遗传学设计性实验培训课件

遗传学设计性实验u现有条件：现有条件：材料：八种果蝇类型：野生型材料：八种果蝇类型：野生型(+)、黑檀体、黑檀体(e)、残翅、残翅(vg)、白眼、白眼(w)、黑体、黑体(b)、短、短（小）翅（小）翅(m)、白眼小翅（、白眼小翅（wm）、小翅）、小翅黑体（黑体（mb）药品用具：相关试剂、用具药品用具：相关试剂、用具遗传学实验室遗传学实验室2遗传学设计性实验实验目的及要求实验目的及要求 1、实验目的：、实验目的：u掌握有代表性实验材料的选取方法；掌握有代表性实验材料的选取方法；u掌握果蝇的性状遗传分析方法掌握果蝇的性状遗传分析方法u了解由性染色体上基因所控制的性状分离规律；了解由性染色体上基因所控制的性状分离规律；u要求能独立查阅相关资料，要求能独立查阅相关资料，u掌握实验结果的统计分析方法，掌握实验结果的统计分析方法，u理解孟德尔自由组合定律的基本内容；理解孟德尔自由组合定律的基本内容；u初步掌握设计实验的方法步骤。初步掌握设计实验的方法步骤。3遗传学设计性实验2、实验要求：、实验要求：34人一组，每组任意选择人一组，每组任意选择2种类型的突变型，分析这两种突种类型的突变型，分析这两种突变型之间的遗传关系。要求每组做正反交，并进行预假设和适合度变型之间的遗传关系。要求每组做正反交，并进行预假设和适合度检验。检验。实验前要写好设计方案，涉及原理、实验流程、预期结果、参实验前要写好设计方案，涉及原理、实验流程、预期结果、参考文献等。考文献等。实验过程中：实验过程中：1、处女蝇的选择要准确。、处女蝇的选择要准确。2、麻醉深度适当；、麻醉深度适当；3、若、若F1性状混杂，暂停；性状混杂，暂停；4、培养基不够用，自行配制，注意配方和数量；、培养基不够用，自行配制，注意配方和数量；5、安排人员值班，每人、安排人员值班，每人2d，早、晚各，早、晚各1h。钥匙不得转手。钥匙不得转手。同时督促各组做好开放实验登记和清洁卫生。同时督促各组做好开放实验登记和清洁卫生。4遗传学设计性实验果蝇属节肢动物门、昆虫纲、双翅目、果蝇果蝇属节肢动物门、昆虫纲、双翅目、果蝇科、果蝇属。科、果蝇属。一、果蝇的生活史一、果蝇的生活史5遗传学设计性实验果蝇的生活史6遗传学设计性实验果蝇识别：腹部背面有五条黑条纹：腹部背面有五条黑条纹：腹部背面有三条黑条纹，：腹部背面有三条黑条纹，最后一条极宽，并延伸到腹面最后一条极宽，并延伸到腹面二、果蝇的雌雄鉴别二、果蝇的雌雄鉴别7遗传学设计性实验果蝇果蝇识别识别 ：无性梳：前腿跗节上有性梳：前腿跗节上有性梳8遗传学设计性实验果蝇的雌雄鉴别果蝇的雌雄鉴别个体个体大大小小腹纹腹纹53腹部末端腹部末端尖尖圆圆性梳性梳无无有有腹片腹片649遗传学设计性实验三、果蝇的麻醉三、果蝇的麻醉u麻醉剂：乙醚麻醉剂：乙醚10遗传学设计性实验u麻醉方法：麻醉方法：取一麻醉瓶，瓶口与培养瓶大小相仿，取一麻醉瓶，瓶口与培养瓶大小相仿，取一棉花塞，在塞入瓶口的一面滴加取一棉花塞，在塞入瓶口的一面滴加3滴乙醚，将果滴乙醚，将果蝇转入麻醉瓶内，翻转麻醉瓶使瓶口朝上，迅速将滴蝇转入麻醉瓶内，翻转麻醉瓶使瓶口朝上，迅速将滴有适量乙醚的棉塞盖住麻醉瓶口，约有适量乙醚的棉塞盖住麻醉瓶口，约1min左右果蝇倒左右果蝇倒卧于瓶底，即可将果蝇倒出进行操作。卧于瓶底，即可将果蝇倒出进行操作。