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果蝇遗传知多少

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高考题中对必修二教材的考查多以果蝇作为研究对象进行出题,所以笔者对果蝇与教材相关的知识点进行了以下归纳,作为高三第一轮复习的备考资料。

一 果蝇作为遗传学研究对象的优点

果蝇被应用于遗传学研究的各个方面,优点如下:(1)果蝇只有4对染色体,易观察;(2)培养周期短,容易饲养,繁殖速度快,产生的后代数量大;(3)某些相对性状区分明显;(4)突变性状多数是形态突变,便于观察;(5)成虫雌雄性别区别容易,肉眼即可鉴别。

二 果蝇与摩尔根的不解之缘

遗传学界第一个诺贝尔奖获得者托马斯•亨特•摩尔根生长在一个著名的肯塔基世家,他在遗传学上取得的巨大成功与果蝇有着莫大的关系。1910年5月,在摩尔根的实验室中诞生了一只白眼雄果蝇。摩尔根把它带回家中,并把它放在床边的一只瓶子中,白天把它带回实验室,不久他把这只果蝇与另一只红眼雌果蝇进行,在下一代果蝇中产生了全是红眼的果蝇,一共是1240只。经过各种杂交、测交实验,摩尔根发现,眼色与性别相关,后来摩尔根让一只白眼雌果蝇与一只正常的雄果蝇。却在其后代中得到雄果蝇全部是白眼,而雌果蝇中却没有白眼,全部雌性都长有正常的红眼睛。

摩尔根说:“眼睛的颜色基因(R)与性别决定的基因是结在一起的,即在X染色体上。”或者像我们所说的是连锁的,那样得到一条既带有白眼基因的X染色体,又有一条Y染色体,即发育为白眼雄果蝇。

摩尔根及其同事、学生用果蝇做实验材料,到1925年已经在这个小生物身上发现它有四对染色体,并鉴定了约100个不同的基因,并且由实验而确定连锁的程度,可以用来测量染色体上基因间的距离。1911年他提出了“染色体遗传理论”。摩尔根发现,代表生物遗传秘密的基因的确存在于生殖细胞的染色体上,他还发现,基因在每条染色体内是线性排列的。摩尔根通过实验发现染色体可以自由组合,而排在一条染色体上的基因是不能自由组合的。摩尔根把这种特点称为基因的“连锁”。摩尔根在长期的实验中发现,由于同源染色体的分离与结合,产生了基因的自由组合,但交换的情况很少,只占1%。连锁和交换定律,是摩尔根发现的遗传第三定律。后来他又在20世纪20年代创立了著名的基因学说,揭示了基因是组成染色体的遗传单位,它能控制遗传性状的发育,也是突变、重组、交换的基本单位。1933年,摩尔根获得诺贝尔生理医学奖。

三 果蝇的相对性状

果蝇的相对性状有很多,本文就高中生物经常考查的几种性状予以总结。(1)体色:果蝇的体色有灰体和黑体一对相对性状。灰体对黑体为显性性状,为常染色体上的基因控制的性状。(2)翅型:果蝇的翅型有长翅对残翅,直翅对弯翅,长翅对残翅为显性性状,直翅对弯翅为显性性状,都为常染色体上的基因控制的性状。(3)眼色:果蝇的眼色有红眼和白眼,红眼对白眼为显性性状,为X性染色体上的基因控制的性状。(4)刚毛与截刚毛:刚毛为显性性状(B),截刚毛为隐性性状(b),控制这对相对性状的基因位于XY性染色体的同源区段。(5)其他突变性状及特征(见表1)。

表1

突变性状 基因符号 染色体号 性状特征

棒眼 B 1 复眼呈狭窄垂直棒形,小眼数少

褐眼 bw 2 眼呈褐色

卷曲翅 Cy 2 翅膀向上卷曲,纯合致死

小翅 m 1 翅膀小,长度不超过身体

白眼 w 1 复眼白色

黑檀体 e 3 身体呈乌木色,黑亮

黑体 b 2 体黑色,比黑檀体深

黄体 y 1 全身呈浅橙黄色

残翅 vg 2 翅明显退化,部分残留,不能飞

叉毛 f 1 毛和刚毛分叉且弯曲

猩红眼 st 3 复眼呈明亮猩红色

墨色眼 se 3 羽化时眼呈褐色并深化成墨色

四 雌雄果蝇

1.雌雄成体果蝇区别(见图1)

表2

体型 腹部末端 背部条纹 性梳

雌 大 无色、末端尖 7条(可见5条) 无

雄 小 黑色、钝圆 5条(可见3条) 有

2.雌雄果蝇的体细胞的染色体图解(见图2)

图1图2

说明:图1中,图左是雌果蝇,图右是雄果蝇。图2中,左图是雌果蝇,右图是雄果蝇。

3.几种性染色体正常、异常果蝇的性别、育性

表3

XY XO XYY XX XXY XXX YO

果蝇的性别 可育

雄性 不育

雄性 可育

雄性 可育

雌性 可育

雌性 胚胎

致死 胚胎

致死

从表3可以分析出,决定果蝇性别的X染色体起决定性作用,而Y染色体主要与育性有关。出现性染色体异常的果蝇主要是其在产生配子时出现差错,分析原因主要从两个时期入手,一个是减数第一次分裂后期异常,另一个是减数第二次分裂后期异常。