实验目的

1.通过一次涉及多因子的果蝇杂交实验，同时验证遗传的三大定律以及伴性遗传规律。

2.在掌握基因分离、自由组合、连锁与交换的遗传分析方法的同时，从纷繁复杂的现象中找出遗传规律及其内在的联系。

3.培养学生运用所学过的遗传学知识，综合判断、分析和解决问题的能力。

实验原理

众所周知，相互区分的相对性状都是由相对的等位基因决定的。一次杂交所涉及的基因是很多的，换言之，其杂交后代所提供的遗传信息也是很多的。研究者只是针对他所研究考察的一个或几个相对性状来分析这众多基因中相应的一个或几个基因及其分离、组合与连锁的情况，从中寻找相应的遗传规律。

遗传的染色体学说已经表明，基因是位于染色体上的。因此在杂交试验过程中，配子形成和受精时染色体的行为跟基因的行为是一致的。在第一次减数分裂时，由于同源染色体的分离，使位于同源染色体上的等位基因分离，从而导致性状的分离。由于决定不同性状的两对非等位基因分别位于两对非同源染色体上，形成配子时同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因以同等的机会在配子内自由组合，从而实现性状的自由组合。位于性染色体上的基因其遗传行为与性别有关；减数分裂前期伴随着同源染色体的非姊妹染色单体间片段的交换，导致连锁群的非等位基因之间发生一定的重组；重组值的大小跟基因间距离有关，据此可确定有关连锁基因在染色体上的位置与排列顺序，从而画出基因连锁图。

所以说分离规律是关于同源染色体上等位基因的遗传法则；自由组合定律是涉及位于n对非同源染色体上的n对非等位基因间的遗传法则；而连锁与互换定律是指位于同一条染色体上非等位的连锁基因间的遗传法则；性连锁则是位于性染色体上的基因的遗传法则。而配子的形成是以同源染色体的分离和等位基因的分离为基础的。遗传的三大规律在杂交试验中不是孤立表现的，而是同时存在的，即多个基因决定的若干性状在杂交后代要同时出现。研究者只要分别就相关性状的遗传传递进行观察分析，即可以从纷繁复杂的现象中找出遗传规律及其内在的联系。

本实验选用黑腹果蝇的三隐性突变品系，即白眼（w，X 1.50）、焦刚毛（sn，X 21.0）、小翅（m，X 36.1），已知控制这3个性状的基因都位于X染色体上；和一隐性黑体（b，ⅡR 48.5）果蝇品系，已知控制该性状的基因位于2号染色体上。两亲本果蝇的相对性状均为野生型，即灰体（B）、红眼、直刚毛、长翅（+++）。具体杂交组合定为：正交，♀灰体、白眼、焦刚毛、小翅×♂黑体；反交，♀黑体×♂灰体、白眼、焦刚毛、小翅（表2-Ⅶ-1）。这里所涉及的四对相对性状，决定它们的基因既有常染色体上的又有性染色体上的；既有连锁的又有独立分配的。只需要进行一组杂交实验，就可以根据杂交所得F1代及其F2代的表型种类和比例，分析基因和相对性状之间的内在联系，从而验证三大遗传定律以及伴性遗传规律。

表2-Ⅶ-1　果蝇的多因子综合遗传分析（灰体-黑体，红眼-白眼，直刚毛-焦刚毛，长翅-小翅）

实验用品

1.材料

黑腹果蝇黑体品系（黑体、红眼、直刚毛、长翅b∥b+++∥+++，b∥b+++∥Y）。三隐品系（灰体、白眼、焦刚毛、小翅B∥B w sn m∥w sn m，B∥B w sn m∥Y）。

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

4.去亲本

5.观察杂种F1代

6.培养杂交F2代

7.观察统计

观察并统计F2代的性状表现类型及数目，并将正反交观察统计结果填入表2-Ⅶ-2和表2-Ⅶ-3。

表2-Ⅶ-2　正交F1代和F2代观察记录表

续表2-Ⅶ-3(www.daowen.com)

表2-Ⅶ-3　反交F1代和F2代观察记录表

8．计算验证

分析并解释实验结果，验证遗传学三大定律和伴性遗传规律。计算基因间的重组率和双交换率，根据计算结果画出遗传学图。并用χ2检验法对实验结果进行统计检验（表2-Ⅶ-4）。