11遗传学设计性实验u再麻醉再麻醉观察或计数过程中，果蝇可能苏醒，可准备观察或计数过程中，果蝇可能苏醒，可准备一玻璃培养皿，内以胶带贴一小块棉球，滴一玻璃培养皿，内以胶带贴一小块棉球，滴入适量乙醚，培养皿口朝下置于一旁备用，入适量乙醚，培养皿口朝下置于一旁备用，如见果蝇翻身走动可将培养皿口朝下，盖于如见果蝇翻身走动可将培养皿口朝下，盖于果蝇上方待其麻醉后再移开。果蝇上方待其麻醉后再移开。12遗传学设计性实验果蝇转入麻醉瓶方法果蝇转入麻醉瓶方法13遗传学设计性实验死亡果蝇的标志死亡果蝇的标志14遗传学设计性实验四、果蝇的突变型四、果蝇的突变型 果蝇具有丰富的外表型态差异，包果蝇具有丰富的外表型态差异，包括眼色、眼形、翅形、括眼色、眼形、翅形、翅脉横隔、翅脉横隔、刚毛刚毛形状与数目、形状与数目、体色等。体色等。15遗传学设计性实验翅脉横隔翅脉横隔野生型，具有横隔脉，突变型，缺横隔脉野生型，具有横隔脉，突变型，缺横隔脉16遗传学设计性实验体色体色17遗传学设计性实验翅形翅形残翅残翅长翅长翅短（小）翅短（小）翅18遗传学设计性实验眼色眼色白眼白眼朱红眼朱红眼墨黑眼墨黑眼红眼红眼19遗传学设计性实验刚毛形态刚毛形态20遗传学设计性实验果蝇常见突变型果蝇常见突变型残翅残翅野生型野生型棒眼棒眼小翅小翅黑檀体黑檀体白眼白眼21遗传学设计性实验果蝇突变性状及基因果蝇突变性状及基因突变型突变型基因符号基因符号表现特征表现特征基因所在染色体基因所在染色体白眼白眼棒眼棒眼褐色眼褐色眼猩红眼猩红眼黑檀体黑檀体黄体黄体焦毛焦毛黑体黑体匙形翅匙形翅残翅残翅翻翅翻翅短（小）翅短（小）翅wBbwsteysnbnub2vgCym复眼白色复眼白色复眼条形复眼条形小眼数少小眼数少复眼褐色复眼褐色复眼猩红色复眼猩红色身体乌木色身体乌木色身体浅橙黄色身体浅橙黄色刚毛卷曲烧曲焦状刚毛卷曲烧曲焦状颜色比黑檀体深颜色比黑檀体深翅小匙状翅小匙状翅退化，不能飞翅退化，不能飞翅向上翻卷，纯合致死翅向上翻卷，纯合致死翅膀短小，不超过身体翅膀短小，不超过身体XXIIIIIIIIXXIIIIIIIIX22遗传学设计性实验五、果蝇的饲养五、果蝇的饲养1、培养瓶、灭菌培养瓶、灭菌2、培养基的配制、培养基的配制3、果蝇继代培养、果蝇继代培养23遗传学设计性实验果蝇的饲养1、培养瓶、塞子灭菌牛奶瓶、大中型指管牛奶瓶、大中型指管24遗传学设计性实验2、培养基的配制、培养基的配制（1）果蝇培养基成份（100ml）水水80ml玉米粉8.5g糖6.g琼脂.g丙酸（苯甲酸）0.5ml（0.25g）酵母粉少许25遗传学设计性实验（2）配制方法玉玉米米粉粉糖糖琼脂琼脂26遗传学设计性实验果蝇的转移果蝇的转移转移果蝇至新培养瓶或麻醉瓶：转移果蝇至新培养瓶或麻醉瓶：取一新培取一新培养瓶，略为松动棉塞，放置于右手侧，取欲转养瓶，略为松动棉塞，放置于右手侧，取欲转移果蝇培养瓶于左手侧，以左手握住瓶颈，两移果蝇培养瓶于左手侧，以左手握住瓶颈，两指轻扣棉塞顶部，以右手轻拍瓶底使果蝇掉落指轻扣棉塞顶部，以右手轻拍瓶底使果蝇掉落于培养基表面，左手拔起棉塞以两指夹住，右于培养基表面，左手拔起棉塞以两指夹住，右手两指夹住棉塞新培养瓶棉塞，并将新培养瓶手两指夹住棉塞新培养瓶棉塞，并将新培养瓶倒扣于旧培养瓶上，再以左手握住两瓶口相接倒扣于旧培养瓶上，再以左手握住两瓶口相接处，翻转使新培养瓶位于下方，然后以右手掌处，翻转使新培养瓶位于下方，然后以右手掌心轻拍旧培养瓶瓶底，使果蝇掉落于新培养瓶心轻拍旧培养瓶瓶底，使果蝇掉落于新培养瓶内，迅速盖上各瓶棉塞。内，迅速盖上各瓶棉塞。