隐性，且出现交叉遗传现象，故推断控制眼色的基因位于X染色体上，红眼基因以XW表示，白眼基因以Xw表示。
假设眼色以下遗传过程及推断出相应的表现型及比例，并利用卡方检验数据是否符合该遗传原理。
P6#♀XwXw（白眼）X2#♂XWY（红眼）
F1XWXw（红眼、雌），XwY（白眼、雄）
F2XWXw（红眼、雌），（XWY（红眼、雄），XwXw（白眼、雌），XwY（白眼、雄）
雌：
雄=1：
1，红眼：
白眼=1:
1
表3果蝇杂交眼色F2分离结果
红眼
白眼
实际观测数O
261
251
理论频数P
1/2
1/2
理论数E
256
256
O-E
5
-5
0.079
0.079
因其自由度为1，计算时需校正：
X2=0.079+0.079=0.1580.05，说明在0.05显著标准下理论值与实际值差异不显著，以上假设正确，实验结果与假设相符。
2.1.2性状2（长翅和小翅）
亲本的翅形为小翅和残翅，但后代中却出现长翅这种翅形，说明基因互作的存在。
无论正交反交F1代，均出现长翅，故长翅是显性性状，小翅是隐性性状，根据遗传学原理，控制长翅与小翅应位于性染色体上，长翅基因用XM表示，小翅基因用Xm表示。
亲本为6#♀（白眼、小翅）和2#♂（红眼、残翅），但后代中却出现长翅这种翅形，说明基因互作的存在。
根据以上的判断，控制长翅与小翅应位于性染色体上，长翅基因用XM表示，小翅基因用Xm表示。
假设其遗传过程如下图所示。
P6#♀XmXm（小翅）X2#♂XMY（残翅）
F1XMXm（长翅、雌），XmY（小翅、雄）
F2XMXm（长翅、雌），XMY（长翅、雄），XmXm（小翅、雌），XmY（小翅、雄）
1111
雌：
雄=1：
1，长翅：
小翅=1：
1
但由于vgvg隐性上位的作用使得部分长翅和部分小翅变成了残翅，所以得残翅中长翅：
小翅=1：
1。
长翅数量=211+57=268只，小翅数量=186+57=243
只。
表4
长翅
小翅
实际观测数O
268
243
理论频数P
1/2
1/2
理论数E
255.5
255.5
O-E
12.5
-12.5
0.564
0.564
因其自由度为1，计算时需校正：
X2=0.564+0.564=1.1280.05，说明在0.05显著标准下理论值与实际值差异不显著，以上假设正确，实验结果与假设相符。
2.1.3性状3（长翅和残翅）
控制三种翅形的基因间存在基因互作，但无论正反交中都有长翅的出现，故长翅应为显性性状，残翅应为隐性性状，控制它们的基因应位常染色体上，长翅基因用Vg表示，残翅基因用vg表示。
假设它的遗传过程如下图所示，并推断出相应的表现型及比例，并利用卡方检验数据是否符合该遗传原理。
P6#♀VgVg（小翅）X2#♂vgvg（残翅）
F1Vgvg（长翅或小翅）
F2Vg_（长翅或小翅），vgvg（残翅）
长翅：
残翅=3：
1
翅形的决定，由两个基因的控制，当Vg存在时，XM、Xm基因能正常表达，分别呈现长翅和小翅的性状，当vgvg存在时，XM基因不能表达，故出现残翅的性状，其具体的原因及过程将在两对因子杂交的结果及分析中阐明，所以实际上长翅的数量=长翅的数量+小翅的数量=211+186=397只。
表5
长翅
残翅
实际观测数O
397
115
理论频数P
3/4
1/4
理论数E
384
128
O-E
13
-13
0.407
1.221
因其自由度为1，计算时需校正：
X2=0.407+1.221=1.6080.05，说明在0.05显著标准下理论值与实际值差异不显著，以上假设正确，实验结果与假设相符。
2.2两对因子杂交的结果及分析
2.2.1性状1（眼色）和性状2（长小翅）的遗传分析
控制两性状的基因均位于性染色体，它们之间是连锁。
那么需通过测交试验进行基因定位，以确定它们之间的重组率，从而确定它们之间的距离，然而正交试验恰为测交，因而可以利用其后代计算重组率RF。
其遗传过程应为图3所示。
P6#♀（白眼、小翅）XwmXwmX2#♂（红眼、残翅）XWMY
F1XWMXwm（红长雌），XwmY（白小雄）
F2
配子
XWM
Xwm
XWm
XwM
