实验五　果蝇的伴性遗传分析

【实验目的】

（1）了解伴性基因所控制性状的遗传特点，熟悉伴性遗传中正反交的差别；

（2）加深了解伴性遗传与常染色体遗传的主要区别；

（3）掌握伴性性状的杂交实验方法，掌握杂交结果的统计分析方法。

【实验原理】

生物某些性状的遗传常与性别联系在一起，这种现象称为伴性遗传或性连锁遗传（sex linked inheritance），这是由于支配某些性状的基因位于性染色体上。性染色体是指直接与性别决定有关的一对或一个染色体，性染色体决定性别的方式包括XY型、ZW型、XO型。人类与果蝇的性别决定都是XY型，但两者的性别决定机制不同。果蝇的性别由X染色体上的雌性决定基因与各条常染色体上的雄性决定基因之间的比例决定（即性指数决定），Y染色体与果蝇的性别决定无关。而人类的Y染色体在性别决定中起主导作用，不论染色体组中X染色体有几条，只要有一条Y染色体存在，个体就会发育成雄性。通常情况下，人或果蝇的雌性染色体构成为XX，雄性染色体构成为XY。

伴性遗传具有以下的遗传规律：

（1）当同配性别传递纯合显性基因时，F1代雌、雄个体都为显性性状。F2代性状的分离呈3显性∶1隐性；性别的分离呈1∶1，其中隐性个体的性别与祖代隐性个体一样，即外祖父的性状传递给1/2外孙。

（2）当同配性别传递纯合隐性基因时，F1代表现交叉遗传，即母亲的性状传给儿子，父亲的性状传给女儿。F2代性状与性别的比均为1∶1。

果蝇的红眼和白眼是一对相对性状，控制该对性状的基因位于X染色体上，在Y染色体上没有与之对应的等位基因。且红眼（X+）对白眼（Xw）为完全显性。将红眼果蝇和白眼果蝇杂交，其后代眼色的表现与性别相关，而且正反交的结果不同（图5-1）。

【实验用品】

1.实验材料

黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的红眼品系（X+X+，X+Y）和白眼品系（XwXw，XwY）。

2.实验器具

恒温培养箱、高压灭菌锅、白瓷板、镊子、毛笔、果蝇培养瓶、麻醉瓶、脱脂棉、医用纱布、标签纸、牛皮纸、棉线绳、橡皮筋、酒精灯等。

3.试剂

琼脂、蔗糖、玉米粉、酵母粉、丙酸（装在滴瓶中）、乙醚等。

【实验步骤】

1.原种果蝇培养

于杂交实验开始前2周，在25℃条件下分别培养黑腹果蝇的红眼品系和白眼品系。待每个培养瓶中的幼虫化蛹之后，移去培养瓶中的成蝇，准备挑选杂交亲本。

2.挑选杂交亲本果蝇

选红眼和白眼果蝇为亲本，分别做正反交组合。其中正交选用红眼处女蝇（X+X+）和白眼雄蝇（XwY）组合，反交选用白眼处女蝇（XwXw）和红眼雄蝇（X+Y）组合。处女蝇要挑选12h内刚羽化的雌蝇，一般在杂交实验开始前放出亲本培养瓶中的所有成蝇，然后每隔6～8h收集一次刚羽化出的成蝇，并将雌雄蝇分开在不同的培养瓶中培养。收集处女蝇数量的多少根据需要而定，通常每组合不少于5只。

3.麻醉接种

选用红眼品系与白眼品系杂交，正反交实验同时进行，即红眼♀×白眼♂、白眼♀×红眼♂。将所选处女蝇按品系麻醉，按不同杂交组合分别选取雌、雄蝇各6～10只移入杂交瓶中，为了防止昏迷果蝇被培养基粘住，可将培养瓶放倒，将果蝇置于瓶壁，待其完全苏醒后再将培养瓶直立，贴上标签（图5-2），标明杂交亲本、杂交日期、实验人姓名。将杂交瓶放在25℃恒温箱内培养。

