遗传学实验 果蝇的双因子实验

班级：2011级葡萄酒班学号：20111052101果蝇的双因子实验目的1、掌握实验果蝇的杂交技术并学习记录交配结果和掌握统计处理方法2、通过双因子杂交，验证和加深理解遗传学基本规律---------自由组合规律验证两对非等位基因间的自由组合现象和遗传规律二、原理孟德尔第二定律（基因的自由组合定律）：在减数分裂形成配子时，位于同源染色体上的等位基因分离的同时，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。孟德尔在做两对相对性状的杂交实验时发现，基因分离比为9:3:3:1。这个分离比同样适用于果蝇。果蝇的灰体基因（E）与黑檀体基因（e）为一对相对性状，位于ⅢR70.7位置，而长翅（Vg）与残翅（vg）为另一对相对性状，位于ⅡR67.0位置。这两对基因是没有连锁关系的，位于不同染色体上的非等位基因。

根据非等位基因分离的自由组合定律，在F1代产生配子时，非等位基因的分离是独立的，它们彼此自由组合，产生四种基因型的配子（EVg，Evg，eVg，evg），且它们的比例相同。这四种配子自由结合，因此在F2代会出现9种基因型的后代，若显性完全，就出现4种表型，比例为9：3：3：1。材料与方法黑腹果蝇（Drosophilamelanogaster）的二个突变品系纯合亲本为：长翅黑檀体和残翅灰身（1）黑檀体突变型ebony（e）基因位于第三染色体上（2）残翅突变型vestigial（vg）基因位于第二染色体说明：1：性状特征：黑檀体果蝇（e）的体色乌黑，与黑色（b）相似，但是它们是不同染色体上基因所决定的，与（e）相对应的野生型性状是灰体，（e）的座位是第3条染色体70.7。残翅果蝇（vg）的双翅几乎没有，只有少量残痕，与（vg）相对应的是野生型长翅，（Vg）的座位是第二条染色体67.02：交配方式：由于（e）和（vg）是在不同对的染色体上，两对因子杂种在形成生殖细胞时会产生四种不同的类型，比例为1:1:1：1.如F1个体相互交配，则通过♀♂配子相互交配，在子二代可以得到16种组合，其中9种灰长，3种黑长，3种灰残，1种黑残，其表现型为9:3:3:1.若用反交，其结果同前面正交相同，但因残翅果蝇不能飞，只能爬行，所以做雌体比较好，若作雄本，得到的子代将减少很多。方法：1、

选处女蝇：每组做正交1瓶，正交选灰体残翅为母本，黑檀体长翅为父本，将母本旧瓶中的果蝇全部麻醉处死，在8-12h内收集处女蝇5只，将处女蝇和5只黑檀体雄蝇转移到新的杂交瓶中，贴好标签，于25℃培养；2、

7d后，释放杂交亲本；3、

再过4-5天，F1成蝇出现，在处死亲本7天后，集中观察记录F1表型；4、

选取5对F1代果蝇，转入一新培养瓶，于25℃培养，其余F1代果蝇处死；5、

7d后，移除F1亲本；6、

再过5d，F2成蝇出现，开始观察记录，连续统计7d；

备注：1、保证杂交所用的亲本雌果蝇一定是处女蝇；2、杂交后倒掉亲本时，一定要倒干净，以免造成回交产生实验误差。同样在F1自交后，倒掉F1时一定要倒干净，以免造成F1和F2的混杂产生实验误差。

