遗传学实验教学中果蝇杂交实验整合的探索

齐璐璐，姜先荣，周亚彬，陈金武，孙 娴

（合肥师范学院 生命科学学院，安徽 合肥230061）

1 遗传学实验教学中果蝇杂交实验的现状

遗传学是当今生命科学中发展最快、最活跃的学科之一，是生物学科各专业的重要专业课［1］。遗传实验课程历史悠久，随着科技的进步和科学的发展，实验内容在不断地扩充、更新与深化［2］。果蝇是遗传学实验中比较理想的实验材料，具有突变性状多、繁殖快、易饲养等特点。因此果蝇作为重要的模式生物经常在遗传实验中被采用。例如验证分离规律、伴性遗传和连锁互换规律等实验，并且在遗传实验课所占比例也比较大［3－4］。但是果蝇杂交实验也存在以下不足：（1）大多数果蝇杂交实验是最基本、经典的验证实验，分为多个独立实验，学生只需按老师事先设计好的实验方案进行简单的操作，就能完成实验。整个实验过程学生处于被动接受的地位，不能独立设计、操作和观察。这种教学模式缺乏自主性，很难调动学生的学习兴趣和积极性，实验教学效果不够理想［5］。（2）果蝇相关杂交实验，周期至少在6周以上。若三个杂交实验相继安排，累加要4个多月，耗时长。（3）在实验操作过程中，有些实验步骤是相同的，如处女蝇的收集，耗时至少7天以上，若分组进行，即重复工作又耗费时间，同时加剧了教学任务重与课时少之间的矛盾。

2 果蝇杂交实验整合的实施

通过近几年果蝇杂交实验整合的探索，设计了关于果蝇杂交实验整合的方案，将果蝇的分离规律、伴性遗传和连锁互换规律通过寻找内在的联系，整合成一个杂交组合来完成。实验课在分离规律、伴性遗传和连锁互换规律等理论课之后，老师只给学生提供果蝇的三对相对性状，介绍果蝇饲养中的注意事项。学生按小组查阅资料，确定实验所需果蝇的性状组合，自主进行实验设计。实验课上，老师点评实验设计方案，总结归纳可行的方案，然后各小组完善实验方案、进行实验操作、记录和分析实验数据，验证是否符合三种遗传规律，最后再由老师和各小组共同分析总结实验结果，并提交详细的实验分析报告。

2.1 实验目的与要求

果蝇的分离规律、伴性遗传和连锁互换规律实验都是关于果蝇的杂交实验，且都是验证性实验，引导学生掌握三个遗传定律的实质及彼此间的联系和区别，要求学生将这三个实验整合在一起，通过一次实验杂交组合验证三个遗传学定律，通过学生的自主参与和整合设计，提高学生的独立设计能力、观察能力、判断能力和解决问题的能力［6］。

2.2 实验原理

分离规律实验是验证常染色体上一对等位基因控制的相对性状的遗传规律，伴性遗传实验是验证位于性染色体上的基因所控制的性状的遗传规律，连锁交换实验是验证位于同源染色体上二对或二对以上非等位基因所控制的性状的遗传规律。

2.3 实验材料

纯种长翅红眼直刚毛雌雄果蝇、纯种残翅白眼焦刚毛雌雄果蝇。不同性状组合的果蝇均购自安徽大学生命科学学院。在实验前向学生介绍果蝇的翅型（长翅、残翅），眼色（红眼、白眼）和刚毛形态（直刚毛、焦刚毛）三种性状的遗传特点。

2.4 实验步骤

学生在实验预习阶段，按小组设计方案，确定杂交组合，教师针对各组提交的方案给予指导，待方案讨论修改完善后，各小组成员按方案具体实施操作。实验过程中各组独立完成，教师只负责答疑和统筹安排，不参与具体操作［5］。

