综合果蝇杂交实验的构建与实践

马沛勤，苏仙绒，陈 莉

(运城学院 生命科学系，山西 运城 044000)

综合果蝇杂交实验的构建与实践

马沛勤，苏仙绒，陈 莉

(运城学院 生命科学系，山西 运城 044000)

以黑腹果蝇品系：短翅、焦刚毛、白眼、灰体果蝇和长翅、直刚毛、红眼、黑檀体果蝇为杂交实验亲本，通过实验设计，将遗传学实验中各个验证遗传规律的独立果蝇杂交实验合成一个综合果蝇杂交实验，并与转基因果蝇品系eyeless-GAL4和UAS-Rasv12的杂交实验以及分析遗传漂变条件相结合，变原验证型实验为设计型+验证型+探索型实验，有利于培养学生的分析能力、探究能力、创新能力、独立解决问题能力、应用知识能力。

综合；果蝇；杂交实验

遗传学规律的验证是国内外遗传学实验的经典内容，模式动物果蝇(黑腹果蝇)以其体积小、繁殖力强、容易饲养、染色体少、遗传背景清楚，一直是遗传学、分子生物学、发育生物学等多学科和多领域最为理想而经典的实验材料[1，2]。果蝇综合杂交实验的构建与实践是将原遗传学实验中各个独立的果蝇杂交实验，合成一个综合果蝇杂交实验。

1．综合果蝇杂交实验的构建

遗传学实验中独立的果蝇杂交实验有四个，分别用不同的果蝇突变品系为实验材料，各自验证不同的遗传规律(见表1)。

表1 独立果蝇杂交实验

将四个杂交实验综合成一个实验，与GAL4/UAS系统诱导ras癌基因在果蝇复眼中异位表达的杂交实验同时进行，再与遗传漂变基因频率计算相结合，变验证型实验为设计型+验证型+探索型实验(见表2)。

表2 综合果蝇杂交实验

2．综合果蝇杂交实验的实践

2.1 实验原理

(1)一对位于同源染色体上控制相对性状的基因在遗传时，遵循分离规律。两对位于不同对染色体上控制两对相对性状的基因在遗传时，遵循自由组合定律。位于性染色体上的基因控制的性状，其遗传与性别相关联，遵循伴性遗传规律。位于同一染色体上的不同基因控制的性状，其遗传遵循连锁与交换规律。果蝇有四对染色体，容纳了果蝇全部的遗传信息。其中第一染色体是端着丝粒的性染色体(雌性果蝇XX，雄性果蝇XY)，第二、第三染色体是中着丝粒的常染色体，第四染色体是点状染色体。果蝇长翅与短翅是一对相对性状，直刚毛与焦刚毛是一对相对性状，红眼与白眼是一对相对性状，残翅基因(m)、焦刚毛基因(sn)、白眼基因(w)都是果蝇第一染色体上的隐性突变基因。灰体与黑檀体是一对相对性状，黑檀体基因(e)是果蝇第三染色体上的隐性突变基因。长翅与残翅是一对相对性状，残翅基因(vg)是果蝇第二染色体上的隐性突变基因[3]。

(2)基因频率在小群体中随机波动。

(3)将eyeless-GAL4驱动者转基因果蝇品系与应答者UAS-Rasv12转基因果蝇品杂交，杂合子代体内转录因子GAL蛋白与UAS序列结合，诱导下游ras基因在复眼原基细胞中表达[4]。

2.2 实验步骤

(1)第一周，杂交亲本果蝇的接种。

对于第一种情况，当功率因数为零的时候，则无功功率Q不存在为空的，因此负载只有吸收有源功率P，图9给出了完整模型的极点图。

a. 选取亲本雌雄果蝇短翅、焦刚毛、白眼、灰体果蝇和长翅、直刚毛、红眼、黑檀体果蝇各7～8只放入新鲜培养基中(25℃)标记培养。同时进行正交和反交。雌果蝇必须是处女果蝇。

b. 以eyeless-GAL4或者UAS-Rasv12转基因果蝇品系为母本，另一品系为父本，挑处女果蝇和雄性果蝇各7～8只，放入新鲜培养基中(25℃)标记培养。

要求：对a接种蝇查找控制亲本四对相对性状的基因及基因所在的染色体，根据分离规律、自由组合规律、伴性遗传规律、连锁与交换规律(两点测交、三点测交)的内容，设计验证各遗传规律的一组杂交实验组合。根据果蝇的生活史，拟定实验进程。

作业：写出各自设计的验证各遗传规律的每组杂交组合的依据及子一代与子二代预期的类型及比例(包括基因型和表现型)。写出拟定的实验进程和依据。

(2)第二周，去亲本果蝇，继续培养。

作业：根据各自设计的每杂交组合子一代与子二代预期的类型(包括基因型和表现型)编制子一代果蝇与子二代果蝇计数统计表。

(3)第三周，对a接种蝇统计子一代果蝇，接种子一代自交果蝇。按照各自设计的杂交组合，统计培养瓶中羽化的各种类型的子一代果蝇数。从子一代果蝇中选取10对放入一新培养瓶中(接种子一代自交果蝇)。

