实验目的

1.正确理解基因连锁与交换的原理。

2.理解和掌握重组率的计算方法。

实验原理

1906年，英国遗传学家W.贝特森等在香豌豆的杂交试验中发现紫花基因（purple，P）、红花基因（p）、长花粉基因（long，L）和圆花粉基因（l）在子二代中的分离比各自符合孟德尔分离的典型比例3∶1，但自由组合后的分离比却不符合9∶3∶3∶1。似乎两对基因在杂交子代中的组合并不是随机的，而是原来属于一个亲本的两个基因更倾向于出现在同一配子中。1911年，美国遗传学家T.H.摩尔根根据在果蝇中发现的类似现象提出连锁和交换概念。所谓连锁，是指位于同源染色体上的非等位基因相伴一起传递给后代的现象。所谓交换，是指同源染色体的非姊妹染色单体之间相互交换对应片段，从而引起相应基因间的交换和重组。连锁和交换是生物界的普遍现象。

位于同一条染色体上的非等位基因在形成配子过程中作为一个整体随染色体传递到配子中，同源染色体之间不发生染色体片段的交换。杂合体在形成配子时，只有亲本组合类型的配子出现，这种现象称为完全连锁。完全连锁现象在生物界很少见，只在雄果蝇（XY）和雌家蚕（ZW）中发现。而不完全连锁基因在形成配子时，随着同源染色体的非姊妹染色体单体之间发生交换而产生一定频度的重组型配子，在子代中表现一定比例的重组性状。

遗传学的第三定律也称为连锁与交换定律，是指处在同一染色体上的两个或两个以上基因遗传时，联合在一起的频率大于重新组合的频率。重组体或重组子（recombinant）的产生是由于配子形成过程中同源染色体的非姊妹染色单体间发生了局部交换的结果。

遗传学上把重组型配子数占总配子数的百分率叫作重组率（recombination frequency，RF）。它是连锁基因间连锁程度的一种度量，连锁越紧密的基因间发生重组越少，其重组率越低，即意味着同源染色体间发生物理交换的机会很少；而连锁不紧密的基因间则频繁发生重组，其重组率高。所以，可以用重组率作为衡量同一条染色体上的两个基因间距离的指标。测交子代的表型及其分离比通常能够反映出杂种产生的配子种类和比例，因此通过观察和统计测交子代各种表型的个体数，可估算出连锁基因间的重组率，由此确定基因在染色体上的相对位置，绘制出连锁遗传图。

重组率（RF）=重组型配子数/总配子数×100%=重组型数/测交后代总数×100%

果蝇的长翅和残翅是一对相对性状，控制该性状的基因位于二号染色体上（ⅡR 67.0），长翅（Vg）对残翅（vg）是完全显性；在二号染色体上还有一对控制果蝇体色的基因（ⅡR 48.5），野生型果蝇体色为灰体，而突变型表现为黑体。灰体（B）对黑体（b）也是完全显性。用灰体长翅果蝇和黑体残翅果蝇交配时，得到的F1代都表现灰体长翅性状。F1代雌蝇与黑体残翅雄蝇测交，F2代产生性状分离，既有亲组型后代，又出现重组型后代。通过后代中各种表型比例的分析，就可以计算出重组率。如果让F1代的雄蝇与黑体残翅雌蝇发生测交，后代不会出现重组型，因为雄果蝇完全连锁，不发生交换（表2-Ⅴ-1）。

表2-Ⅴ-1　果蝇的基因连锁与交换分析（灰体-黑体，长翅-残翅）

实验用品

1.材料

黑腹果蝇灰体长翅品系（BVg∥BVg）、黑体残翅品系（bvg∥bvg）。

2.试剂

同实验二-Ⅰ。

3.器材

同实验二-Ⅰ。

实验操作程序

具体实验操作程序详见实验二-Ⅰ。

1.原种果蝇培养

2.挑选杂交亲本果蝇

3.麻醉接种

(www.daowen.com)

4.去亲本

5.观察杂种F1代

6.培养测交F2代

测交实验的雌性亲本仍然要求使用处女蝇，才能获得可靠的实验结果。按照测交实验的组合设计，分别收集正反交F1代和黑体残翅果蝇的处女蝇与相应组合的雄蝇杂交，每一测交培养瓶中放入6～10对果蝇。

7.分析和解释测交实验结果，根据测交后代计算连锁基因的重组率。

预期实验结果与分析

1.决定果蝇灰体-黑体、长翅-残翅这两对相对性状的基因位于2号染色体上，正反交F1代都只表现出灰体长翅性状，说明灰体对黑体、长翅对残翅都是完全显性的。

2.测交后代的表型类型和比例反映了F1代杂种所产生的配子种类和比例。雌果蝇表现不完全连锁，因此以F1代杂种作为母本的测交实验（第一组），子代出现4种表型，其中亲组型占大多数，重组型较少。理论上，在测交子代中，重组型数约占测交子代总数的18%。

3.雄果蝇表现完全连锁，因此以F1杂种作为父本的测交实验（第二组），子代只出现两种亲组型表型（表2-Ⅴ-2）。

表2-Ⅴ-2　正反交F1代和测交F2代果蝇观察记录表

4．观察和统计两组测交实验的表型种类和数目，做χ2检验（表2-Ⅴ-3）。根据遗传学连锁图记录，b和vg之间重组率约为18.5%。以此值为预期值，则重组型的预期比各为1/2×18.5%=9.25%；亲组型的预期值是1/2×（1-18.5%）= 40.75%。在第二组测交实验中，只产生两种亲组型后代，即灰体长翅果蝇和黑体残翅果蝇，其预期分离比接近1∶1。

表2-Ⅴ-3　实验结果χ2检验表

自由度＝n-1　χ2＝∑（O－E）2/E

要点及注意事项

1．还可以让灰体残翅（Bvg∥Bvg）和黑体长翅（bVg∥bVg）果蝇杂交，F1代还是杂合体的灰体长翅（Bvg∥bVg），但这是互斥组合。取F1代处女蝇再和黑体残翅雄蝇测交，同样得到大量的亲组型子代和少量的重组型子代。但得到的亲组型为灰体残翅和黑体长翅，重组型为灰体长翅和黑体残翅，与上面的杂交组合正好相反。

2.无论是相引组合还是互斥组合的杂交实验，得到的重组率基本一致，这说明基因之间的交换重组只与基因的位置有关而与交配类型无关。

3.测交实验的主要目的是呈现杂种子代所产生的配子种类和比例，因此，作为测交实验母本的果蝇只有是处女蝇，才能保证实验数据的可信性。

4.雄果蝇完全连锁，因此只能用雌果蝇的重组率来判断两个连锁基因的连锁强度。

作业与思考题

1.计算重组率时一定要通过测交实验吗？测交实验的原理和依据是什么？

2.如果测交实验的母本不是处女蝇，请讨论会出现什么结果。

3.重组率计算的最大值是多少？为什么？