正交：纯种残翅白眼焦刚毛（♀）× 纯种长翅红眼直刚毛（♂）

反交：纯种长翅红眼直刚毛（♀）× 纯种残翅白眼焦刚毛（♂）

该杂交组合设计的特点是：通过一次杂交组合结果分别验证分离规律、伴性遗传和连锁互换规律实验三个经典遗传定律。

2.5 实验结果与分析

在学生实验操作完成后，教师要督促各组及时观察统计数据，提示学生验证不同的规律，需选择合理的统计数据（不同的统计组合），然后对统计结果进行分析，最后应用卡方测验检验。

2.5.1 分离规律的验证

分离规律一般是指常染色体上一对等位基因控制的相对性状的遗传规律。果蝇的长翅（V）对残翅（v）为显性，这一对基因均位于常染色体上，在验证分离规律实验时，以这一对相对性状为研究对象，其他性状暂时忽略，进行正反交实验，可验证分离规律。

理论上正反交F1都是长翅，F2都是长翅：残翅接近3：1。学生根据实际得到的数据进行卡方检测。

2.5.2 伴性遗传的验证

伴性遗传是指位于性染色体上的基因所控制的性状总是伴随着性别而遗传的。有关伴性遗传的教学内容，不同版本教材的内容组织方式不同，但都将果蝇眼色遗传作为形成伴性遗传概念的经典例证［6］。果蝇的红眼（W）对白眼（w）为显性，直刚毛（B）对焦刚毛（b）为显性，这二对基因均位于X染色体上，在验证伴性遗传实验时，分别以这二对相对性状为研究对象，其他性状暂时忽略，进行正反交实验，可验证伴性遗传。

理论上正交实验的F1代♀全部红眼和♂全部白眼，理论比为1：1。F2代中红眼和白眼的理论比为1：1，雌雄比例为1：1。反交实验F1代均为红眼，F2代红眼：白眼比例3：1，其中♀全部红眼，♂红眼：白眼比例1：1。学生可根据实际得到的数据进行卡方检测。

同理也可通过统计正反交后代直刚毛和对焦刚毛的数量验证伴性遗传。

2.5.3 连锁交换的验证

位于一对同源染色体上的非等位基因具有一定的连锁关系，在果蝇中控制眼色和刚毛的基因都位于X染色体上，因此以这两对相对性状为研究对象，其他性状暂时忽略，进行正反交实验，可验证连锁交换。

理论上F2中亲本型偏多，超过50%，重组型偏少，低于50%。学生可根据实际得到的数据进行进一步的卡方检测。

3 讨论

3.1 精简学时，提高了实验的教学效率

对于分离规律、伴性遗传、连锁交换三个经典遗传定律的验证实验，若单独操作均要耗时一个半月，共需四个月以上。而本次整合弥补这方面的缺点，三个验证实验合并成一组，将亲本先杂交再自交，根据两代统计结果针对性的验证遗传定律。共耗时一个多月。精简了时间，节约了耗材，并且丰富了实践的内容，有效提高了实验的教学效率。

3.2 提高了学生分析问题和解决问题的能力

将验证性教学渗透了发现性教学，增加了学生对遗传学实验的兴趣，调动了学生的学习主动性，培养了学生实验设计能力，提高了学生的综合能力。

［1］王 彬，韩赞平，张泽民，等.《遗传学》课程建设的实践与思考［J］.洛阳师范学院学报，2008（5）：141－143.

［2］程罗根，朱媛媛，周洲，等.遗传学实验课程改革的实践与探索［J］.教育教学论坛 ，2013（8）：101－102.

［3］路淑霞，常重杰，卢龙斗，等.果蝇杂交实验方案的设计与安排［J］.生物学通报，2000（11）：36－37.

［4］李国泰.白眼残翅果蝇的培养及遗传分析［J］.通化师范学院学报，2004（10）：55－56.

［5］方茹，杨少宗，任莉萍.关于遗传学实验教学中果蝇实验的改革探索［J］.生物学通报，2006（6）：41－43.

［6］毕诗秀.在“伴性遗传”教学中对学生进行科学方法训练［J］.生物学教学，2011（5）：23－27.