27遗传学设计性实验u转移果蝇时，为避免麻醉的果蝇直接掉转移果蝇时，为避免麻醉的果蝇直接掉落于培养基表面而粘着于培养基表面致落于培养基表面而粘着于培养基表面致死，可将培养瓶横放，将麻醉的果蝇倒死，可将培养瓶横放，将麻醉的果蝇倒于瓶壁，待其苏醒后再将培养瓶正立。于瓶壁，待其苏醒后再将培养瓶正立。28遗传学设计性实验注意事项注意事项u麻醉剂的使用：乙醚有毒麻醉剂的使用：乙醚有毒,挥发性强，使用时，挥发性强，使用时，要注意随时盖好瓶盖，防止乙醚挥发。要注意随时盖好瓶盖，防止乙醚挥发。u麻醉深度：麻醉果蝇时，要防止麻醉过度，影响麻醉深度：麻醉果蝇时，要防止麻醉过度，影响继代培养。继代培养。u做好标记：新转移的培养瓶上需贴好标签，注明做好标记：新转移的培养瓶上需贴好标签，注明继代培养日期及实验者姓名。继代培养日期及实验者姓名。29遗传学设计性实验实验操作流程实验操作流程1、根据设计分取突变体、根据设计分取突变体2、果蝇饲养、果蝇饲养3、收集处女蝇。雌蝇羽化后、收集处女蝇。雌蝇羽化后812h不交配。亲本和不交配。亲本和F1雌蝇都必需是雌蝇都必需是处女蝇。处女蝇。4、按组合收集雌雄蝇杂交，贴上标签（组合名称、杂交日期、小组、按组合收集雌雄蝇杂交，贴上标签（组合名称、杂交日期、小组名称）名称）5、67d后，幼虫出现后，放去成蝇（记日期），种蝇要放干净。后，幼虫出现后，放去成蝇（记日期），种蝇要放干净。6、34d后，连续观察记录后，连续观察记录F1性状，并统计数字（麻醉后倒在白瓷性状，并统计数字（麻醉后倒在白瓷板上进行统计）。板上进行统计）。F1性状若不符合设计要求，终止实验。性状若不符合设计要求，终止实验。7、选出、选出5-6对对F1雌雄蝇做兄妹交。雌雄蝇做兄妹交。8、67d后放飞后放飞F1代亲本（记录日期）。代亲本（记录日期）。9、34d后，后，F2代成蝇出现，连续观察统计各种性状，代成蝇出现，连续观察统计各种性状，F3代出来后代出来后停止记录。停止记录。31遗传学设计性实验实验结果与分析实验结果与分析1、每组根据自己的设计将各代正反交的结果填、每组根据自己的设计将各代正反交的结果填入表格。入表格。2、将记录结果整理，分别做、将记录结果整理，分别做X2测验，看其是否测验，看其是否符合遗传规律。符合遗传规律。F1代要多于代要多于30只，只，F2代要多于代要多于50只。记录好放飞时间（亲代和只。记录好放飞时间（亲代和F1代）。代）。3、对结果进行分析。、对结果进行分析。32遗传学设计性实验u本实验的内容和要求还可以扩展到有关本实验的内容和要求还可以扩展到有关数量性状的遗传分析、果蝇诱变实验设数量性状的遗传分析、果蝇诱变实验设计等，自行决定，但实验前要写好设计计等，自行决定，但实验前要写好设计方案，涉及原理、实验流程、参考文献方案，涉及原理、实验流程、参考文献等。等。33遗传学设计性实验诱变实验（设计性实验）诱变实验（设计性实验）u实验条件：野生型果蝇实验条件：野生型果蝇u实验目的：采用物理法、化学法、生物实验目的：采用物理法、化学法、生物法等多种实验手段，使果蝇发生诱发突法等多种实验手段，使果蝇发生诱发突变，通过其遗传现象找出突变的规律和变，通过其遗传现象找出突变的规律和特点。特点。34遗传学设计性实验物理诱变剂的种类物理诱变剂的种类常见的物理诱变剂是各种射线，如常见的物理诱变剂是各种射线，如X射线，射线，r射线和中子，此外射线和中子，此外还有紫外线和还有紫外线和射线。射线。uX射线：波长为射线：波长为1000100埃的电离射线，最早的诱变射线。