1、黑腹果蝇腹板刚毛数量性状遗传实验孙梦杰（中山大学生命科学学院 2012 级 5 班 广州 510275）摘要：目的 以黑腹果蝇腹板上着生的小刚毛数为研究对象，了解数量性状遗传的规律和特点；学习运用数理统计和数学分析的方法，掌握实现遗传率的计算。方法 先统计亲本的腹板刚毛数量，选取五对刚毛数量多的雌雄果蝇和五对刚毛数量少的雌雄果蝇进行杂交，统计子代的刚毛数量。结果 通过数据分析，无论雌性还是雄性，其高方向选择的正态分布曲线中轴与亲本差异较大，低方向选择与亲本差异较小，不能明显看出。最终得到狭义遗传率为 0.44。结论 在果蝇刚毛数量这一数量性状遗传过程中，基因的因素影响不到 0.5，说明环境因素
2、占据主导地位。数量性状有多个基因共同控制，每个基因的作用较小，容易受到环境因素的影响。关键词： 果蝇；刚毛数量；数量性状；遗传引言：在生物中的有些性状，可用某种尺度来测量，并可用数字形式来描述，比如果蝇的身体大小、生长速度、小刚毛数量等，这样的性状都是数量形状。一个显示数量性状的个体，其表型是受到多个不同等位基因的作用，而每个基因对表型的贡献很小，但相关的基因数目很多，另外，其表型也受到环境因素的影响。因此，数量性状的变异由遗传变异和非遗传变异组成。对影响数量性状的单个等位基因的分离，以及用普通遗传学方法去追查各个基因的行为都是困难的，因此通常不能用孟德尔的分析方法进行分析，而是用数理统计的方
3、法进行分析。1.实验原理遗传力，是指某一特定性状在一定时间和某一群体中由于基因的作用所造成的表型变异百分率，即亲代传递其遗传特性的能力。它可用遗传率来表示，通常指遗传变异占总变异的百分数，其值介于 0 和 1 之间，为 0 时表明表型变异完全由环境影响所造成，为 1 时表明表型变异完全由遗传因素所决定。此次主要计算狭义遗传率：h 2=VA/VP=VA/VA+VD+VEVA指加性遗传方差，V D指显性遗传方差，V E指环境方差。2.材料与步骤2.1 实验动物黑腹果蝇：把两个不同的实验室品系杂交，再把 F 系内近交，利用 F 变异类型丰富的群体。培养供试果蝇宜在 20 摄氏度低温下饲养，这样成虫个
4、体较大，便于观察和计数小刚毛。2.2 实验用培养基红糖，琼脂，麸皮，酵母，丙酸2.3 主要仪器解剖镜，白瓷板，毛笔，麻醉瓶，培养瓶，培养箱2.4 主要步骤（1）统计亲本果蝇腹板刚毛的数量老师将果蝇发放给学生，学生在解剖镜下统计刚毛树量，将观察过后的果蝇放进玻璃瓶，写好标签。然后将数量和果蝇的性别输进老师电脑。（2）收集亲本老师将刚毛数量最多和刚毛数量最少的五对雌雄果蝇分别收集起来，每一对都放在一个培养瓶中。（3）杂交25 摄氏度下进行培养，使其杂交。经过 7 天，可见下一代幼虫出现，此时把亲本果蝇倒干净并处死。（4）观察下一代羽化为成虫后，分别统计其刚毛数量，也是由老师将其麻醉后分发给学生，然
5、后学生在解剖镜下统计后将果蝇的刚毛数量和性别输入进电脑。3.实验结果分析刚毛数量向多的方向选择简称 H，向少的方向选择简称 L。3.1 统计方法：（1）用分组数据统计频数，并作出频数分布直方图。（2）用平滑曲线将频数分布数据连接起来，与标准正态曲线对比（3）用 Excel 拟合出正态分布数据并作图（4）分别比较两种性别中，亲本和 H,L 的正态分布曲线，定性分析数量遗传性状的定向改变（5）计算遗传力3.2 实验数据分析果蝇刚毛统计表座位 1 号392 号 3 号204 号395 号316 号367 号378 号409 号3910 号2811 号3412 号2813 号3714 号3315 号3
6、216 号3017 号3618 号3419 号4020 号4021 号3022 号3123 号2824 号2525 号3426 号3527 号4328 号3629 号3330 号2031 号3132 号3333 号3434 号4235 号3336 号2237 号3338 号3839 号3940 号3041 号 42 号3843 号3644 号3245 号3346 号3347 号 48 号3549 号3850 号3251 号3452 号3753 号2554 号3355 号3756 号3757 号3758 号3459 号3360 号3461 号3562 号3163 号3764 号4465 号376
7、6 号3467 号3768 号3269 号3770 号3171 号3072 号3573 号3274 号3475 号3176 号3477 号3478 号4379 号4280 号4181 号3582 号3483 号3084 号3185 号3486 号3487 号3488 号4689 号3690 号3591 号 92 号 93 号 94 号 95 号 96 号28 35 31 29 42 32刚毛数量低的亲本：3 号，24 号，30 号，36 号，53 号刚毛数量高的亲本：27 号，34 号，64 号，78 号，88 号亲代频率分布直方图 亲代频数分布散点图00.020.040.060.080.1S
8、eries 10 20 40 60051015202530Series 1亲代正态分布图0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5000.010.020.030.040.050.060.070.080.09Series 1可以看出，亲本雌性基本符合正态分布。在 3234 处分布最多，是正态分布图的中轴位置。频数散点图的分布不是很规则，有两个峰值，可能是由于样本数量小造成的。果蝇刚毛统计表座位 1 号272 号 3 号344 号275 号256 号287 号288 号329 号2510 号2611 号2812 号2913 号3314 号2315 号3016 号2917 号2618