结果与分析果蝇双因子杂交实验过程记录观察日期培养箱温度（℃）大气压（KPa）过程记录5.2328.082.13培养基的配制5.2827.281.85本实验所需的黑檀长翅和灰体残翅果蝇的接种扩繁6.127.882.13培养基中有幼虫出现6.827.783.19处女蝇开始出现，连续收集三天6.828.383.98进行杂交（正反交各一瓶）6.928.382.35继续进行接种，每瓶接种5对6.1217.983.79培养基中有幼虫出现6.1928.582.83成熟蛹（变为黑色或是灰色）出现，移除亲本6.1927.381.32有F1成蝇出现，记录所观察的现象，并同时进行杂交6.2028.181.85观察并统计了F1成蝇的性状，继续进行接种6.2128.582.17观察并统计了F1成蝇的性状，继续进行接种足10对6.2327.683.19培养基中有幼虫出现6.2927.883.75成熟蛹（变为黑色或是灰色）出现，移除亲本6.3027.983.15有F2代成蝇出现，观察并统计了所观察到的结果7.127.882.95观察并统计了F2代成蝇所观察到的性状7.228.283.12观察并统计了F2代成蝇所观察到的性状7.328.182.85观察并统计了F2代成蝇所观察到的性状7.427.983.52观察并统计了F2代成蝇所观察到的性状7.528.382.93观察并统计了F2代成蝇所观察到的性状7.628.083.58观察并统计了F2代成蝇所观察到的性状7.728.182.38观察并统计了F2代成蝇所观察到的性状F1代结果统计表:统计日期正交灰体残翅（♂）×黑檀体长翅（♀）反交灰体残翅（♀）×黑檀体长翅（♂）实验室温度（℃）大气压（KPa）灰体长翅数灰体残翅数黑檀体长翅数黑檀体残翅数灰体长翅数灰体残翅数黑檀体长翅数黑檀体残翅数6.1812000700026.682.396.19190001900027.382.346.20230002500026.582.886.21210001500026.483.126.22220001900027.181.796.23170001300026.782.576.24150001700026.682.39合计=sum(B3:B9)129000=sum(G3:G9)0000比例100％000100％000F2代结果统计表:统计日期正交灰体残翅（♂）×黑檀体长翅（♀）反交灰体残翅（♀）×黑檀体长翅（♂）实验室温度（℃）大气压（KPa）灰体长翅数灰体残翅数黑檀体长翅数黑檀体残翅数灰体长翅数灰体残翅数黑檀体长翅数黑檀体残翅数6.30

197

63

231112326.282.227.1

28

9

70

1986326.382.857.2

23

6

67

331312027.781.897.3

33

11

92

27118726.182.477.4

35

9

54

2578527.083.147.5

18

5

9

0391516326.882.187.6

26

11

83

351012427.482.457.7

22

8

102

2999126.483.03合

计=sum(B3:B10)204=sum(C3:C10)66=sum(D3:D10)60=sum(E3:E10)21=sum(F3:F10)230=sum(G3:G10)84=sum(H3:H10)83=sum(I3:I10)26比例58.1％18.8％18.0％6.0％54.4％19.9％19.6％6.1％对F2代的统计结果做x2测验：项目

