果蝇白眼基因与小翅基因遗传距离的测定*

李国泰

(通化师范学院 生命科学学院，吉林 通化 134002)

果蝇白眼基因与小翅基因遗传距离的测定*

李国泰

(通化师范学院 生命科学学院，吉林 通化 134002)

本实验研究了果蝇白眼基因与小翅基因遗传距离的测定，选择白眼小翅的果蝇做为母本，母本必须为处女蝇，红眼长翅果蝇为父本，进行杂交培养，最终得到四种果蝇类型：红眼长翅果蝇，白眼小翅果蝇，红眼小翅果蝇，白眼长翅果蝇.并对果蝇白眼基因与小翅基因遗传距离进行了测定.结果表明果蝇的小翅基因与焦刚毛基因间的重组率为24%，遗传距离为24cM.

果蝇；白眼；小翅；测定

果蝇(Drosophilamelanogaster)是昆虫纲双翅目果蝇科果蝇属昆虫.果蝇是遗传学研究中重要的实验材料，果蝇有饲养方便，来源非常广泛，生活周期短，繁殖率高，性状容易观察等优点，果蝇现在已经成为遗传学研究中的模式生物.果蝇是完全变态昆虫，完成一个生活周期要经历四个阶段：卵、幼虫、蛹、成虫.果蝇生活最适温度是20～25℃，在最适温度完成一个生活周期需要12～15d，果蝇的生活史与温度有关，温度超过30℃，会使雌果蝇的繁殖率下降或者不育，也有可能引起果蝇死亡，如果把温度降到10℃果蝇的生活周期将要延长到50d左右.

目前对于果蝇的研究在各个领域取得了不同程度的进展，如：黑腹果蝇基因组已在2000年就完成了测序，为昆虫靶标性的研究奠定了坚实的基础.美国康奈尔大学研究人员发现，果蝇在飞行时仅需要保证肌肉机械运动的同时改变翅膀倾斜的角度即可，该研究将有利于开发出体积更小，机动性更好的微型飞行器；摩尔根也是通过果蝇的研究发现了许多遗传学规律，发现的这些遗传规律，对其它动物、对人类也同样适用.另外科学家不仅用果蝇证实了孟德尔定律而且还发现了果蝇白眼突变的性连锁遗传，提出了基因在染色体上直线排列以及连锁交换定律[1]. 通过对白眼基因与小翅基因遗传距离的研究可以为果蝇X染色体上基因定位提供理论依据，也可以为果蝇基因的研究提供数据参考．

1 实验材料

野生型的果蝇眼睛为红色，翅膀正常为长翅，刚毛为直刚毛；白眼果蝇为突变型，眼睛为白色，翅膀为小翅.

2 实验方法及处理过程

2.1 果蝇饲养

果蝇经常在果园和水果上见到所以得名，腐烂的水果上常滋生酵母菌，果蝇以酵母菌做为食物，大多数能做为酵母菌发酵的基质都可以作为果蝇培养基.

(1)果蝇培养基的配制．目前常用的果蝇培养基配方如表1所示.

表1 果蝇培养基的成分(100ml)

配制时将水分成两份每份40ml，其中一份用于加热溶解琼脂及红糖，另一份用来煮葡萄汁，将两份分别溶解煮好，然后再将两份合到一起煮沸，关掉火后再加少量丙酸，此时培养基很粘稠，要充分搅拌，然后再分装培养瓶.等到培养基冷却之后，在培养基表面撒上一层干酵母粉，然后塞上棉赛，为防止污染[2].

(2)灭菌.经常用来培养果蝇用的是广口瓶和指管.通常根据实验的特点和所需要果蝇的数量来决定采用哪种规格的培养瓶.本实验用的是80ml广口瓶做培养瓶.培养瓶在使用之前要进行灭菌.培养瓶灭菌前要先把手进行消毒，用酒精擦拭手，然后用镊子夹着酒精棉擦拭培养瓶，一般要求要消毒两遍，擦完后要等待干燥了再用.

