經(jīng)典遺傳學(xué)規(guī)律的驗(yàn)證—果蠅雜交

1、經(jīng)典遺傳學(xué)規(guī)律的驗(yàn)證果蠅雜交 摘要遺傳學(xué)三大定律：分離定律、自由組合定律、基因連鎖與互換定律是經(jīng)典遺傳學(xué)的理論支柱。本實(shí)驗(yàn)通過純合野生型果蠅與各種突變體之間的雜交，的確得到了與基因分離定律，自由組合定律，連鎖與互換定律相符的結(jié)果。并計(jì)算了兩對(duì)基因間的距離，作遺傳學(xué)圖譜。通過三點(diǎn)測(cè)交實(shí)驗(yàn)計(jì)算兩對(duì)基因間單交換、雙交換率，并計(jì)算并發(fā)率。關(guān)鍵詞 分離定律 Law of segregation 自由組合定律 Law of indepent assortme 三點(diǎn)測(cè)交 Three-point test cross 并發(fā)率 Coincidence 單交換 Single cross 雙交換 Double cr

2、oss孟德爾遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，揭開了現(xiàn)代生物學(xué)的新篇章，遺傳學(xué)研究逐步成為現(xiàn)代生物學(xué)的主導(dǎo)。長久以來，我們接受并應(yīng)用經(jīng)典遺傳學(xué)的理論：如分離定律、自由組合定律、基因連鎖與互換定律等。但我們從未親身體驗(yàn)，從未自己實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這幾大定律，只停留在理論接受水平。為加強(qiáng)對(duì)遺傳學(xué)定律的理解，我們采用遺傳學(xué)常用的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)材料果蠅，通過果蠅的雜交實(shí)驗(yàn)單因子實(shí)驗(yàn)、自由組合實(shí)驗(yàn)、伴性遺傳實(shí)驗(yàn)，基因連鎖與互換實(shí)驗(yàn)，三點(diǎn)測(cè)交實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證經(jīng)典遺傳學(xué)的三大定律。1. 材料與方法：1.1材料：黑腹果蠅 Drosophila melanogaster果蠅飼養(yǎng)方便，來源廣泛；生活史短完成一個(gè)生活史周期在最適生活溫度下僅需2周時(shí)間；繁

3、殖率高，一對(duì)果蠅交配以后可產(chǎn)卵幾百個(gè)；果蠅的突變型多，而且性狀便于觀察。因此，果蠅成為重要的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)材料。1.2方法：選取各種純合野生型果蠅與各種突變體雜交。l 單因子實(shí)驗(yàn)：選取純合野生型與殘翅或黑檀體雜交；l 自由組合定律實(shí)驗(yàn)：選取純合灰身殘翅與黑檀體長翅雜交；l 伴性遺傳：純合紅眼果蠅與白眼果蠅雜交；l 三點(diǎn)測(cè)交：純合野生型雄蠅與白眼、小翅、卷剛毛雌蠅雜交。2. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論：2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果：?jiǎn)我蜃釉囼?yàn)：a） 采用自由組合數(shù)據(jù)：親本長翅×殘翅表型長翅殘翅基因型數(shù)目基因型數(shù)目F1雌性vg79/F1雄性vg84/合計(jì)/163/F2雌性/vg161vgvg52F2雄性/vg164v

4、gvg50合計(jì)/325/1022檢驗(yàn)：長翅（）殘翅（vg）合計(jì)實(shí)際觀察數(shù)（O）325102427預(yù)期數(shù)（3：1）（C）320.25106.75/偏差（O-C）5.254.75/（O-C）2/C0.0860.2110.29721=0.297 即 P5%；觀察值與理論值相符。b） 采用自由組合數(shù)據(jù)與單獨(dú)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：親本黑檀體×灰身表型灰身黑檀體基因型數(shù)目基因型數(shù)目F1雌性e79/F1雄性e84/合計(jì)/163/F2雌性/e164+121=285ee49+42=91F2雄性/e170+117=287ee44+41=85合計(jì)/334+238=572/93+83=1762檢驗(yàn)：灰身（）黑檀體（e）