9、 号2619 号2720 号2821 号3222 号2823 号3424 号3025 号 26 号 27 号3528 号2529 号2530 号31 号3332 号2833 号3034 号3235 号2636 号2837 号3738 号3739 号3140 号2141 号 42 号2943 号3044 号2645 号2646 号3147 号2148 号2249 号3150 号2251 号3052 号2453 号2854 号2755 号3056 号3157 号2758 号2159 号2760 号3361 号2662 号3263 号3964 号3165 号2766 号2767 号3168 号306
10、9 号2970 号 71 号2772 号2673 号1474 号675 号2376 号2477 号2778 号2579 号3080 号3681 号2682 号1983 号3484 号3585 号2886 号3087 号2788 号2689 号2890 号2591 号2292 号2693 号2694 号1195 号3596 号3097 号 98 号 99 号 100 号 101 号 102 号刚毛数量低的亲本：40 号，47 号，50 号，73 号，82 号刚毛数量高的亲本：27 号，37 号，38 号，80 号，95亲代频率分布直方图 亲代频数分布散点图1 4 7 10 13 1600.010
11、.020.030.040.050.060.070.080.09Series 10 10 20 30 40 500510152025Series 1亲代正态分布图0 5 10 15 20 25 30 35 40 4500.010.020.030.040.050.060.070.080.09Series 1可以看出，亲代雄性果蝇基本符合正态分布，在 2628 之间分布最多，是正态分布图的中轴位置，但是频数分布散点图出现了三个峰，是由于样本数量小的原因。H果蝇刚毛统计表41 40 34 34 43 2134 42 30 40 38 4038 39 43 38 28 3132 38 37 36 33
12、3938 40 37 24 34 3837 38 28 30 41 4542 43 29 38 36 3939 33 36 41 42 2744 36 34 29 40 4139 44 37 32 37 4232 41 37 35 39 4034 39 35 43 33 1733 33 39 41 35 3840 37 37 36 36 4241 42 45 38 36 4233 35 27 41 40 3830 44 37 42 41 3429 31 36 31 42 3735 29 34 41 40 4329 38 38子二代 H 雌性频率分布直方图 子二代 H 雌性频数分布散点图1 3
13、5 7 9 11 13 1500.010.020.030.040.050.060.070.080.09Series 10 10 20 30 40 500510152025Series 1子二代 H 雌性正态分布图可以看出，子二代 H 雌性果蝇正态分布图并不是很好，并未达到左右对称的效果，没有看到在刚毛数多的区域趋向 0 的现象。这是由偶然因素造成的，比如样本数量不够大，同学们在数刚毛的过程中有误差等等。但仍存在中轴位置，在 3739 处，可见 H 雌性的刚毛数量有偏向多的刚毛数量的趋势。0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5000.010.020.030.040.050.0
14、60.070.080.09Series 1H果蝇刚毛统计表33 37 32 36 31 2832 32 30 44 27 3130 28 32 31 32 2927 33 31 33 24 2835 34 33 30 22 3032 36 25 33 33 3539 32 34 37 43 2728 38 36 30 25 2729 26 26 10 30 3219 33 31 32 35 4132 33 32 28 33 4024 30 31 37 42 3127 34 30 33 31 3434 35 27 33 31 3123 24 29 24 28 3129子二代 H 雄性频率分布直方
15、图 子二代 H 雄性频数分布散点图1 3 5 7 9 1113151700.010.020.030.040.050.060.070.080.09Series 10 10 20 30 40 500510152025Series 1子二代 H 雄性正态分布图0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5000.010.020.030.040.050.060.070.080.09Series 1可以看出， 子二代 H 雄性果蝇的刚毛数量符合正态分布，在 3032 之间，果蝇数量最多，是正态分布的中轴位置。但是频数分布散点图中，峰的数目较多，不是很标准。L 果蝇刚毛统计表32 27 26
