实验一 普通果蝇形态与生活史观察

实验一 普通果的形态、生活史观察 实验日期：2014 年 3 月 12 日 19:00-22:25 温度：19 压强：82.76Kpa 班级：12 生物技术 姓名：熊东 学号：20120322210 一、目的 1了解果蝇生活史中各个不同阶段的形态特点；区别雌雄果蝇以 及几种常见突变类型的主要性状特征；掌握实验果蝇的饲养、管理 及实验处理方法和技术。 2掌握果蝇的基本特征及鉴别雌、雄果蝇的方法，熟悉常见突变 型；了解果蝇生活周期特征及各阶段的形态变化。 3掌握实验果蝇的杂交技术，并学会记录交配结果和掌握统计处 理方法。 4掌握果蝇的麻醉方法，熟悉使用体视显微镜观察果蝇的形态特 征。 二、原理 果蝇（fruit fly）是双翅目昆虫，属果蝇属，广泛存在于温带 及热带地区，主食为腐烂水果中的酵母菌约有 2500 个种。通常用作 遗传学实验材料的是黑腹果蝇。用果蝇作为实验材料有许多优点： 1. 饲养容易。在常温下，以玉米粉等作饲料就可以生长，繁殖。 2. 生长迅速。十二天左右就可完成一个世代，每个受精的雌蝇可产 卵 400500 个，因此在短时间内就可获得大量的子代，便于遗传学 分析。 3. 染色体数少。只有 4 对。 4. 唾腺染色体制作容易。横纹清晰，是细胞学观察的好材料。 5. 突变性状多，而且多数是形态突变，便于观察。 6.果蝇的生活史：果蝇是完全变态昆虫，它的生活史包括卵、幼虫、 蛹及成虫四个发育时期。 7.果蝇的生活周期长短与温度有密切关系。一般来说，30以上温 度能使果蝇不育或死亡，低温能使生活周期延长，生活力下降，一 般在 20-25下培养最为合适。在适宜的温度下，大约经过 10-15 天即可繁殖一代。 8.果蝇染色体组成 果蝇为二倍体 2n8。核内有丝分裂：不涉及细胞分裂和核分裂的 染色体分裂方式。体联会：一些特殊的体细胞中（如果蝇唾腺细胞） 的染色体经多次复制却不分开，依旧紧密地排列在一起就象减数分 裂中的联会现象一样。染色体组：来自二倍体生物的正常配子的所 有染色体。连锁群：来自配子中的每条染色体及其携带的基因。雌 雄基因平衡理论：对果蝇而言，X 染色体上有决定雌性的基因，常 染色体上有决定雄性的基因存在，其比值决定果蝇的雌或雄，Y 染 色体只与育性有关，而与性别无关。 9.果蝇的性别决定 果蝇的性别决定为 XY 型，Y 染色体在性别决定上不起作用，只 与育性有关。含有 Y 染色体，可产生正常的配子，不含 Y 染色体， 则配子不育。性别决定与性比值（性指数）有关。 X/A=1 则为雌性；X/A=0.5 则为雄性。 X/A1，为超雌；X/A0.5，则为超雄；0.5X/A1 则为中间 性。 雌雄基因平衡理论：果蝇 X 染色体上有很多雌性基因，常染色体 上有很多雄性基因，Y 染色体上很少或没有与性别决定有关的基因， 因此性别决定于基因的平衡。 10.果蝇的连锁群 X 染色体上有 141 个基因；第 2 染色体上有 228 个基因；第 3 染 色体上有 156 个基因；第 4 染色体上有 12 个基因。 11.果蝇的研究发展 自二十世纪初至二十世纪三十年代，果蝇作为遗传学实验材料 就被广泛的应用。不仅验证了孟德尔的分离规律、自由组合规律， 还发现了性连锁遗传。特别是 1910 年果蝇白眼突变体的发现，通 过设计的伴性遗传实验，证明了控制白眼性状的基因是座落于 X 染 色体上，在 1916 年摩尔根的学生 Bridges 设计的 X 染色体不分开 实验，无可辩驳地证明了基因是在 X 染色体上，从而建立了摩尔根 的基因的染色体学说，即基因在染色体上并呈直线排列。 性连锁遗传的发现，推进了常染色体遗传的研究，从而建立了 连锁和互换规律，使基因定位和连锁群的建立得到空前的发展，使 得经典遗传学得到完整的说明和证实。 