5、合計(jì)實(shí)際觀察數(shù)（O）572176748預(yù)期數(shù)（3：1）（C）561187/偏差（O-C）1111/（O-C）2/C0.2160.6470.86321=0.863 即 P5%；觀察值與理論值相符。自由組合試驗(yàn)：F1代： 11月13日 21：1211月19日去親本 F2代：（1）11月17日 11月23日去親本（2）11月23日 11月29日去親本親 本灰身殘翅×黑檀體長翅表 型灰身長翅灰身殘翅黑檀體長翅黑檀體殘翅F1 79/F1 84/合 計(jì)163F2 122423910F2 131393311合 計(jì)2538172212檢驗(yàn)：灰身長翅灰身殘翅黑檀體長翅黑檀體殘翅合計(jì)實(shí)際觀察數(shù)（O）25

6、3817221427預(yù)期數(shù)（C）（9：3：3：1）240.280.180.126.7/偏差（O-C）12.89.18.1.5.7/（O-C）2/C0.6821.0340.8191.2173.75223=3.752 即 P5%；觀察值與理論值相符。伴性遺傳：a） 正交：F1代：11月13日 21：12 11月21日去親本F2代：11月17日 18：05/19：29/19：55（三瓶）11月23日去親本親 本紅眼×白眼wY表 型紅 眼白 眼基因型數(shù) 目基因型數(shù) 目F1 w125/F1 Y111/F2 /w392/F2 Y199wY1752檢驗(yàn)：F1代：紅眼雌性紅眼雄性合計(jì)實(shí)際觀察數(shù)（O）

7、125111236預(yù)期數(shù)（C）（1：1）118118/偏差（O-C）77/（O-C）2/C0.4150.4150.83121=0.831 即 P5%；觀察值與理論值相符。2檢驗(yàn)：F2代：紅眼雌性紅眼雄性白眼雄性合計(jì)實(shí)際觀察數(shù)（O）392199175766預(yù)期數(shù)（C）（2：1：1）383191.5191.5偏差（O-C）97.516.2（O-C）2/C0.210.291.371.8722=1.87 即 P5%；觀察值與理論值相符。b）反交：加入三點(diǎn)測(cè)交的數(shù)據(jù)F1代：11月14日 8：20 11月23日去親本F2代：11月17日/11月23日（兩次）11月23日/11月30日去親本親 本白眼ww

8、× 紅眼Y表 型紅 眼白 眼基因型數(shù) 目基因型數(shù) 目F1 w148+136=284/F1 /wY150+122=272F2 w115+353=468ww96+322=418F2 Y88+358=446wY81+322=4032檢驗(yàn)：F1代：紅眼雌性白眼雄性合計(jì)實(shí)際觀察數(shù)（O）284272556預(yù)期數(shù)（C）（1：1）278278偏差（O-C）66（O-C）2/C0.1290.1290.25921=.0.259 即 P5%；觀察值與理論值相符。2檢驗(yàn)：F2代：紅眼雌性白眼雌性紅眼雄性白眼雄性合 計(jì)實(shí)際觀察數(shù)（O）4684184464031735預(yù)期數(shù)（C）（1：1：1：1）433.754

9、33.75433.75433.75偏差（O-C）34.2515.7512.2530.75（O-C）2/C2.700.570.352.185.823=5.8 即 P5%；觀察值與理論值相符。三點(diǎn)測(cè)交：F1代：11月14日 14：05 11月21日去親本F2代：11月26日 7：20（五瓶，每瓶6對(duì)）12月2日去親本親本smw/smw×/Y表型長直紅小卷白長卷白小直紅長直白小卷紅長卷紅小直白基因型+smws+w+m+wsm+s+mw136/122/23721243516462332392174645577042合計(jì)476429899612113275測(cè)交后代表型觀察數(shù)比例重組發(fā)生在m-s

10、m-ww-s+47690535.66%66.8%smw42932.13%s+w891855.92%13.7%+m+966.44%+w1212537.94%18.7%sm+1328.76%s+7121.72%0.9%+mw51.42%合計(jì)1355135100%100%14.6%32.4%19.6%m-s間交換值：14.6% 圖距：14.6m-w間交換值：32.4%+2×0.9%=34.2% 圖距：32.4+2×0.9=34.2w-s間交換值：19.6% 圖距：19.6 m s w 15.6 19.6 34.2并發(fā)率=觀察到的雙交換頻率÷兩個(gè)單交換頻率的乘積=0.9%