16、40 42 2739 37 27 32 33 4036 37 39 33 28 3231 39 32 32 35 4132 42 36 36 36 3738 23 36 30 29 3435 32 36 31 44 3434 34 34 26 39 3728 43 37 42 37 3839 33 33 44 34 3631 32 32 39 35 3823 37 34 31 31 3742 20 29 32 29 3225 28 34 36 33 2828 32 36 27 24 2729 30 27 31 33 2723 37 30 38 37 3531 37 33 43 36 3537
17、35 41 24 40 4637 35 31 28 32 3533 36 34 36 34 3226 24 37 22 40 4025 24 38 30 33 3425 28 34 41 32 3037 44 37 33 39 2329 35 30 37 35 3637 32 33 31 30 3038 26 28 34 39 4243 34 37 30 38 3032 37子二代 L 雌性频率分布直方图 子二代 L 雌性频数分布散点图1 3 5 7 9 11 1300.010.020.030.040.050.060.070.08Series 10 10 20 30 40 5005101520
18、2530Series 1子二代 L 雌性正态分布图0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5000.010.020.030.040.050.060.070.08Series 1可以看出，子二代 L 雌性果蝇的刚毛数量符合正态分布，但其频数分布散点图并不是很理想，出现了好几个峰值，因为样本数量少，且同学们在数刚毛的时候偶然情况较多， ，所以不是很理想。中轴出现在 3032 之间，此区间果蝇数量最多。L 果蝇刚毛统计表29 26 32 21 18 2329 25 26 32 15 1527 17 20 30 30 3331 28 28 31 27 2620 30 20 24 33
19、3332 29 34 23 34 3627 23 25 31 30 3126 22 27 25 32 1828 32 20 33 28 2126 30 24 27 28 2428 29 35 36 34 3531 32 29 34 24 3131 33 33 32 27 3136 20 34 18 27 2534 26 29 22 17 2622 25 20 32 33 3118 13 28 27 29 3330 26 26 16 28 3031 20 23 25 35 2431 23 23 27 33 2833 33子二代 L 雄性频率分布直方图 子二代 L 雄性频数分布散点图1 3 5 7
20、 9 11 1300.010.020.030.040.050.060.070.08Series 10 10 20 30 4005101520Series 1子二代 L 雄性正态分布图0 5 10 15 20 25 30 35 4000.010.020.030.040.050.060.070.08Series 1子二代 L 雄性果蝇的刚毛数量基本符合正态分布曲线，但是仍然由于样本数量不够多，所以不是特别对称。频数分布散点图也是出现多峰、不对称的现象。果蝇在 25-27 的区间内数量最多。3.3 总体结果分析亲代和 H、L 雌性果蝇刚毛数量正态分布比较6 9 12 15 18 21 24 27 3
21、0 33 36 39 42 45 48 51 54 5700.020.040.060.080.1亲 本 雌高 雌低 雌亲代和 H、L 雄性果蝇刚毛数量正太分布比较6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 5700.020.040.060.080.1亲 本 雄高 雄低 雄亲代和 H、L 雌、雄性果蝇刚毛数量平均值正态分布比较6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 5700.020.040.060.080.1亲 本高 子 代低 子 代一. 总体结果分析：（1）从雌性果蝇来看，高方向选择
22、结果比较明显，与亲本差异较大。高方向选择的曲线中轴与亲本相差 5 个单位，但低方向选择的曲线中轴与亲本只差 2 个单位，所以低方向选择与亲本的差异不明显，不易清晰发现。原因：可能是由于低方向选择的样品数量偏少。样本数量不是足够大，导致低方向选择不明显。（2）从雄性果蝇来看，仍然是高方向选择结果比较明显与亲本差异较大。高方向选择的曲线中轴与亲本相差 4 个单位，但是低方向选择的中轴位置比亲本之地一个单位，不能够明显的分离开来，素以看起来不明显。原因：仍然是样本数量少，且低方向的样本数量也少，导致低方向选择与亲本差距不明显。（3）将雌雄果蝇合起来看起平均值，由于雌性和雄性均为高方向选择与亲本的差异
23、大，因此其平均值仍为高方向差异大。二. 遗传率的计算：亲代、子代高、低方向选择平均值和方差亲本雌 亲本雄 高雌 高雄 低雌 低雄 亲本 高 低MAX 46.0 39.0 45.0 44.0 46.0 36 42.6 44.6 41.9MIN 20.0 6.0 17.0 10.0 20 13 13.1 14.0 17.1AVERAGE 34.2 27.7 37 31 34 27 31.0 34 30.5count 93.0 90.0 118.0 91.0 176.0 122 183.0 209.0 298.0标准偏差 4.7 5.1 5.1 5.1 5.2 5.282636 4.9 5.1 5.