正交合计反交合计灰体长翅数灰体残翅数黑檀体长翅数黑檀体残翅数灰体长翅数灰体残翅数黑檀体长翅数黑檀体残翅数实际观察数（O）

20466

6021351

2308483

26=sum(G3:J3)423预期数（E）197.44

65.8165.8121.94351237.94

79.3179.3126.44423偏差（O-E）6.56

48.88

7.94.693.690.4426.72(O-E)2/E0.21800.00050.00050.16890.38790.26230.27730.17170.00730.7186自由度＝n－1＝3正交：x2＝∑(O-E)2/E＝0.3879根据卡平方公式可求得χ2=0.3879，查下表可知，当n=3时可查得0.90<P<0.95.因为P＞0.05，所以表面理论值与实际值之间的偏差属于随机误差，也就是说，可以认为观察值是符合假设的。说明该实验的正交是成功的，是可信的。反交：x2＝∑(O-E)2/E＝2.5805根据卡平方公式可求得χ2=0.7186，查下表可知，当n=3时可查得0.80<P<0.90.因为P＞0.05，所以表面理论值与实际值之间的偏差属于随机误差，也就是说，可以认为观察值是符合假设的。说明该实验的正交是成功的，是可信的。1、（F1代正交统计结果）进行如下分析：可以看出，在正交组中，F1中全为灰体长翅，并未出现灰体残翅，黑檀体长翅，黑檀体残翅等3类性状，正好符合实验预期的结果。从理论上来讲，该实验正常，准确率较大。2、F2代反交结果）进行分析如下：可以看出在反交结果中，F1中全为灰体长翅，也并未表现出灰体残翅，黑檀体长翅，黑檀体残翅等三类性状，也交符合实验的预期结果。正反交在同时接种，相同温度下培养。统计的结果，也是群体数量不够大，理论上来讲，反交结果也是正常的。3、（F2正反交结果）进行如下分析:可以看出，正反交结果均统计了8天。由表可以明显的看出，正交统计结果合并，灰长：灰残：黑长：黑残≈9:3:3:1，反交统计结果合并，灰长：灰残：黑长：黑残≈9:3:3:1，且在正反交过程中，出现各种性状的数目相差不大，表明该实验成功。4、（F2代正交结果x²测验）进行结果分析：根据x²=∑(o－c)²/c求得x²=0.3879，当n=4时，书上查表可知，0.90<P<0.95，说明理论值与实际值之间出现的偏差属于偶然偏差，说明该实验结果符合自由组合定律，表明了F2代的正交结果是可信的，该实验成功。5、（F2代反交结果x²测验）进行结果分析：根据x²=∑(o－c)²/c，求得x²==sum(G6:J6)!公式不在表格中，当n=4时，书上查表可知，0.30<P<0.50，P＞0.05说明理论值与实测值之间出现的偏差是属于偶然偏差，说明该实验的反交结果符合自由组合定律，说明反交实验是成功的，结果是可信的。由此结果可知，正交所得的灰长，灰残，黑长，黑残与反交实验所出现的灰长，灰残，黑长，黑残的数目相差不大，进一步说明该实验的成功性。6、对以上所有结果进行如下综合分析：由F2的正交进行x²测验结果可知0.90<P<0.95，灰体长翅：灰体残翅：黑檀体长翅：黑檀体残翅≈9:3:3:1，由F2反交结果进行x²测验可知0.30<P<0.50，灰体长翅：灰体残翅：黑檀体长翅：黑檀体残翅≈9:3:3:1，可得出控制两对相对性状的两对等位基因在胚子的形成过程中，都按照分离定律发生分离。两对等位基因间发生自由组合，基因的分离和自由组合是独立的，互不干扰的。我们实验中的果蝇的灰体基因（E）与黑檀体基因（e）为一对等位基因，相对性状长翅（Vg）与残翅（vg）为另一对等位基因，两对基因没有连锁关系，是位于不同染色体上的非等位基因。实验结果可以知道，灰体基因和长翅基因是由显性基因控制，黑檀体基因和残翅基因是由隐性基因来控制。在正反交统计结果中可以看到两者存在一定的差异，但是这个差异不是很大，造成这些差异的原因很多（温度、大气压，人为因素等）。例如：在接种时挑选雌雄果蝇时没有挑选正确雌雄果蝇的比例，或者非正常死亡等。综上所述，该实验验证了孟德尔第二定律即基因的自由组合定律。结果：根据以上的结果及分析，可得到如下结论：1、

果蝇的体色（灰体和黑檀体），翅形（长翅和残翅）都是位于不同染色体上的一对等位基因控制的相对性状，且灰体对黑檀体为显性，长翅对残翅为显性，显性性状受显性基因控制，隐性性状受隐性基因控制。2、

常染色体上的基因遗传，其正反交结果一致，不能决定其性别。3、

用果蝇的灰体、黑檀体，长翅、残翅两对相对性状进行杂交，F2代中灰长：灰残：黑长：黑残≈9:3:3:1，从而验证了自由组合定律。4、

该实验自由组合定律：控制两对相对性状的两对等位基因在配子的形成过程中都要按照分离定律发生分离，两对等位基因之间自由组合，基因的分离过程和自由组合过程是独立的，互不干扰的。5、