4.实验观察

（1）培养7天后，当亲本果蝇都已杂交产卵并在培养瓶中出现幼虫时，应及时将亲本移出处死，以防止亲本与F1代成蝇发生回交。再经5～7天后待F1代果蝇大部分已经羽化成成蝇后，将F1代成蝇转到麻醉瓶中进行深度麻醉，并在白瓷板上用解剖镜（或放大镜）观察和记录F1代个体的性状，分别统计正反交实验结果，分析判断F1代个体的性状是否和预期结果一致。观察过的果蝇处死后收集至尸体瓶。

（2）收集正反交F1代成蝇各6～10对，分别移入新培养瓶（不需要处女蝇），贴好标签，写明F1代的基因型、班级、姓名、杂交日期等信息。放到25℃恒温箱内培养7天。当看到培养瓶内大量出现幼虫时，及时将F1代亲蝇移出处死，以防发生回交。

（3）过6～7天，F2代成蝇大量出现后，可进行观察统计。观察并统计F2代的性状表现类型及数目，并将观察结果填入表5-1中。其中正反交F2代成蝇的统计数目要大于200只，已被观察统计过的果蝇要倒入尸体瓶。

【实验数据处理与分析】

（1）观察并统计正、反交F1代、F2代表型及个体数，比较正反交结果，完成表5-1。

（2）根据统计结果，计算不同表型之间的比例。

在本实验中，预期实验结果为：正交F1代的表型全部为红眼，但在反交F1代中会出现性状分离，即雌性子代像父本，雄性子代像母本（交叉遗传现象）。在正交F2代中，雌性果蝇都为红眼，雄性果蝇有红眼和白眼；反交F2代中，不论雌雄都出现红眼和白眼果蝇。

（3）χ2检验：请统计正反交F1代和F2代果蝇不同性别、性状组合的个体数，就性别和性状计算分离比例，做χ2检验（表5-2）。理论上，正反交的F1代和F2代性别预期值都为♀∶♂=1∶1；正交F2代表型预期分离比为2∶1∶1，反交F2代表型预期分离比为1∶1∶1∶1。

注：自由度=n-1；χ2=∑（O-E）2/E。

查附录8的χ2表，若所计算的χ2<（查表），表明实验观察数与预期数之间无显著性差异，说明实验观察数符合理论假设；若所得的χ2>（查表），说明实验观察数与预期数差异显著，不符合理论假设。

【要点及注意事项】

（1）由常染色体上的基因控制的性状在遗传传递时，正反交所得子代雌雄性状相同，而伴性遗传则有所不同。

（2）根据C.B.Bridges等（1913）的研究结果，伴性遗传偶有例外，即在白眼雌蝇和红眼雄蝇杂交所得到的F1代中偶尔会出现例外的白眼雌蝇和红眼雄蝇。不过这种情况极为罕见，约几千个个体中出现一个。这是由于减数分裂过程中X染色体不分离造成的。

【作业及思考题】

（1）伴性遗传和常染色体遗传有什么不同？

（2）如果χ2检验结果表明实验观察数与预期数差异显著，不符合伴性遗传规律，分析其可能的原因。

（3）简要说明伴性遗传产生例外表型的染色体机制。

（4）在反交实验中，F1代出现的例外白眼雌蝇的基因型为XXY，如何设计实验加以验证？

（5）果蝇的隐性残翅基因（vg）位于常染色体上，白眼基因（w）位于性染色体上。若考虑这两对基因同时遗传时，性状的分离和重组及其与性别的关系将呈现怎样的传递特点？

【参考文献】

[1] 杨大翔.遗传学实验[M].第3版.北京：科学出版社，2016.

[2] 牛炳韬，孙英莉.遗传学实验教程[M].兰州：兰州大学出版社，2014.

[3] 赵凤娟，姚志刚.遗传学实验[M].第2版.北京：化学工业出版社，2016.

[4] 仇雪梅，王有武.遗传学实验[M].武汉：华中科技大学出版社，2015.

（唐文武　梁盛年）