24、2region 26.0 33.0 28.0 34.0 26.0 23.0 29.4 30.6 24.8NUMBER1 10.6 10.5 11.9 10.5 14.3 12.0 10.6 11.3 13.4LENTH 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0占据主导地位。同时基因的作用也非常明显。这说明数量性状 2G=H-L=34-30.5=3.5则G=1.75由亲代、子代高、低方向选择平均值和方差计算 VP和 PVP=1/6（4.7+5.1+5.1+5.1+5.2+5.3）=5.0833 P=（5.0833） 1/2=2.255标准选择差 i 可从实测中求得，
25、但根据正态分布的性质，也可由入选亲本的比例（在本实验中 92只选十只，约为 0.1）决定。由实验书中查得，i=1.755把以上数只代入计算实现遗传率：h2=1.75/(2.255+1.755)=0.4364.实验结果讨论通过对整个实验数据的分析，我认为本实验的数据是可行的。由于数量性状遗传的探索需要的果蝇数量较多，所以此次试验的数据是有我们全班一起努力，将数据整合在一起的结果，扩大了样本数量。虽然样本数量已接近 100 只，但仍然出现由于样本数量少而造成的正态分布不均匀的现象，是此次实验的不足之处。5.结论本实验计算所得遗传率为 0.436，小于 0.5，说明在果蝇刚毛数这一性状的遗传中，环境
26、所起的作用的遗传变异是有基因和环境共同作用的，即可遗传的变异与不可遗传的变异同时存在。这是由于控制同一数量性状的基因数目有很多个，而每个基因的作用很小，受环境影响较大。参考文献1王金发 戚康标 何炎明 遗传学综合实验教程M 北京：科学出版社 2012：40442贺竹梅 现代遗传学教程M 北京：高等教育出版社 2011：69823龙斗 常重杰 遗传学实验技术M 合肥：中国科学技术大学出版社 1996：24294张建民 现代遗传学M 北京：化学工业出版社 2010：46645刘庆昌 遗传学M 北京：科学出版社 2007：5673Drosophilas quantitative trait here
27、ditySun Mengjie(Class 5 in 2012,Faculty of Life Science, Sun Yat-Sen University，Guangzhou 510275)Abstract: Objective By studying the bristles of the drosophilas, we can learn about the laws and features of the quantitative trait heredity. Based on monitoring data, we can work out the narrow heritabi
28、lity. Methods First, count the number of the bristles of parent drosophilas. And then, choose five pairs of drosophilas whose bristles are most and five pairs whose bristles are fewest. At last, separately make the five pairs mate, and count the number of the bristles of the second generation. Resul
29、ts By analyzing the datas we have got,we found that there is a big difference between the parent drosophilas and the high choice drosophilas. However, we cant tell the parent drosophilas from the low choice drosophilas obviously. Actually, we got the narrow heritability of 0.436.Conclusion The droso
30、philas quantitative trait heredity is controlled by genes and environment. Meanwhile, environment takes an important role. Thats because quantitative trait is controlled by many genes. Every gene has a little influence. So its easy to be influenced by environment.Key words: Drosophila; Bristles;Quantitative trait;Heredity