埃的电离射线，最早的诱变射线。ur射线：一种波长更短的电离射线，波长射线：一种波长更短的电离射线，波长0.11埃，埃，60CO和和137CS是目前应用最广的是目前应用最广的r射线源。射线源。u中子：不带电粒子，在加速器或核反应堆中得到能量范围极中子：不带电粒子，在加速器或核反应堆中得到能量范围极广的中子。广的中子。u射线：电子或正电子射线束，由射线：电子或正电子射线束，由32P和和35S等放射性同位素直等放射性同位素直接发生。透过植物组织能力弱，但电离密度大。当同位素溶接发生。透过植物组织能力弱，但电离密度大。当同位素溶液进入组织和细胞后作为内照射产生诱变作用。液进入组织和细胞后作为内照射产生诱变作用。基本知识：基本知识：35遗传学设计性实验诱变机理诱变机理X射线和射线和r射线都是能量较高的电磁波，能引起射线都是能量较高的电磁波，能引起物质的电离。当易受辐射敏感的部位受到射线物质的电离。当易受辐射敏感的部位受到射线的撞击时，发生离子化，可以引起的撞击时，发生离子化，可以引起DNA链断裂，链断裂，当修复不能恢复到原状就会出现突变。如果射当修复不能恢复到原状就会出现突变。如果射线击中染色体可导致断裂，修复时可造成缺失、线击中染色体可导致断裂，修复时可造成缺失、重复、倒位和易位等染色体畸变。中子不带电，重复、倒位和易位等染色体畸变。中子不带电，但当与生物体内的原子核撞击后，使原子核变但当与生物体内的原子核撞击后，使原子核变换产生换产生r射线等能量交换，从而影响射线等能量交换，从而影响DNA和染和染色体的改变。色体的改变。36遗传学设计性实验诱变方法诱变方法一般采用一般采用r圃，以圃，以60CO源为中心放置处理材料，源为中心放置处理材料，以材料与以材料与60CO源中心距离和照射时间来控制辐射源中心距离和照射时间来控制辐射量。这种量。这种r圃对于诱变育种的应用不是十分合适的，圃对于诱变育种的应用不是十分合适的，一般设置小的一般设置小的60CO室进行处理。可处理植株、植室进行处理。可处理植株、植株的局部、处理种子或花粉。处理花粉的优点是株的局部、处理种子或花粉。处理花粉的优点是产生突变不至于形成嵌合体，但花粉的存活时间产生突变不至于形成嵌合体，但花粉的存活时间短暂不易进行处理。但花粉离体培养结果表明，短暂不易进行处理。但花粉离体培养结果表明，玉米新鲜花粉可在常温下储存在液体石蜡油中玉米新鲜花粉可在常温下储存在液体石蜡油中2.5h，对花粉活力没有影响。，对花粉活力没有影响。37遗传学设计性实验化学诱变剂种类化学诱变剂种类早在早在1948年，年，Gustafsson等曾用芥子气处等曾用芥子气处理大麦获得突变体。理大麦获得突变体。1967年年Nilan用硫酸二乙用硫酸二乙酯处理大麦种子育成了矮秆、高产品种酯处理大麦种子育成了矮秆、高产品种Luther。此后化学诱变剂的应用逐渐发展起来。目前此后化学诱变剂的应用逐渐发展起来。目前较公认的最有效和应用较多的是烷化剂和叠氮较公认的最有效和应用较多的是烷化剂和叠氮化物两类。烷化剂中仍以甲基磺酸乙酯化物两类。烷化剂中仍以甲基磺酸乙酯(EMS)、硫酸二乙酯硫酸二乙酯(DES)和乙烯亚胺和乙烯亚胺(EI)等类型的等类型的化合物应用较多，叠氮化合物则以叠氮化钠化合物应用较多，叠氮化合物则以叠氮化钠(NaN3)研究和应用较多。研究和应用较多。