揭示了控制两对相对性状的两对等位基因在配子形成过程中分离和自由组合的关系。五、讨论与结论1、简述该实验中F1不要处女蝇的原因和亲本要处女蝇的原因，以及处女蝇的选取。答：（1）F1中不要处女蝇的原因：此次实验做的一般是黑腹果蝇的突变品种杂交实验。黑檀体突变型和残翅突变型为亲本——这时雌雄果蝇必须是处女蝇。因为F1幼虫出现时要把亲本果蝇倒干净，F1本身就需要自交产生性状分离比为9:3:3:1的F2代。那么就不要求F1是处女蝇了。（2）亲本果蝇要求是处女蝇的原因：因为只有双亲是处女蝇才能保证实验得到的遗传性状比符合遗传定律，雌果蝇的生殖器（储精囊）里可以保存大量的精子，如果不是处女蝇，则可能使果蝇后代不是所有的雄蝇交配的来的。实验统计结果可能不是预期的，和预期的必然出现差异。（3）处女蝇选取：雌果蝇自羽化开始10小时之内尚未成熟而无交配能力。选择处女蝇时，先把培养瓶中的老果蝇全部除去，收集10小时内新羽化出来的新果蝇。麻醉后在白瓷板上将果蝇雌雄分开，这是得到的雌果蝇应该全部为处女蝇。如果要验证选取的处女蝇是否正确，先不要放入雄蝇，单独培养雌果蝇3天，看有没有卵细胞，如果产卵就不是处女蝇，反之则一定是处女蝇。2、基因间发生自由组合的前提是什么？答：基因间发生自由组合的前提是：在于不同对的同源染色体上两对或两对以上的等位基因所控制的形状遗传。非同源染色体的自由组合，也是非同源染色体上非等位基因的自由组合，而不是非等位基因的自由组合，所以自由组合的前提是不同染色体上的非等位基因。具有两队或更多的相对性状的亲本进行杂交，在F1产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。这一规律就叫做基因的自由组合定律，也叫做独立分配定律。具有（1）同时性：同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体的非等位基因间的自由组合同时进行。在杂合子减数分裂产生配子的过程中。（2）独立性：同源染色体上等位基因间的相互分离与非同源染色体上的非等位基因间的自由组合，互不干扰，各自独立分配到配子中去。自由组合定律的内容：在配子形成过程中，不同对等位基因之间的组合是随机的。在受精过程中雌雄不同类型的两性配子的结合也是随机的，自由的。基因间发生自由组合具有的重要理论意义是：生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同形状的基因可以重新组合（即基因重组），从而导致后代发生变异。这是生物种类多样性的原因之一。在实践上也具有重要的作用，在杂交育种的工作中，人们有目的的用具有不同优良形状的两个亲本进行杂交，使两亲本的优良性状结合在一起，就能产生所需要的优良品种。基因自由组合定律的实质：同源染色体上的等位基因彼此分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。3、有限群体中的特定组合后代表型分布的预测。答：对于经典遗传学定律来说，其理论比例是在大群体，大群体条件下的统计结果，在小样本的有限群体中，后代各种类型出现的比例会与理论比例有所偏差，而事实上，我们在现实的生产和生活中大量遇到的有限群体，所以在有限群体中讨论各种杂交后代可能出现的各种性状组合的概率是很有现实意义的。另外很多的遗传学问题并不单单是有关某一事件出现的概率，有时也会牵扯到某种事件组合出现的概率。例如在孟德尔的豌豆杂交试验中，红花Aa×百花aa这一杂交组合得到两株后代植株，要知道这两株植物具有某种遗传组成的概率，就是要推算两株植株都是Aa，或者两株都是aa，或其中一株是Aa，另一株是aa的概率。类似的，由豌豆的黄色圆粒YyRr绿色皱粒yyrr这一杂交组合也得到两株后代植株，那么要知道这两株植株具有某种遗传组成概率，就是要推算两株植株都是YyRr或Yyrr或yyRr或yyrr以及其中一株是上述四种遗传组成之一，而另一株则是两外三种遗传组成之一的概率。六、作业与参考文献1、何谓测交、回交、正交、反交？答：测交：定义为测定杂合个体的基因型而进行的未知基因型杂合个体与有关隐性纯合个体之间的交配。杂交产生的子一代个体再与其隐性(或双隐性)亲本的交配方式，用以测验子代个体基因型的一种回交。但有时候即使已知某个个体是杂合子，该杂合子与隐性纯合子的交配也叫测交。进一步引申，未知基因型的显性个体和隐性纯合体亲本交配用以测定显性个体的基因类型.遗传学上常用此法测定个体的基因类型.在实践中，测交往往用来鉴定某一显性个体的基因型和它形成的配子类型及其比例。在子代个体数量足够多的前提下，若所有子代均为显性个体，则F1是纯合子，若子代显性个体和隐性个体的数量接近1:1，则F1是杂合子。其原理是亲本中隐性纯合子只产生一种仅含隐性基因的配子，子代的性状种类和数量关系实际上体现了F1(显性亲本)所产生配子的种类和数量关系。例如，假设豌豆的高茎相对于矮茎是显性，现有一未知基因型的高茎豌豆，如何确定其基因型呢？可以用矮茎与之交配。如果后代全是高茎，则其为纯合体；如果后代既有高茎，又有矮茎，且两者比例接近1：1，则其为杂合体，且其产生数目相等的两种配子。回交：子一代和两个亲本的任一个进行杂交的方法叫做回交。在育种工作中，常利用回交的方法来加强杂种个体中某一亲本的性状表现。用回交方法所产生的后代称为回交杂种。被用来回交的亲本称为轮回亲本，未被用来回交的亲本称为非轮回亲本。回交对于性状遗传的研究具有重要意义，特别是用隐性亲本进行回交，是检验子一代基因型的重要方法（实为测交）。正交和反交：基因型不同的两种个体甲和乙杂交，如果将甲作父本，乙作母本定为正交，那么以乙作父本，甲作母本为反交；反之，若乙作父本，甲作母本为正交，则甲作父本，乙作母本为反交。