Muller 用 X 射线诱变果蝇，得到了大量的染色体数量变异、结 构变异和基因突变，研究者们设计了大量的、有说服力的，非常严 密的实验，不仅能把突变体检出，还找到了控制某性状的遗传物质 在染色体上的对应位置，以至后来的发育遗传学，分子遗传学等的 研究也是以果蝇为实验材料，推动了现代遗传学的发展。 由此可知，经典遗传学的建立，除了孟氏的豌豆实验外，果蝇实验 也是决定性的基础实验。不仅验证了三大规律，还给人以实验方法、 实验设计等方面的启迪和思考。对学生的学习是很有利的。 三、试剂、设备、材料 试剂：玉米粉，琼脂，白糖，丙酸，香蕉、酵母粉，果蝇培养基， 乙醚等。 设备：高压灭菌锅，电子天平，微波炉，培养管，搪瓷缸，纱布、 药棉，记号笔，胶圈、棉线，双目解剖镜、放大镜、小镊子、麻醉 瓶、白瓷板、新毛笔等。 材料：黑腹果蝇。 四、步骤 (1)、玉米饲料培养基的配制方法如下: 1、取应加水量的一半，加入琼脂 1.5g 煮沸搅拌融化； 2、加入白糖 13.5g； 3、取另一半水将玉米粉调成糊状，加入到琼脂水中搅拌煮成糊状； 4、加入 0.5ml 丙酸搅拌； 5、分装入培养瓶 ，大约 2cm 高，塞上棉塞； 6、高压灭菌，15 磅/cm 2，20 分种，冷却后加入酵母及灭菌的栖息 纸。刚配制完的培养基放凉后在瓶壁上会有许多水滴，这时如果把 果蝇放进去，水滴可能将果蝇的翅膀粘住，为避免发生此事，可将 配好的培养基放在温箱内 23d，待水分蒸发后再使用，或用酒精 棉将瓶壁上的水分擦掉。 （2） 、果蝇的接种：选择 5 只雄果蝇和 5 只雌果蝇放入配制好的培 养基中进行培养，一般放在 20-25环境温度下培养最为合适。 （3）、果蝇生活史的观察记录：果蝇生活史分为卵 、一龄幼虫 、 二龄幼虫 、三龄幼虫 、蛹 和成虫 6 个时期。 果蝇生活史图片 卵 成熟的雌蝇交尾后（23d）将卵产在培养基的表层。 用解剖针的针尖在果蝇培养瓶内沿着培养基表面挑取一点培养基将 其置于载玻片上，然后滴上 1 滴清水，用解剖针将培养基展开后放 在显微镜低倍镜下仔细进行观察。果蝇的卵为椭圆形，长约 0.5mm，腹面稍扁平，前端伸出的触丝可使卵附着在培养基表层而 不陷入深层。 幼虫 果蝇的受精卵经过一天的发育即可孵化为幼儿虫。 幼虫在培养基内及瓶壁上都有，培养基内的幼虫一般要小一些。这 是因为果蝇的幼虫从一龄幼虫开始经两次蜕皮，形成二龄和三龄幼 虫，随着发育而不断长大，三龄幼虫往往爬到瓶壁上来化蛹，其长 度可达 45mm。幼虫一端稍尖为头部，黑点处为口器。幼虫在培 养基内和瓶壁上蠕动爬行。 蛹 幼虫经过 45d 的发育开始化蛹。一般附着在瓶壁上， 颜色淡黄。随着发育的继续，蛹的颜色逐渐加深，最后为深褐色。 在瓶壁上看到的几乎透明的蛹是已经羽化完而遗留的蛹的空壳。 成虫 刚羽化出的果蝇虫体较长，翅膀也没有完全展开， 体表未完全几丁质化所以成半透明透乳白色。随着发育，身体颜色 加深，体表完全几丁质化。羽化出的果蝇在 812h 后开始交配，成 体果蝇在 25条件下的寿命为 37d。 （4）、果蝇的形态观察：待果蝇成虫后进行形态观察记录。 1、果蝇麻醉方法： 果蝇具有以下一些特性：一是具有趋光性，二是喜欢向上爬。掌握 了这些特性，我们就能很方便地将果蝇转移到另外一个培养瓶中。 轻拍培养瓶，使果蝇落于培养瓶底部；右手两指取下培养瓶塞， 将培养瓶与麻醉瓶紧密对接； 左手握紧两瓶接口处，倒转使培养瓶向上；右手轻拍培养瓶将 果蝇震落到麻醉瓶中； 分开两瓶，将瓶盖各自盖好； 将麻醉瓶的果蝇轻拍到瓶底，迅速拔出塞子，滴上几滴乙醚， 重新塞上麻醉瓶，平放在桌面上（不能将培养瓶竖立，以免果蝇落 入培养基中不便取出）； 半分钟后，观察果蝇，不再爬动，并在瓶壁上站不稳，麻醉完 成。注意不能麻醉过度，如果果蝇的翅膀与身体呈 45o 角翘起，表 明麻醉过度，不能复苏而死亡。 补救措施：用一平皿，内贴一带乙醚的滤纸条，罩住果蝇进行麻醉 补救； 2.在体视显微镜下观察果蝇形态特征。 将果蝇麻醉后，在解剖镜下仔细辨认各种突变类型。