(3)原种的饲养．实验前饲养白眼小翅果蝇，一般要培养9～12d，温度为26℃，温度不能太高，也不能太低，温度太低果蝇不易羽化，等到化蛹之后，去掉培养瓶中的果蝇，从新羽化的果蝇中选择处女蝇作杂交亲本[3].

2.2 选择处女蝇

从去掉培养瓶中的果蝇到选择处女蝇通常需要9h左右，先把培养瓶中的果蝇全部去除，大约9h左右收集新羽化的果蝇，区分雌雄，通常雄蝇个体较小，腹部条纹大多为三条，腹部末端呈圆形，有性梳，而雌果蝇个体较大，腹部条纹多为五条，腹部末端尖，没有性梳，从新羽化的果蝇中挑选出的雌蝇就是处女蝇，在选择处女蝇应特别注意要在雌果蝇从羽化开始10h之内选择，因为在10h之内新羽化的雌果蝇还没达到性成熟，不具备交配能力，如果超过10h雌果蝇有可能已经不再是处女蝇，对实验结果有影响，所以雌性果蝇必须是处女蝇，以保证实验结果的可靠性[4].

2.3 亲本杂交

把选好的处女蝇(白眼小翅)和做为父本的雄蝇放入同一个培养瓶内培养，贴上标签，注明杂交的亲本类型，杂交的时间和实验者的姓名，把培养瓶放在温箱中培养，温度一般为26℃，培养过程中要在2～4d内观察亲本生活的状况，如果出现了问题，可以及时补救，以防影响实验的正常进行，亲本一般需要培养9～12d左右，培养到9d时，要随时观察果蝇的生长.

2.4 去除亲本

果蝇杂交以后，在培养瓶中开始有幼虫和蛹出现，要随时观察蛹的情况，等到蛹的外壳开始变黑，这时果蝇就要羽化出来了，等到蛹即将羽化时，要把亲本放掉，以免与新羽化的果蝇进行杂交，新羽化的和原来的亲本相混，去亲本时，一定要去除干净，以免影响实验结果[5].

2.5 观察子一代果蝇的性状

经过4～5d左右，子一代果蝇羽化出来观察果蝇与理论是否相符，本实验中子一代果蝇雌性全部是白眼小翅，观察结果与理论相符合，继续进行实验.

2.6 测交

用子一代中雌性果蝇和雄性果蝇进行杂交，通常选6对果蝇放入一个新培养瓶中，贴好标签，做好标注，放入温箱中进行培养，温度一般为26℃.

2.7 去除亲本

果蝇培养到7～8d以后，这时如果培养瓶中有足够的幼虫和蛹的时候再放掉亲本，等到蛹壳变黑的时候，说明果蝇即将羽化出来，所以在去除亲本的时候，一定要密切观察蛹的变化，以免与亲本相混，影响实验结果[6].

2.8 测交后代的果蝇的观察和统计

待测交后代果蝇羽化完成时，麻醉果蝇观察性状，麻醉果蝇要把果蝇转移到麻醉瓶中，转移时先将瓶口对接，轻敲培养瓶壁，使果蝇进入麻醉瓶，然后迅速塞上含有乙醚的瓶塞，因为本实验要观察果蝇的形状，所以麻醉果蝇是要进行深度麻醉，以免在观察果蝇时果蝇苏醒过来.观察测交后代果蝇性状为红眼长翅果蝇，白眼小翅果蝇，白眼长翅果蝇和红眼小翅果蝇四种，其中前两种为亲本型，后两种为重组型，用显微镜及放大镜观察果蝇性状并统计出四种类型的数量[7].

3 结果与分析

实验所得数据如表2所示．

表2 果蝇的类型及数量统计

在实验中亲本组合果蝇是白眼小翅果蝇和红眼长翅果蝇，共374只+395只=769只；重组合是白眼长翅果蝇和红眼小翅果蝇，共140只+107只=247只.所以果蝇的白眼基因与小翅基因的重组频率=重组合/(重组合+亲组合)[8]=247/(247+769)=24%，重组值是24，因此这两个基因间的遗传距离为24cM，如图1所示.