要求：将计数结果填入上周编制的表格中，检查与预期类型是否一致。

对b接种蝇至子一代成虫羽化(ras基因的过量表达会引起果蝇的生长延滞，因此生活周期较野生型果蝇长)，观察子一代成虫复眼与野生型成虫复眼的差异。

作业：观察F1果蝇复眼与野生型果蝇复眼的差异，并拍照说明差异的原因。

(4)第四周，去子一代自交果蝇，继续培养。

(5)第五周，统计子二代果蝇，进行实验结果分析。连续统计三天，计数结果填入表格中。

选取一对性状，从群体中分别随机抽取30个果蝇、20个果蝇、10个果蝇、5个果蝇，计算基因频率与基因型频率[5]。

作业：用X2检验各杂交组合子一代与子二代的实际值与理论值是否相符合，如不符，讨论原因。计算三个连锁基因之间的重组值，双交换值，并发率和干涉，绘三个连锁基因的连锁图。解释子二代果蝇群体、30对果蝇群体、20对果蝇群体、10对果蝇群体、5对果蝇群体中基因频率及基因型频率变化的原因。

3. 综合果蝇杂交实验的优势

原果蝇独立杂交实验都是由教师提前安排好，实验材料果蝇由实验员老师饲养、分发。实验课堂上教师进行实验目的、实验原理、实验材料、实验步骤、实验分析、实验检验诸方面的讲解，学生只是按照固定的实验程序完成实验，以至于许多学生只是按实验步骤机械地动手，不加思考，实验报告如同一出，以致收效甚微。

综合杂交实验从实验设计到实验预测再到实验结果分析最后到遗传作图，就相当于一个小研究项目，学生从学习知识，应用知识，学会了实验设计、实验预测、实验分析和实验结果的检验与讨论。

综合杂交实验没有固定的模式，提高了学生独立解决问题的能力。每个同学从第一次实验设计开始与其他同学就有了不同的实验结果，学生只能是自己设计实验自己动手完成。验证分离规律可设计的杂交组合有一种，验证自由组合规律可设计的杂交组合有三种，验证伴性遗传可设计的杂交组合有三种，验证连锁与交换规律可设计的杂交组合有三种两点测交和一种三点测交，共计有27种组合，理论上，每个实验组内每人的实验设计都有所不同。

综合杂交实验是一个连续的综合实验，锻炼了学生认真、求实的实验作风。综合杂交实验包含了遗传学实验将近50%内容，实验持续时间五周，一次实验失误都会使下次实验无法进行，整个实验失败，也即实验成绩不及格。因此学生必须认真地、实事求是地对待每一次实验。

综合杂交实验较独立杂交实验复杂，培养了学生的分析能力和创新能力。学生通过分析杂交亲本各对相对性状，将实验设计成同时验证分离规律、自由组合规律、伴性遗传规律、连锁与交换规律的实验。综合杂交实验将验证遗传规律实验与分析遗传漂变的条件相结合，并与GAL4/UAS系统诱导ras癌基因在果蝇复眼中异位表达实验一起进行，学生的探究意识和创新意识得到提升。

综合杂交实验实现了新的教育理念的转变。在综合杂交实验中，教师由知识的传递者变为学生探求知识的引导者，由知识的移植者变为学生学习方法的给予者，由知识的灌输者变为学生科学素养的培养者，由知识的授予者变为与学生探索共同问题的合作者。由学生学习的领导者变为学生学习的组织者，由课程开发的执行者变为教学行动的研究者。

[1] 张文霞.中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编[C].北京:2013.

[2] 张文霞，戴灼华.《遗传学实验指导》[M].北京:高等教育出版社，2007.

[3]戴灼华，王亚馥，粟翼玟《遗传学》(第二版)[M].北京:高等教育出版社，2008.

[4] 李春峰，夏庆友，周泽扬.GAL4/UAS系统在转基因技术中的应用研究进展[J].生物技术，2006(1).

[5] 李强.果蝇遗传漂变的研究[D]，运城学院生命科学系，2007.

【责任编辑 马太来】

Construction and Practice of Comprehensive Hybrid Experiment of Drosophila Melanogaster

MA Pei-qin，SU Xian-rong，Chen Li

(DepartmentofLifeScience,YunChengUniversity,Yuncheng044000,China)

Using drosophila melanogaster as hybrid experiment parents, the independent hybridization of drosophila melanogaster of genetic experiments were transformed into a comprehensive hybridization experiment, and combined with transgenic fly lines(eyeless-GAL4), hybrid experiments of UAS-Ras v12 and the analysis of genetic drift conditions, the verification experiments were changed into design, verification and exploration experiments. Which can help to enhance students’ analysis ability, research ability, innovation ability, independent problem solving skills and knowledge application skills.

Comprehensive；Drosophila melanogaster；Hybrid experiments

2015-03-11

山西省高等学校教学改革项目(J2013095)；运城学院院级科研项目(JG-201313)

马沛勤(1960-)女，山西运城人，运城学院生命科学副教授，研究方向为遗传进化。

Q32

A

1008-8008(2015)03-0021-03