在实践中，正反交常用于判断某性状的遗传方式是细胞核遗传还是细胞质遗传，在细胞核遗传中，也可利用正反交判断是常染色体遗传还是伴性遗传。具有相对性状的两个亲本杂交，若正交和反交的子代性状表现相同，则该性状属于细胞核遗传，由常染色体上的等位基因控制，例如高茎豌豆和矮茎豌豆杂交，正交和反交F1均为高茎；若正交和反交的结果不同，子代性状在雌雄性中的比例并不都是1:1，表现出交叉遗传的特点则该性状属于细胞核遗传，由X染色体上的等位基因控制，例如红眼果蝇和白眼果蝇正反交；若正交和反交的子代性状表现不相同，且子代总表现出母本性状，则该性状属于细胞质遗传，例如紫茉莉的正反交实验遗传。为了保证实验结果的可靠性，应该选择多对符合要求的亲本进行正反交2、为什么果蝇还有其他许多性状，不用来作为遗传学研究的材料呢？答：果蝇的生活史短，繁殖能力强，容易饲养，同时具备足够的遗传标记因子。这些是其成为动物遗传学研究材料的基本条件。另外，在果蝇饲养过程中，他还能自发的不断的出现大量的变异，从而为遗传学研究提供丰富的素材，同时，他的细胞染色体数目仅为8条，而且4对染色体的形态、大小及着丝点位置均易于区别，特别是幼虫唾液腺细胞的多线染色体，其体积不仅比一般细胞染色体大百余倍，而且其长度上又有大小深浅不同的横纹斑，从而可把染色体的不同区域方便的给以标记。鉴于果蝇的这些优点，随着生物遗传学的发展，果蝇一跃成为令人瞩目的研究对象，并成为遗传学研究的功臣。我们在遗传学实