Xwm
XWMXwm（红长）
XwmXwm（白小）
XWmXwm（红小）
XwMXwm（白长）
Y
XWMY（红长）
XwmY（白小）
XWmY（红小）
XwMY（白长）
正交中亲本型（红长、白小）：
重组型（红小、白长）=199:
201，设红残中红长的数量为x，则红小为56-x，而x/56-x=199:
201，求得x=28，即红残中亲本型有28只，重组型有28只。
同理，设白残中白小数量为x，则白长数量为59-x,x/59-x=199:
201，求得x=29，即白残中亲本型有29只，重组型有30只。
经校正后，亲本型数量应为199+28+29=256只，重组型数量:
201+28+30=259只。
那么，
RF（w-m）=重组型/（重组型+亲本型）=259/515x100%=50.29%
=0.022
2.2.2性状1（眼色）和性状3（长残翅）的遗传分析
控制眼色的性状在性染色体上，红眼基因以XW表示，白眼基因以Xw表示，而控制长残翅的基因位于常染色体上，长翅基因用Vg表示，残翅基因用vg表示。
红眼长翅=红眼长翅+红眼小翅，白眼长翅=白眼长翅+白眼小翅，所以红眼长翅数量=109+96=205只，白眼长翅=102+90=192只，其原因是含有长翅基因的果蝇由于基因互作却表现为小翅。
假设其遗传过程如下，并利用卡方检验：
P6#♀（白眼、小翅）XwXwVgVgX2#♂（红眼、残翅）XWYvgvg
F1XWXwVgvg（红长、雌），XwYVgvg（白小、雄）
F2XWXwVg_（红长）XWYVg_（红长）XwXwVg_（白长）XwYVg_（白长）
3333
XWXwvgvg（红残）XWYvgvg（红残）XwXwvgvg（白残）XwYvgvg（白残）
1111
表6
红长
白长
红残
白残
实际观测数O
205
192
56
59
理论频数P
3/8
3/8
1/8
1/8
理论数E
192
192
64
64
O-E
13
0
-8
-5
0.880
0.000
1.000
0.391
其自由度=子代类型数-1=4-1=3，计算时无需校正：
X2=0.880+0.000+1.000+0.391=2.2710.05，说明在0.05显著标准下理论值与实际值差异不显著，以上假设正确，实验结果与假设相符。
2.2.3性状2（长小翅）和性状3（长残翅）的遗传分析
控制性状2和性状3的基因间存在基因互作，亲本6#♀和2#♂控制翅形的基因：
6#♀（小翅）XmXmVgVg，2#♂（残翅）XMYvgvg，则F1的基因型应为XMXmVgvg（长翅、雌），XmYVgvg（小翅、雄），控制性状2和性状3的基因间的基因互作应为隐性上位，当vgvg存在时，XM基因不能表达，故出现残翅的性状，当Vg存在时，XM、Xm基因能正常表达，分别呈现长翅和小翅的性状。
P6#♀（小翅）XmXmVgVgX2#♂（残翅）XMYvgvg
F1XMXmVgvg（长翅、雌），XmYVgvg（小翅、雄）
F2XMXmVg_（长翅）XMYVg_（长翅）XmXmVg_（小翅）XmYVg_（小翅）
3333
XMXmvgvg（残翅）XMYvgvg（残翅）XmXmvgvg（残翅）XmYvgvg（残翅）
1111
由于基因互作，含有Vg基因的果蝇在XmXmVg_和XmYVg_这两种基因型中却表现为小翅，所以真正的长翅果蝇数量应为长翅果蝇及小翅果蝇之和。
表7
长翅
小翅
残翅
实际观测数O
211
186
115
理论频数P
3/8
3/8
1/4
理论数E
192
192
128
O-E
19
-6
-13
1.880
0.188
1.320
其自由度=子代类型数-1=3-1=2，计算时无需校正：
X2=1.880+0.188+1.320=3.3880.05，说明在0.05显著标准下理论值与实际值差异不显著，以上假设正确，实验结果与假设相符。
2.3三对因子杂交的结果及分析
三对因子的杂交过程应为
P6#♀（白眼、小翅）XwmXwmVgVgX2#♂（红眼、残翅）XWMYvgvg
F1XWMXwmVgvg（红长、雌），XwmYVgvg（白小、雄）
F2