图1 白眼基因与小翅基因的遗传距离

4 讨论

4.1 数据与分析

根据实验所得数据可以计算小翅基因和白眼基因间的重组率.我们知道重组是交换的结果，所以重组率通常也称为交换率，若两个基因座位在染色体上分开较远，那么在杂交时，这两个基因间可能发生双交换或四交换等更高数目的偶数交换，但形成的配子仍是非重组型的，如图2所示.这时如果简单的把重组率看作交换率，则交换率要被低估了，而基因是以1%交换率作为图距单位的，若交换率低估了，图距自然也随之缩小了，所以重组率大致代表交换率，但往往小于交换率，综上所述，实验所得数据应小于小翅基因和白眼基因之间的实际距离.

图2 白眼基因与小翅基因的连锁与交换

4.2 正交和反交的比较

本实验中采用白眼小翅果蝇作为母本，野生型作为父本，进行杂交实验，我们把这种杂交形式看作正交，那么反交即是用白眼小翅果蝇作为父本，野生型作为母本，进行杂交.正交与反交可以得到同样的实验结果，但反交时F1代中雌蝇为杂合体，雄蝇为野生型，必须让F1代雌蝇与隐性亲本进行杂交才是测交，这就涉及到处女蝇选择的问题.而正交时F1代中雌蝇也为杂合体但雄蝇是白眼小翅果蝇，这样F1代果蝇进行自交即为测交，无需选择处女蝇.这种杂交方式既节省时间又避免选处女蝇的麻烦同时也减少因选择的果蝇不是处女蝇而给实验结果带来的误差，综上所述认为本课题采取的正交方式是比较合理的.如图3、图4所示.

图3 正交

图4 反交

5 前景展望

目前对于果蝇的研究有很大的进展，在各个领域都有所建树，果蝇作为一种很好的模式生物，为科研做出了很大的贡献. 霍华德休斯医学院的研究人员通过研究果蝇DNA，提出了一个新证据，在研究中，研究人员第一次将果蝇的77个品种组成果蝇族谱，并与他的祖先做比较，用来确认哪些品种的果蝇得到或失去翅膀的斑点.这项研究显示了演化的奥秘.目前，美国科学家最新研究显示，果蝇用RNA干扰机制抗击病毒，这是第一次在动物体内发现这种现象. 此外，英国科学家在一项相关研究中也发现，为了应对病毒的迅速变异，果蝇体内执行RNA干扰任务的基因也在迅速变化.这些发现可能为研制新的抗病毒药物和疗法提供线索. 中国科学院网2006年2月8日报道 2月2日，国际著名学术期刊Nature以“Article”的形式发表了题为《果蝇脑对两种视觉参数的记忆》的研究论文，这一最新发现表明：果蝇的个体很小，大脑却相当复杂，它的视觉记忆功能需要脑中特定神经元形成回路来完成.Nature同期发表的评论文章认为这项工作清晰地表明，通过遗传学手段使果蝇成为研究神经结构及其功能的较好模型.事实上，在定位记忆方面可能是最好的模型.这一研究成果首次证明了果蝇中心脑内—扇形体结构，参与了视觉图形识别过程.自然界中，果蝇可以根据塔门图形本身所具有的一些参数，来完成一些对相应视觉图形的识别并形成记忆.

[1]徐晋麟,赵耕春.基础遗传学[M].北京:高等教育出版社,2009．

[2]雷朝亮,荣秀兰.昆虫学[M].北京:中国农业出版社,2003.

[3]赵寿元,乔守怡.现代遗传学[M].北京:高等教育出版社,2001.

[4]卢翠文.染色体作图[J].医学信息,2010,6(2):3-5.

[5]查向东,尹若春,孙亦阳,等.遗传教学探讨[J].安徽电子信息职业学院学报,2007,3(4):3-5.

[6]陈晓芸.果蝇的饲养[J].生物学通报,2006,3(3):3-5.

[7]冯航.实验室培养果蝇的方法和注意事项[J].科技传播,2010,44(1):133.

[8]李国泰.白眼残翅果蝇的培养和遗传分析[J].通化师范学院学报,2004,6(2):3-5.

(责任编辑:陈衍峰)

2013-10-09

李国泰(1965-),男，吉林梨树人,副教授．

Q963

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1008-7974(2014)01-0045-03