表2-Ⅶ-4　实验结果χ2检验表

自由度＝n－1　χ2＝∑（O-E）2/E

预期实验结果与分析

1.灰体（B）与黑体（b）是一对相对性状，且灰体对黑体为完全显性，控制这对相对性状的基因位于果蝇的二号染色体上。观察并统计正反交中这对相对性状的遗传传递行为，应符合分离定律，即不论正交还是反交，F1代只表现显性的灰体性状，F2代的表型分离比为3∶1。

2.黑体果蝇的体色为黑色（b），与之相对应的野生型体色为灰色（B），灰色对黑色为完全显性，控制这对相对性状的基因位于2号染色体上；果蝇另一突变性状为焦刚毛（sn），与之对应的野生型性状为直刚毛（+），控制这对相对性状的基因位于一号染色体（X染色体）上，直刚毛对焦刚毛为完全显性。观察正反交中这两对相对性状的遗传传递行为，应符合自由组合定律，即在正交F2代中呈现修饰后的孟德尔比例6∶6∶2∶2，在反交F2代中表现典型的孟德尔比例9∶3∶3∶1。

3.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（sex-linked inheritance），这是由于支配某些性状的基因位于性染色体上。果蝇属XY型生物，控制果蝇眼色的基因位于X染色体上，在Y染色体却没有与之相应的等位基因。观察并统计涉及这对相对性状（红眼-白眼）的遗传传递过程，将呈现出典型的伴性遗传特点。

4.不完全连锁基因在形成配子时，随同源染色体非姊妹染色体单体之间发生交换而交换，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，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交换率，由此确定基因在染色体上的相对位置，绘制出连锁遗传图。已知果蝇的红眼（+）对白眼（w）是显性，直刚毛（+）对焦刚毛（sn）是显性，长翅（+）对小翅（m）是显性，控制这三对相对性状的基因都位于X染色体上，观察这三对相对性状在正反交实验中的传递情况，通过统计F2代（相当于测交子代）8种表型的个体数，就可估算出这三对基因间的交换率，由此确定这三对基因在染色体上的相对位置，绘制出连锁遗传图，并进而判断染色体干涉作用的大小。

要点及注意事项

1.三隐果蝇的生活力相对较弱，杂交时可适当增加亲本的数量。操作时，尽量选择浅麻醉或不麻醉。

2.F2代群体数量越多，计算的重组率越准确。单一培养瓶的子代数量不足以确定连锁距离，因此可以综合多个实验组的数据，使得估算更准确。

3.验证自由组合定律所涉及的两对相对性状中的一对是X连锁基因，因此会出现正反交不同的结果，导致孟德尔比率呈现修饰后的6∶6∶2∶2。

作业与思考题

1.根据正反交实验数据，完成实验报告。分别验证分离定律（灰体-黑体）、自由组合定律（灰体-黑体，直刚毛-焦刚毛）、伴性遗传定律（红眼-白眼），并就X连锁的三对性状（红眼-白眼，直刚毛-焦刚毛，长翅-小翅）计算基因之间的重组率，绘制遗传图。

2.在野外收集的果蝇中发现了一个新的突变体，请设计杂交实验判断突变的性质。

3.如果将杂交实验中的黑体果蝇（b，ⅡR 48.5）品系换成残翅果蝇（vg，ⅡR 67.0）品系，会出现什么样的结果？（残翅基因和小翅基因之间存在基因互作。）

参考文献

1．刘祖洞，江绍慧．遗传学实验［M］.2版．北京：高等教育出版社，1987.

2．王金发，戚康标，何炎明．遗传学实验教程［M］．北京：高等教育出版社，2008.

3．周洲，程罗根．遗传学实验［M］．北京：科学出版社，2013.

4．朱睦元，王君晖．现代遗传学实验［M］．浙江：浙江大学出版社，2009.

5．乔守怡．遗传学分析实验教程［M］．北京：高等教育出版社，2008.

6．陈宗礼．五个遗传学实验的一次杂交试验设计［J］．遗传，1996，18（6）:20-23.

7．冯航，王虹，卢朝娟．黑腹果蝇翅型基因相互作用的研究［J］．西安文理学院学报：自然科学版，2009，19（4）:17-20.

（孙英莉）