与野生型果蝇 作对照，观察突变型果蝇的性状表现，如残翅、黑身、黄身、白眼 等。经过一段时间的练习，可以直接区别各种不同性状。 果蝇成虫的形态结构 野生型：头部有一对复眼，三个单眼和一对触角；胸部有三对足， 一对翅和一对平衡棒；腹部背面有黑色环纹，腹面有腹片，外生殖 器在腹部末端，全身有许多体毛和刚毛。体色灰，翅膀呈圆卵型， 静止时平放交叉重叠，长度约为腹部长度的两倍；眼睛颜色为砖红 色，饱满圆形；头胸部以及复眼的周围具有平直，先端略弯的长型 粗黑硬毛。性梳：果蝇只有雄体在第一对足的跗节基部有一黑色鬃 毛结构，形似一小梳，称为性梳。而雌体没有性梳。性梳的有无是 鉴别雌雄成蝇的可靠标志之一，只是需要放大后才易观察。 3.雌雄果蝇性别鉴别成虫雌雄的鉴别 用性梳的有无就可以很快将雌雄分开，在熟练操作几次后，就可以 不必借助解剖镜也能很快区分雌雄。在观察性梳时可以用解剖镜观 察，也可以用低倍显微镜观察。 雌雄果蝇图片 雄性 雌性 体 型 大 小 形态 腹部末端稍尖 腹部末端呈钝圆形 颜色 腹部末端色浅，腹部背面呈 5 条黑色条纹 腹部末端黑色，腹背 3 条条 纹，最后一条极宽，并延伸 到腹面，呈一明显黑斑 性梳 无 第一对足的跗节基部有性梳 腹部 6 个腹片 4 个腹片 性梳 没有性梳 第一对足的跗节基部有一黑 色鬃毛结构，形似一小梳 五、结果与分析 (1).培养环境温度是室内温度条件。 实验过程记录：接种日期：2014 年 3 月 10 日 -幼虫出现日期： 2013 年 3 月 15 日 -幼虫化蛹日期：2013 年 3 月 20 日。 果蝇化蛹和成虫的日期及数目统计 日期 年/月/ 日 温度 / 卵 /个 一龄幼 虫 /个 二龄幼 虫/个 三龄幼 虫/个 蛹/个 成虫/ 只 2014/3 /10 20 8 2014/3 /11 21 死亡 2 只 2014/3 /12 19 少量 死亡 1 只 2014/3 /13 20 多 死亡 3 只 2014/3 14 22 多 少量 2 2014/3 15 21.5 多 少量 量多 2 2014/3 /16 21 多 大量 大量 大量 2 2014/3 22 多 大量 大量 大量 3 2 /17 2014/3 /18 22.5 少量 大量 大量 大量 8 2 2014/3 /19 23 少量 大量 大量 大量 14 2 2014/3 /20 22 很少 少量 大量 大量 18 2 2014/3 /21 23 无 少量 少量 量多 23 8 (2).果蝇的各部形态的功能。 翅膀 是果蝇的运动器官，有利于果蝇到处寻找食物。 复眼 视觉传感器。由多个光感或多个红外传感器组成。可以 传感一条线或一个面的光值或红外线。 平衡棒 使果蝇在飞行中保持平衡，掌握飞行方向。 刚毛 刚毛起到固定支撑作用和辅助运动作用。 性梳 是一个决定雌雄果蝇的第二性征。性梳着生在雄果蝇的 第一对前足的第一个跗节上。只有雄果蝇有性梳。 腹片 保护果蝇免受环境伤害，的果蝇起保护支持作用。 六、讨论与结论 讨论: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。 果蝇生活周期以及各发育阶段的时间长短与温度关系十分密切。超 过 30，能使果蝇不育和死亡。温度降低，会使果蝇生活周期延长， 生活力降低。 一般在 20-25下培养最为合适。在适宜的温度下，大约经过 10-15 天即可繁殖一代。 最适培养温度 2025，温度越高，生长越快，但高于 30不育甚 至死亡。 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 4-5mm，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。 结论：本次实验果蝇繁殖数目少是因为室内温度变化差异较大导致 的，温度低于 25 则果蝇繁殖慢，温度高于 25 则导致果蝇死亡。 