果蝇倒体位培养的遗传学效应

廖信军，郭丽萍

果蝇倒体位培养的遗传学效应

*廖信军，郭丽萍

（井冈山大学生命科学学院, 江西，吉安 343009）

为了评价非正常体位培养对果蝇生长发育和繁殖能力等相关遗传学效应的影响，以野生型和突变型果蝇为研究材料，采用正常体位和倒体位进行培养，通过逐代观察并统计其子代发生量、羽化时间、性别选择及平均寿命等遗传学参数。结果表明：倒体位培养果蝇寿命无论是野生型还是突变型均比正常体位培养寿命短，羽化时间相对延长；在性别选择方面，体位对两种类型果蝇无明显影响；倒体位培养条件下的子代发生量显著低于正常体位培养。

非正常体位培养；子代发生量；羽化时间；性别选择；寿命

果蝇()是生命科学研究领域的一种重要模式生物，其应用历史已逾百年。自1910年摩尔根获得了第一只白眼果蝇，并建立了遗传的染色体学说，到人类基因组计划的完成，生命科学研究的每一个进步，都有其功劳[1-3]。果蝇与人类的基因组有较高的保守性，超过50%的人类基因有果蝇的同源基因，这些同源基因执行着相似的生物学功能。另外，通过遗传筛选技术，能够得到许多影响果蝇特定生命活动的基因突变体[4]，这些突变体涉及许多突变性状，如繁殖、成虫或胚胎的内外部结构、肿瘤发生、学习与记忆及生物节律等。

众所周知，不良的生活方式严重威胁着人类的健康和寿命[5-6]。国内不少学者研究发现，不同培养方式影响动物生理及细胞发育等[7-8]。倒体位培养果蝇相对于正常体位培养而言，本质上就是一种不良的生活方式。但迄今为止，国内外未见倒体位培养对动物生长发育及寿命影响的研究报道。为了试着探讨倒体位培养对动物生长发育及生殖等方面的影响，本研究拟选取模式动物果蝇作为研究材料，通过比较倒体位培养与正常体位培养间，果蝇在生长、发育与生殖等方面差异，从而揭示这种非正常培养方式对果蝇的遗传学效应。

本研究结果可以为不良生活方式影响高等动物及人类生长发育及生殖等方面的研究提供借鉴意义，警示人类培养良好的生活习惯。

1 材料与方法

选取野生型（红眼长翅）与突变型（白眼残翅）两种果蝇进行培养及统计分析。所有供试样本取自井冈山大学生命科学学院遗传学实验分室，要求健康匀称。本研究所有处理均在恒温光照培养箱中进行(24 ℃)。正常体位培养是指盛有培养基的锥形瓶瓶口在上，果蝇采食体位为腹部朝下。倒体位培养是指锥形瓶瓶口在下，果蝇采食时腹部朝上（如图1）。

图1 果蝇两种体位培养方式

1.1 果蝇的生长发育

收集8 h内新羽化的处女蝇，雌雄分开培养。以3雌2雄配对，随机分入各组，每组设3管（即野生型、突变型倒立及正常培养各三管，共12管），6 d后去亲本，记录雌雄果蝇合养后至F1羽化成成虫的时间，并统计从羽化开始至6 d内的成虫数；然后在F1中选取3雌2雄配对，培养F2，方法同F1，记录雌雄果蝇合养后至子代羽化成成虫的时间，并统计从羽化开始至6 d内的成虫数；之后培养F3，方法同上。统计如下遗传参数: (1)成虫羽化时间，记录雌雄果蝇合养后至第一只子代羽化成成虫的时间；(2)后代雌雄个体数，待羽化开始每天定时统计后代雌雄个体数。先将果蝇在乙醚麻醉下区分雌雄，然后分别记录每一代雌雄个体数，并连续统计6 d。

1.2 果蝇寿命

在F1、F2及F3中选取12 h以内的未交配果蝇（雌雄各20只）分雌雄在正常及倒立培养基中分别培养，每个锥形瓶中培养10只果蝇，每4 d更换1次培养基，直至全部死亡。每日定时统计果蝇死亡数，统计3个世代。将自然死亡的果蝇生存天数进行统计，过度麻醉和培养基粘住致死的果蝇除外，每组果蝇死亡的平均时间为平均寿命，每组最后死亡的3只果蝇存活时间的平均值为该组的最高寿命[9]。