11、÷（14.6%×19.6%）=0.32干涉=1并發(fā)率=10.32=0.682.2討論：通過果蠅雜交試驗(yàn)所得結(jié)論基本符合經(jīng)典遺傳學(xué)三大定率。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法處理數(shù)據(jù)，最大程度減小偏差。果蠅長翅與殘翅是一對(duì)相對(duì)性狀，其中長翅對(duì)殘翅為顯性。用純合長翅果蠅與殘翅果蠅雜交，F(xiàn)1代均為長翅；F2代出現(xiàn)分離現(xiàn)象，其中長翅對(duì)殘翅呈現(xiàn)出3：1的表型比；基因型+：+vg：vgvg=1：2：1。果蠅灰身與黑檀體是一對(duì)相對(duì)性狀，其中灰身對(duì)黑檀體為顯性。用純合灰身果蠅與黑檀體果蠅雜交，F(xiàn)1代均為灰身；F2代出現(xiàn)分離現(xiàn)象，其中灰身對(duì)黑檀體呈現(xiàn)出3：1的表型比；基因型+：+e：ee=1：2：1。用純合灰身

12、長翅果蠅與黑檀體殘翅果蠅雜交，F(xiàn)1代均為灰身長翅；F2代出現(xiàn)分離現(xiàn)象，其中灰身長翅：灰身殘翅：黑檀體長翅：黑檀體殘翅=9：3：3：1。果蠅決定眼色的基因位于性染色體上，因此，果蠅眼色的遺傳呈現(xiàn)出與性別相聯(lián)系的現(xiàn)象。正交與反交結(jié)果不同，正交F1代無論雌蠅，雄蠅均為紅色；反交F1代雌蠅眼色為紅色，而雄蠅眼色為白色；F2代出現(xiàn)絞花遺傳現(xiàn)象。正交F2代出現(xiàn)紅眼雌蠅，紅眼與白眼雄蠅比例為2：1：1；反交F2代出現(xiàn)紅眼、白眼雌蠅與雄蠅為1：1：1：1。位于同一連鎖群上的基因具有連鎖遺傳的特性，可以同時(shí)遺傳給子代。同一連鎖群上的相距較遠(yuǎn)的基因會(huì)出現(xiàn)一定比例的交換，如果是三對(duì)或多對(duì)等位基因會(huì)出現(xiàn)單交換與雙交換

13、的現(xiàn)象，并可據(jù)此計(jì)算交換值，并發(fā)率與基因間的距離。理論上自由組合規(guī)律的實(shí)驗(yàn)灰身長翅：灰身殘翅：黑檀體長翅：黑檀體殘翅應(yīng)該等于9：3：3：1，但實(shí)際觀察的結(jié)果卻是灰身長翅相對(duì)要多于9/16，而相應(yīng)的黑檀體殘翅卻少于1/16，實(shí)際上黑檀體殘翅果蠅的數(shù)量非常少。懷疑是由于野生型果蠅生活力要大于突變型。 理論上伴性遺傳的雌雄個(gè)體中的紅眼與白眼的個(gè)數(shù)應(yīng)該相等，但實(shí)際上，數(shù)得的紅眼個(gè)體相對(duì)多于白眼個(gè)體。懷疑突變型的個(gè)體的生活力還是低于野生型。在實(shí)驗(yàn)室中連續(xù)培養(yǎng)的野生型果蠅與突變型果蠅性狀能夠穩(wěn)定遺傳，但若將野生型與突變型共同培養(yǎng)，相互競(jìng)爭(zhēng)中突變型的生活力明顯低于野生型。因此在培養(yǎng)瓶中的野生型果蠅的數(shù)量要大于突變型。生物的遺傳總是遵循經(jīng)典遺傳學(xué)的基本規(guī)律。但是，在實(shí)際操作中往往由于生物的生活力，培養(yǎng)條件等原因，得不到完全符合理論值的結(jié)果。自然界中發(fā)生的自發(fā)突變形成的突變型的生活力往往低于野生型，在自然條件下，往往不能生存。而在實(shí)驗(yàn)室條件下，由于給予