38遗传学设计性实验化学诱变剂诱变机理化学诱变剂诱变机理u烷化剂烷化剂指具有烷化功能的化合物指具有烷化功能的化合物,带有一个或多带有一个或多个活性烷基个活性烷基,该烷基转移到一个电子密度较高该烷基转移到一个电子密度较高的分子上的分子上,可置换碱基中的氧原子，碱基被烷可置换碱基中的氧原子，碱基被烷化后，化后，DNA在复制时会导致配对错误，产生突在复制时会导致配对错误，产生突变。变。u叠氮化钠叠氮化钠一种动植物的呼吸抑制剂，可使复制中的一种动植物的呼吸抑制剂，可使复制中的DNA的碱基发生替换，从而导致突变体的发生，的碱基发生替换，从而导致突变体的发生，是目前诱变率高而安全的一种诱变剂。是目前诱变率高而安全的一种诱变剂。39遗传学设计性实验化学诱变剂的处理方法化学诱变剂的处理方法利用化学诱变剂处理种子较为普遍，其方利用化学诱变剂处理种子较为普遍，其方法是直接把种子浸泡在含有化学试剂的溶液中，法是直接把种子浸泡在含有化学试剂的溶液中，可以诱发各类体细胞突变。一般来说，玉米种可以诱发各类体细胞突变。一般来说，玉米种子的处理效果较差，因为成熟的玉米籽粒胚中子的处理效果较差，因为成熟的玉米籽粒胚中具有分开的、已定型的雄花和雌穗原基细胞，具有分开的、已定型的雄花和雌穗原基细胞，并且在突变发生过程中容易产生细胞间的竞争，并且在突变发生过程中容易产生细胞间的竞争，使突变细胞受到抑制或消亡，被排斥在生殖过使突变细胞受到抑制或消亡，被排斥在生殖过程之外。程之外。40遗传学设计性实验化学诱变剂的处理方法化学诱变剂的处理方法用含有化学药剂的石蜡油处理玉米花粉是用含有化学药剂的石蜡油处理玉米花粉是目前已知的最有效的方法。以目前已知的最有效的方法。以EMS为例，具体为例，具体的处理方法步骤如下：用的处理方法步骤如下：用EMS与轻质石蜡油混与轻质石蜡油混合，制备成浓度为合，制备成浓度为0.1-0.2%EMS处理液；在适处理液；在适当的时间，收集玉米新鲜花粉，在一个带盖的当的时间，收集玉米新鲜花粉，在一个带盖的瓶中，把花粉与瓶中，把花粉与EMS处理液混合；最后用一把处理液混合；最后用一把小号毛刷，把被处理花粉涂到选好的雌穗花丝小号毛刷，把被处理花粉涂到选好的雌穗花丝上。上。41遗传学设计性实验化学诱变剂的特点有：化学诱变剂的特点有：u诱发突变率较高，而染色体畸变较少，并且诱诱发突变率较高，而染色体畸变较少，并且诱变范围广。变范围广。u对处理材料损伤轻，有的化学诱变剂只限于对处理材料损伤轻，有的化学诱变剂只限于DNA的某些特定部位发生变异。的某些特定部位发生变异。u大部分有效的化学诱变剂较物理诱变剂的生物大部分有效的化学诱变剂较物理诱变剂的生物损伤大，容易引起生活力和可育性下降。损伤大，容易引起生活力和可育性下降。42遗传学设计性实验诱变育种的一般步骤诱变育种的一般步骤u处理材料的选择处理材料的选择u诱变剂量的选择诱变剂量的选择用用60CO-r射线辐照自交系时，剂量为射线辐照自交系时，剂量为135-190Gy，辐照杂交种时，剂辐照杂交种时，剂量为量为200-320Gy为宜。为宜。UV处理？分钟处理？分钟在在EMS化学诱变处理化学诱变处理45分钟的条件下，以分钟的条件下，以12103浓度为宜。浓度为宜。叠氮化钠叠氮化钠10g/ml?uM1、M2、M3突变性状与选择突变性状与选择43遗传学设计性实验生科生科0801-02班班遗传设计性实验值日安排遗传设计性实验值日安排课外开放时间：课外开放时间：每天早上每天早上6:307:30下午下午18:3019:30值日生姓名值日生姓名电话电话值班时间值班时间月月日日44遗传学设计性实验