2 结果与分析

2.1 倒体位培养对果蝇生育力的影响

倒到位培养条件下，子代发生量呈逐代减少趋势；同一世代中，不同基因型果蝇的子代的发生量之间也存在差异，野生型较突变型子代发生量更高经单因子方差分析后发现，野生型果蝇正常体位培养与倒体位培养组间存在显著差异（= 0.02）；而突变型果蝇正常体位培养与倒立培养组间不存在显著差异（表1）。提示倒体位培养对野生型果蝇的影响较突变型培养影响更大。

表1 不同体位培养的果蝇子代发生量

注：* 组间差异显著（＜ 0.05）。

2.2 倒体位培养对后代性比的影响

后代性比(雄:雌)为0.9574~1.0513不等，提示在倒体位与正常体位培养间无显著差异。单因子方差分析结果表明：两种果蝇在两种培养方式中，子代性比均无显著差异（如表2）。

表2 不同体位培养下果蝇的雄雌比值

2.3 倒体位培养对果蝇羽化时间的影响

野生型果蝇在倒体位培养中羽化时间与正常体位相比F1、F2、F3羽化时间分别延长了1.00、1.10、1.66 d；突变型果蝇后代F1、F2、F3代羽化时间则分别延长了1.50、2.50、4.17 d。经单因子方差分析可知，两种果蝇的两种体位间存在显著差异（≤0.05）(表3)。

表3 不同体位培养下果蝇的羽化时间（d）

Table 3 The eclosion time in the different culture conditions

果蝇品种 世代P F1F2F3 野生型正常11.0011.3311.660.0297* 倒立12.0012.4313.00 突变型正常12.0012.5012.330.0362* 倒立13.5015.0016.50

注：* 组间差异显著（＜ 0.05）。

2.4 倒体位培养对果蝇寿命的影响

倒体位培养中，子代寿命明显缩短；突变型果蝇平均寿命及最高寿命均比野生型对应组较低；正常体位较倒体位培养寿命及最高寿命更高。单因子方差分析结果表明：野生型果蝇的寿命在不同体位培养间未见显著差异，而突变型果蝇不同体位间存有显著差异（= 0.041628）(表4）。

表4 不同体位培养下果蝇的寿命（d）

注：* 组间差异显著（＜ 0.05）。

3 讨论

本研究结果可知，果蝇在正常体位培养中寿命及最高寿命较倒体位更高，可能原因如下：(1)倒体位培养可能影响了果蝇的生物行为有关基因的差异性表达；(2)在倒体位培养条件下，机体内代谢、循环较正常条件下过快，蛋白质及糖类分解代谢增强，细胞死亡、更新的频率提高，使生命周期缩短。由此推测，突变型果蝇对环境的适应力较野生型更差，因此可能会比野生型果蝇的应激反应更为强烈。

倒体位培养对野生型果蝇的子代发生量存在显著影响；另外，受试的两种果蝇的羽化时间在不同体位间均存在显著差异。提示：(1)倒体位培养可能影响果蝇性成熟和繁殖；(2)倒体位培养通过调控生长发育相关基因的表达，从而影响神经递质或其受体水平，改变果蝇的生物节律，进而对果蝇的发生量产生直接或间接的影响[10]；(3)倒体位培养可能影响果蝇脑激素来调控蜕皮激素和保幼激素的分泌。其中，蜕皮激素参与果蝇羽化节律的调控，而保幼激素参与调控性发育、产生性引诱及促进卵子成熟等作用，从而影响果蝇的生长发育、寿命等[11-15]。

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GENETIC EFFECT OF INVERSION CULTIVATION FOR FRUIT FLY

*LIAO Xin-Jun, GUO Li-Ping

(School of Life Sciences, Jinggangshan University, Ji’an, Jiangxi 343009, China)

To evaluate the genetic effect of abnormal postural cultivation for growth and fecundity of fruit fly, we had calculated the filial generation, eclosion time, sex selection and mean lifetime for three generations in both wcollegetutewwild-type and mutant-type fruit fly by normal and inversion cultivation. The mean lifetime of two kinds of fruit fly in inversion cultivation was shorter than that in the normal cultivation while with extending eclosion time. Position had no significant effects on the sex selection in two kinds of fruit fly. The offspring number in inversion cultivation was significantly less than that in normal cultivation.

abnormal postural cultivation; offspring number; eclosion time; sex selection; lifetime

Q3-3

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2014.06.010

1674-8085(2014)06-0045-03

2014-04-15；

2014-10-08

江西省教育厅科技计划项目（GJJ10692）

*廖信军(1978-)，男，江西吉水人，讲师，博士生，主要从事动物遗传育种与繁殖研究(E-mail:liaoxinjun7811@126.com);

郭丽萍(1987-)，女，江西永丰人，井冈山大学生命科学学院生物科学专业2004级本科生(E-mail: guolipingin1987@163.com).