七、思考题 1、果蝇作为遗传学模式材料的优点有哪些？ 答：容易饲养，生活周期短； 繁殖能力较强，每只受精的雌虫约可产卵 400600 粒，因此 在短时间内可获得较大的子代群体，有利于遗传学分析； 突变类型多，研究得较清楚的突变已达 400 多个，且多数是 形态特征的变异，便于观察； 唾腺染色体较大因此，果蝇在遗传学研究中得到广泛应用， 积累了许多典型材料。 2、如何准确鉴定果蝇的雌雄个体？ 答：雌果蝇：体型大，末端尖，体色较淡。背面：环纹 5 节， 无黑斑。腹面：腹片 7 节。第一对足跗节基部无性梳。雄果蝇体型 小，末部多钝圆，体色较深。背面：环纹 7 节，延续到末端呈黑斑。 腹面：腹片 5 节。第一对足跗节基部有黑色鬃毛状性梳。腹部底部 为产卵管，腹部末端较尖,呈现圆锥状凸出。腹部背面有五条黑条纹， 腹部腹面有 6 个腹片，无性梳。 雄果蝇：个体较小，腹部末端较钝，腹部背面有三条黑条纹， 最后一条极宽，并延伸到腹面，腹部腹面有 4 个腹片，前腿跗节上 有性梳，雄果蝇腹部底部为交尾器，呈现黑色圆形外观。雄性果蝇 第一对足前端第二节有一对性梳。 3、简述果蝇的生活周期。 答：果蝇的生活史包括卵、幼虫、蛹、成虫四个连续的发育 阶段。 （1 ） 卵 ： 卵 白 色 ， 长 椭 圆 形 ， 长 约 0.5-0.7mm， 在 背 面 的 前 端 伸 出 一 对 触 丝 ， 它 能 使 卵 附 着 在 柔 软 的 食 物 上 ， 不 至 于 深 陷 到 食 物 中 去 。 ( 2)幼 虫 ： 一 龄 二 龄 三 龄 ， 幼 虫 从 卵 中 孵 化 出 来 后 ， 经 过 两 次 蜕 皮 到 第 三 龄 期 ， 体 长 可 达 4 5mm。 在 解 剖 镜 下 观 察 可 见 一 端 稍 尖 为 头 部 ， 并 且 有 一 黑 点 即 口 器 ， 稍 后 有 一 对 半 透 明 的 唾 腺 ， 每 条 唾 腺 前 有 一 条 唾 腺 管 向 前 延 伸 ， 然 后 会 合 成 一 条 导 管 通 向 消 化 道 。 神 经 节 位 于 消 化 道 前 端 的 上 方 。 (3)蛹 ： 幼 虫 生 活 七 天 左 右 即 化 蛹 ， 化 蛹 前 从 培 养 基 中 爬 出 附 在 瓶 壁 上 ， 渐 次 形 成 一 个 棱 形 的 蛹 。 起 初 颜 色 淡 黄 、 柔 软 ， 以 后 逐 渐 硬 化 ， 变 为 深 褐 色 ， 这 就 显 示 即 将 羽 化 了 。 (4)成 虫 ： 刚 羽 化 出 的 果 蝇 ， 身 体 狭 长 ， 翅 还 没 有 展 开 ， 身 体 较 白 嫩 ， 此 时 野 生 型 体 色 与 黑 檀 体 体 色 都 是 一 样 的 ， 没 有 多 大 区 别 。 不 久 ， 蝇 体 变 为 粗 短 椭 圆 形 ， 双 翅 展 开 ， 体 色 加 深 ， 如 野 生 型 果 蝇 的 体 色 成 为 灰 褐 色 ， 突 变 型 黑 檀 体 果 蝇 的 体 色 成 为 乌 黑 色 。 4.何谓培养基？消毒？灭菌？消毒灭菌的原理.方法是什么？ 培养基(Medium)是供微生物、植物和动物组织生长和维持用的人工 配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐(包括微量 元素)以及维生素和水等。有的培养基还含有抗菌素和色素。按所用 原料不同，可分为两类:应用肉汤、马铃薯汁等天然成分配制的，称 为天然培养基;应用化学药品配成并标明成分的，称为合成培养基或 综合培养基。化学试剂中的培养基，大多为合成培养基。由于液体 培养基不易长期保管，现在均改制成粉末。培养基由于配制的原料 不同，使用要求不同，而贮存保管方面也稍有不同。一般培养基在 受热、吸潮后，易被细菌污染或分解变质，因此一般培养基必须防 潮、避光、阴凉处保存。