果蝇作为遗传学模式生物的优点(果蝇 遗传实验)

用果蝇系统复习遗传变异

陕西省旬邑中学　燕亚军

近百年来，果蝇被应用于遗传学研究的各个方面，而且它是早于人类基因组计划之前而被测序的一种动物．请回答下列有关问题：

I、（1）对果蝇基因组进行研究，应测序 条染色体上DNA的碱基序列．测定的染色体是__________(填图中字母)。要确定其染色体数目和形态特征的全貌，需对其进行__________分析。果蝇的体细胞内有 个染色体组，一个卵细胞内的染色体组成可表示为 （用图中序号表示）．请参照上面果蝇染色体组成示意图，绘制出能繁殖后代的单体果蝇的染色体组成。

（2）如果一个DNA分子复制时有3个碱基发生了差错，但该DNA所控制合成的蛋白质都正常，请说出2种可能的原因： ； ．

（3）请说出果蝇作为遗传学研究好材料的理由（至少2条）：

① ；② ．

Ⅱ、野生型果蝇（纯合子）的眼形是圆眼，某遗传学家在研究中偶然发现一只棒眼雄果蝇，他想探究果蝇眼形的遗传方式，设计了如图所示的实验．右图为雄果蝇性染色体的示意图，X、Y染色体的同源部分（图中I片段）上的基因互为等位，非同源部分（图中Ⅱ1、Ⅱ2片段）上的基因不互为等位．分析回答：

（1）由F1可知，果蝇眼形的 是显性性状．

（2）若F2中圆眼：棒眼≈3：1，且雌、雄果蝇个体中均有圆眼、棒眼，则控制圆眼、棒眼的基因位于 染色体上．

（3）若F2中圆眼：棒眼≈3：1，但仅在雄果蝇中有棒眼，则控制圆眼、棒眼的基因有可能位于 ，也有可能位于 ．

（4）若想通过一次交配对上述（3）中的问题做出判断，可从野生型、F1、F2中选择合适的个体进行试验，则应选择 雄果蝇与 雌果蝇交配．

（5）已知果蝇的灰身（A）和黄身（a）是一对相对性状。现有偶然发现一只黄身雌果蝇，为确定控制A、a在染色体上的位置，科学家进行了如下实验：将这只雌果蝇和纯合的灰身雄果蝇杂交，得到子一代（F1）。

如果F1的 表现型为_______________，则说明基因位于X染色体上非同源区段.

如果F1不能判断，则将F1雌雄相互交配得到子二代（F2）。若F2的表现型是：

①___________________________________，则基因位于常染色体上。

②___________________________________，则基因位于Ｘ、Y染色体上的同源区段。

(6)假如（5）中不知道黄翅和灰翅的显隐性关系，但已知该性状受一对等位基因控制。请你设计一个通过两对杂交实验(提示：一对为正交，一对为反交)来判断这对等位基因是位于常染色体上还是X染色体上的方案。

正反交实验：正交____________；反交_____________。

推断和结论：___________________________________。

Ⅲ、在一批野生正常翅（h）果蝇中，出现少数毛翅（H）的显性突变个体，这些突变个体在培养过程中可能因某种原因而恢复正常翅，这种突变成毛翅后又恢复为正常翅的个体称为回复体．回复体出现的原因可能有两种；一是因为基因H又突变为h；二是由于体内另一对基因RR突变为rr，从而抑制H基因的表达（R、r基因本身并没有控制具体性状，其中RR、Rr基因组合不影响H、h基因的表达，只有rr基因组合时才会抑制H基因的表达）．由于第一种原因出现的回复体称为“真回复体”，第二种原因出现的回复体称为“假回复体”．请分析回答：

（1）表现正常翅果蝇（包括真、假回复体）的基因型可能为： 以及hhRr、hhrr；表现毛翅果蝇的基因型可能为 以及HHRr．

（2）现获得一批纯合的果蝇回复体，欲判断其基因型是HHrr还是hhRR，可让这批纯合的果蝇回复体与 杂交，观察子代果蝇的性状表现而得出结论．

（3）果蝇Ⅱ号染色体上的隐性基因h（正常翅） 或。可以突变为显性基因H（毛翅），Ⅲ号染色体上存在一对基因R、r， r基因纯合时会抑制H基因的表达。则一个种群中正常翅果蝇的基因型有种。现有一对基因型相同的毛翅雌雄果蝇交配，产生的子代中毛翅与正常翅的比例为3：1，那么这对果蝇的基因型可能是 。