XWMXwmVg_（红长）XWMYVg_（红长）XwmXwmVg_（白小）XwmYVg_（白小）
XWMXwmvgvg（红残）XWMYvgvg（红残）XwmXwmvgvg（白残）XwmYvgvg（白残）
XWmXwmVg_（红小）XWmYVg_（红小）XwMXwmVg_（白长）XwMYVg_（白长）
XWmXwmvgvg（红残）XWmYvgvg（红残）XwMXwmvgvg（白残）XwMYvgvg（白残）
由遗传过程得知，F2中出现红长、白小、红小、白长、红残及白残共六种表现型，与实验结果相符。
vgvg的存在是正常的XM或Xm无法表达，从而出现了残翅这种性状。
而红小、白长性状的出现是因为控制眼色的基因与控制长小翅的基因之间发生了重组，它们均在性染色体上是连锁的，其过程符合连锁定律。
3结论与讨论
控制眼色的基因位于X染色体上，其中红眼为显性，白眼为隐性，红眼基因以XW表示，白眼基因以Xw表示。
在基因型为6#♀XwXw（白眼）与2#♂XWY（红眼）杂交后代中，F2代基因型及表型有XWXw（红眼、雌），XWY（红眼、雄），XwXw（白眼、雌），XwY（白眼、雄），其中雌：
雄=1：
1，红眼：
白眼=1:
1。
从控制翅形的基因上分析得出，表现型有长翅，小翅和残翅，其中长翅和小翅，长翅和残翅分别为两对相对性状。
对于性状长翅和小翅，长翅是显性性状，小翅是隐性性状，控制长翅与小翅应位于性染色体上，长翅基因用XM表示，小翅基因用Xm表示。
对于性状长翅和残翅，长翅应为显性性状，残翅应为隐性性状，控制它们的基因应位常染色体上，长翅基因用Vg表示，残翅基因用vg表示。
之所以会有残翅的出现，是因为长翅——小翅——残翅间由于vgvg隐性上位，会掩盖长翅基因XM与小翅基因Xm的表达，从而导致残翅性状的出现，只有当Vg_存在时，长翅基因XM与小翅基因Xm才能正常表达。
因此在果蝇这三对性状的分析中，亲本6#♀（白眼、小翅）XwmXwmVgVg与2#♂（红眼、残翅）XWMYvgvg杂交，后代有6中表现型，16种基因型，分别为XWMXwmVg_（红长），XWMYVg_（红长），XwmXwmVg_（白小），XwmYVg_（白小），XWMXwmvgvg（红残），XWMYvgvg（红残），XwmXwmvgvg（白残），XwmYvgvg（白残），XWmXwmVg_（红小），XWmYVg_（红小），XwMXwmVg_（白长），XwMYVg_（白长），XWmXwmvgvg（红残），XWmYvgvg（红残），XwMXwmvgvg（白残），XwMYvgvg（白残）。
4体会与建议
整个实验过程历时一个多月，在这一个多月中，进行了取处女蝇、亲本杂交、F1自交、统计F1、F2数量和性状的实验过程。
在该实验过程中，取处女蝇较为艰难的，因为一开始对果蝇的性状的区别不是很会，因此使这一步的进行较为困难。
取处女蝇这一步中历时比较长，必须在果蝇出蛹8h内将雌雄果蝇分开
其实在整个过程中感觉非常累，因为在做该果蝇综合实验的同时，还要兼顾微生物综合实验，经常在这两个实验之间穿梭。
由于是两个班级一起进行的，所以有时在做这个实验时会因为人多而感到拥挤。
有时会因为显微镜数量少、档次低，导致视野比较模糊，增加了鉴别雌雄果蝇的难度，大大降低了取处女蝇的速度。
在统计F1、F2数量和性状的过程中也遇到不少问题，在区分长、小翅时很难区分，不过在后来区分得多了，也渐渐地比较容易区分了。
这其中有很多因为一开始不熟识而造成很多困难，最典型的是对果蝇进行转瓶时由于不熟练导致很多果蝇飞走。
第一次饲养果蝇，开始时感觉这么复杂和漫长的实验是一个很大的担心。
但是通过配培养基和随后的杂交等一系列的实验过程，我们越来越熟悉操作，感觉越来越得心应手。
渐渐地我们开始有些享受这一个长时间的实验，同时也在心里默默的感谢我们饲养的果蝇短暂的生命给我们带来的成果。
实验过程长，要求也高。
通过自己的全力以赴和与同伴的合作，我们最终完成了实验，我对自己的实验技能更加有信心，也体会到合作是一件多美好的事情。
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