对一些需严格灭菌的培养基(如组织培养基)， 较长时间的贮存，必须放在 26。C 的冰箱内。 消毒（disinfection) 是指利用温和的物理化学因素抑制病原体繁 殖的手段。消毒有物理方法，化学方法及生物方法，但生物方法利 用生物因子去除病原体，作用缓慢，而且灭菌不彻底，一般不用于 传染疫源地消毒，故消毒主要应用物理及化学方法。 灭菌是指将培养基、发酵设备或其他目标物中所有微生物的营养细 胞及其芽胞（或孢子）杀灭或去除，从而达到无菌的过程。灭菌常 用的方法有化学试剂灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌和过滤 除菌等。可根据不同的需求，采用不同的方法，如培养基灭菌一般 采用湿热灭菌，空气则采用过滤除菌。如高压蒸汽灭菌的方法：1 开启开关，检查气密性 2 检查水是否充足(最好加去离子水，防止 水垢形成) 3 打开灭菌锅，放入灭菌设备 4 设定灭菌条件含葡萄糖 115 25min 不含葡萄糖 121 15-20min 5 封闭 6 将冷凝排水 管放到装有部分水的容器中，防止水蒸气排放过多，空气环境变差. .(如果有的话) 7 开启设备 8 如果是人工调节的话，待温度升 到 95时，将空气阀关闭(自动灭菌锅可以省略此步骤) 9 灭菌完 毕后，关闭开关，待压力自然降到大气压后，可以开锅 (如果有冷 凝水排水管需先从水桶中取出，防止倒吸) 消毒只要求杀灭或和清除致病微生物，使其数量减少到不再能引起 人发病。而灭菌不仅要求杀灭或清除致病微生物，还要求将所有微 生物全部杀灭或清除掉，包括非致病微生物。 （总之，消毒只要求 场所与物品达到无害化水平，而灭菌则要求达到没有一个活菌存在。 ） 且两者选用的处理方法不同。灭菌与消毒相比，要求更高，处理 更难。灭菌必须选用能杀灭抵抗力最强的微生物（细菌芽孢）的物 理方法或化学灭菌剂，而消毒只需选用具有一定杀菌效力的物理方 法、化学消毒剂或生物消毒剂。将灭菌的处理方法用于消毒不仅是 杀鸡用牛刀没有必要，而且还会产生本来可以不发生的副作用；而 如果将消毒的处理方法用于灭菌，将会导致灭菌失败。 应用的场所 与处理的物品不同。灭菌主要用于处理医院中进入人体无菌组织器 官的诊疗用品和需要灭菌的工业产品，消毒用于处理日常生活和工 作场所的物品，也用于医院中一般场所与物品的处理。 常用的灭菌、消毒法： 1.高压蒸气法：应用最普遍，效果亦很 可靠。高压蒸气灭菌法用于能耐高温的物品，如金属器械、玻璃、 搪瓷、敷料、橡胶制品等； 2.煮沸法：适用于金属器械、玻璃 制品及橡胶类等物品； 3.火烧法：适用于金属器械； 3.药 液浸泡法：适用于锐利器械、内镜和腹腔镜等不适于热力灭菌的器 械； 4.甲醛蒸气熏蒸法：适用于金属器械、玻璃、搪瓷及各种 导管。 5.如何做好遗传实验？ 在实验前要提前预习，了解实验的目的.原理.如何做这个实验，这个 实验所用的材料，仪器设备，熟悉实验的操作方法，其次，在操作 时认真操作仔细观察并记录实验现象，实验结束后收拾好仪器设备， 及时写实验报告并分析实验结果。 （1） 、以严肃认真的科学态度从事实验，不得高声喧哗，更不得嘻 笑打闹。 （2） 、严格执行操作程序和按规定的步骤进行各项实验，不随意取 舍、变动。 （3） 、按正规要求锻炼基本功，不断培养和提高实验室的动手能力， 不得以任何借口拒绝教师的正确指导。 （4） 、爱护仪器，节约原材料，保持试剂的纯净度，遇到损坏情况 发生，要报告指导教师。 （5） 、课前认真预习有关实习内容，课后要认真分析实验结果，按 时交出实验报告。 6.试述遗传实验与其他实验的不同点。 答：遗传学实验具有连贯性，它所研究的是一个整体的过程，不仅 仅是一个个体的生活周期，它需要研究几代个体间的相互关系，而 并不单是某种现象，它包含的内容较为复杂，多样，需要我们了解 更多知识，掌握好与之相关内容，而其他实验则较为单一，各个实 验之间的