（4）实验结果表明这批果蝇属于假回复体，请利用这些果蝇及纯合野生正常翅果蝇进行杂交实验，以判断这两对基因是位于同一对染色体上还是位于不同对的染色体上．（写出实验步骤，预测实验结果并得出结论）

实验步骤（写出要点即可）：

①让这些果蝇与 进行杂交获得F1；

②让F1果蝇 获得F2；

③观察F2果蝇的性状表现，并统计 ．

预测实验结果并得出相应结论：

①若F2果蝇中毛翅与正常翅的比 则这两对基因位于不同对的染色体上；

②若F2果蝇中毛翅与正常翅的比 则这两对基因位于同对的染色体上．

Ⅳ、通过诱发突变和人工选择可以培育许多果蝇新品种．请回答下列问题：

（1）利用合适的方法可诱发果蝇基因突变，基因突变的本质是 ．

（2）如图1为果蝇红眼基因一条链的部分碱基序列，及该基因编码的部分氨基酸序列．

红眼基因的表达需经过 过程．若图中的赖氨酸变成了谷氨酸，则可推知图中红眼基因发生的碱基序号及变化结果是[] ．（[]中填序号）

（3）野生型雄果蝇（XWY）经诱变处理后出现了一只突变型（X-Y）雄果蝇，该突变可能是隐性突变、隐性致死突变（XY胚胎期致死）和无义突变（仍保持原有性状）．请设计杂交实验确定这只雄果蝇（X-Y）的突变类型，用遗传图解表示杂交实验过程：（表现型不作要求，都为单对交配）

可能结果和相应结论：

①若 ；则说明发生了隐性突变．

②若 ；则说明发生无义突变．

③若 ；则说明发生了隐性致死突变．

(4)果蝇种群中常出现性染色体异常的个体，从而产生不同的表现型。已知：性染色体组成为XXX和YO（细胞中只有一条Y染色体，没有X染色体）时表现为胚胎期致死，XXY时表现为雌性可育，XYY时表现为雄性可育，而XO（细胞中只有一条X染色体，没有Y染色体）表现为雄性不育。

为探究果蝇眼色的遗传方式，摩尔根做了下列杂交实验：

①白眼雄果蝇×红眼雌果蝇→全部红眼；②白眼雌果蝇×红眼雄果蝇→1/2白眼雄、1/2红眼雄。但蒂更斯通过大量实验发现白眼雌果蝇与红眼雄果蝇的杂交子代有少数例外：2000～3000只雌果蝇中出现一只白眼可育果蝇，每2000～3000只雄果蝇中出现一只红眼不育果蝇。请用遗传图解解释蒂更斯实验中为什么会出现例外（设有关基因为B、b）。

⑸遗传学上将染色体上某一片段及其带有的基因一起丢失的现象叫缺失。若一对同源染色体中两条染色体在相同区域同时缺失叫缺失纯合子，若仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫缺失杂合子。缺失杂合子的生活力降低但能存活，缺失纯合子常导致个体死亡。

现有一红眼果蝇XBY与一白眼雌果蝇XbXb杂交，子代中出现一只白眼雌果蝇。请采用两种方法判断这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的，还是由于基因突变引起的?（请用文字加以说明）

方法一（从细胞学角度分析）：

方法二（从遗传学角度分析）：

（6）在黑腹果蝇(2n＝8)中，点状染色体(4号染色体)缺失一条也可以存活，而且能够繁殖后代，可以用来进行遗传学研究。

野生型果蝇（EE）经基因突变可形成无眼果蝇（ee），该等位基因位于Ⅳ号染色体，据此回答以下问题。（注：实验中的亲本无眼果蝇染色体组成均正常）

①基因E和e的根本区别是________________________________________。

②将无眼果蝇与野生型Ⅳ—单体果蝇杂交，子一代的表现型及比例为_____________。

③将无眼果蝇与野生型Ⅳ—三体果蝇杂交，子一代中，正常∶三体等于____________。子一代中的Ⅳ—三体雌果蝇产生的配子种类和比例是__________________________。

④让子一代中的Ⅳ—三体雌与无眼雄蝇杂交，则子二代表现性之比为 。

Ⅴ、有两个纯合果蝇品系：品系A和品系B。两个品系都是猩红眼，这是一种与野生型深红眼明显不同的表现型。品系A猩红眼基因与品系B猩红眼基因位于果蝇的非同源染色体上，这两个不同基因对眼色素具有类似的效应。

实验1：品系A雄性与品系B雌性杂交产生的F1中有200个野生型雄蝇和198个野生型雌蝇；

实验2：品系B雄性与品系A雌性杂交产生的F1中有197个猩红眼雄蝇和201个野生型雌蝇

根据以上实验结果回答下列问题：

（1）品系A猩红眼基因对野生型等位基因为_______性，位于___________染色体上。

（2）品系B猩红眼基因对野生型等位基因为_______性，位于___________染色体上。

（3）让实验1的F1代互交，预期F2代表现型及比例为__________________________。

（4）让实验2的F1代互交，预期F2代表现型及比例为__________________________。

答案：Ⅰ（1）5 aa'bcd(其他合理答案也可)染色体核（组）型 2 abcd（只要合理即得分）

⑵复制时发生了差错的3个碱基位于非编码区；复制时发生了差错的DNA分子转录形成的密码子对应的氨基酸不变．

（3）①子代数目少，便于观察；②有很多明显地、易于区分的相对性状；③后代数量多，便于统计分析实验结果；④生长周期短，容易饲养．

Ⅱ（1）圆眼（2）常（3）X染色体的II1区段X和Y染色体的I区段 （4）野生型 F1

（5）雌果蝇均为灰身，雄果蝇均为黄身 灰身果蝇和黄身果蝇比例为3:1，且与性别无关

雄果蝇只有灰身性状，雌果蝇既有灰身性状也有黄身性状

(6)雄性黄翅×雌性灰翅 雄性灰翅×雌性黄翅

推断和结论：如果正交和反交两组中子一代的任一性状的表现型都与性别无关(同一性状在雌雄个体中所占的比例相同)，则说明这对等位基因位于常染色体上。如果正交和反交两组中的一组子一代的任一性状的表现型与性别无关，而另一组与性别有关(一组中同一性状在雌雄个体中所占的比例相同，而另一组中同一性状在雌雄个体中所占的比例不同)，则说明这对等位基因位于X染色体上。

Ⅲ（1）hhRR、HHrr、Hhrr　HHRR、HhRR、HhRr（2）纯合野生正常翅果蝇

（3）5RrHH　　RRHh

（4）实验步骤：①纯合野生正常翅果蝇 ②雌雄个体自由交配 ③其性状分离比

结果与结论：为9：7不为9：7

Ⅳ（1）核酸分子核苷酸序列改变（DNA分子碱基序列改变）（2）转录和翻译　④碱基由T变成C

（3）①F2中野生型占3/4（或雄性中有隐性突变体）②F2中全为野生型　 ③F2中雌性和雄性个体之比为2：1

(4)（图解：）

（写出亲本基因型、配子基因型、后代基因型、后代表现型，杂交符号，整体格式各1分，分要点给分，每一要点中有一处错误的各扣1分。用棋盘法酌情给分）

⑸方法一：取该果蝇有分裂能力的细胞制成装片，显微镜下观察染色体结构。若染色体正常，可能是基因突变引起的；反之可能是染色体缺失引起的。

方法二：选该白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数比为1：1，则这只白眼雌果蝇的出现是由于基因突变引起的：若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数比为2：1，则这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的。(其它合理答案给分)

⑹①脱氧核苷酸序列不同　②野生型∶无眼＝1∶1　③1∶1EE：Ee：E：e＝1：2：2：1 ④ 野生：无眼=5:1

Ⅴ （1）隐 X（2）隐性常

（3）野生型雌性：猩红眼雌性：野生型雄性：猩红眼雄性=6：2：3：5

（4）野生型雌性：猩红眼雌性：野生型雄性：猩红眼雄性=3：5：3：5

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