例谈CIB法在筛选和鉴定果蝇突变体中的应用
2022-06-08
摩尔根利用突变果蝇发现了伴性遗传，但定量筛选和鉴定果蝇，还依赖于摩尔根的学生Muller所发展的ClB法。
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
1 ClB法简介
ClB系果蝇中，X染色体上有三个特殊序列：C为染色体某片段位置颠倒的区段，可以抑制带有ClB的X染色体与另一X染色体交叉互换；隐性致死突变基因l，致使该基因的纯合果蝇致死；显性棒眼基因B，有ClB的X染色体的雌蝇具备棒眼性状。检测的方法是让经X射线照射的受检雄蝇与具有ClB的X染色体和普通X染色体的雌蝇交配（图1），产生的F1棒眼雌蝇再与正常眼雄蝇杂交（图2），观察子二代的性状。（1） 如果F2中没有雄蝇，则受检雄蝇的X染色体产生了隐形致死突变基因l；（2） 如果F2中，雌蝇∶雄蝇=2∶1，则受检雄蝇的X染色体没有产生隐形致死突变基因l。如果不是致死变异，只是普通的隐性突变，则F2雄蝇都表现为隐性突变性状。因此，可以让F1全部雌蝇分别与正常眼雄蝇交配，调查F2中不出现雄蝇或突变性状的雄蝇，可检测各种突变的频率。
2 例题
（2014年江苏卷第33题改编）有一果蝇品系，其一种突变体的X染色体上存在ClB区段（用XClB表示）。B基因表现显性棒眼性状；l基因的纯合子在胚胎期死亡（XClBXClB与XClBY不能存活）；ClB存在时，X染色体间非姐妹染色单体不发生交换；正常果蝇X染色体无ClB区段用（X+表示）。果蝇的长翅（Vg）对残翅（vg）为显性，基因位于常染色体上。图3是研究X射线对正常眼果蝇X染色体诱变示意图。请回答下列问题：
为了鉴定X染色体上正常眼基因是否发生隐性突变，需用正常眼雄果蝇与F1中 果蝇杂交，X染色体的诱变类型能在其杂交后代 果蝇中直接显现出来，且能计算出隐性突变频率，合理的解释是 ；如果用正常眼雄果蝇与F1中 果蝇杂交，不能准确计算出隐性突变频率，合理的解释是 。
参考答案：棒眼雌性；雄性；杂交后代中雄果蝇X染色体来源于亲代雄果蝇，且X染色体间未发生交换，Y染色体无对应的等位基因；正常眼雌性；X染色体间可能发生了交换。
解析：亲代XCIBX+与X？Y杂交产生的F1中，雌性XCIBX？（棒眼）和X？X+（正常眼），雄性X+Y（正常眼）和XCIBY（死亡）。由于ClB存在时，X染色体间非姐妹染色单体不发生交换，即XCIBX？不发生交叉互换；若ClB不存在时，X？X+可能发生交叉互换。又因为F2中雄蝇的X染色体来源于亲代雄蝇，Y染色体无对应的等位基因，故隐性突变可以在F2代雄性中显性出来。当选择F1棒眼雌性XCIBX？与正常眼雄性X+Y交配，F2代雄性将会出现表现型为棒眼、正常眼或棒眼、隐性突变体，可根据F2代隐性突变体在雄性中的比例，计算出隐性突变频率；当选择F1雌性正常眼X？X+与正常眼雄性X+Y交配，由于雌性染色体X？与X+可能发生交叉互换，不能准确计算出隐性突变频率。
3 试题拓展
ClB测定法可用于检测果蝇X染色体上的隐性突变[由显性基因（+）产生隐性基因（-）]和致死突变（突变基因使个体死亡），并测定隐性突变基因的频率（突变频率是指突变个体在一个群体中所占的比例）。ClB的果蝇具有1条正常的带有某显性基因的X染色体（X+）和1条ClB的X染色体（XClB），基因型为XClBX+。C表示该染色体上存在1个染色体某片段位置颠倒的区段，可抑制染色体发生交换；l表示该区段有1个隐性致死基因，该基因纯合的胚胎在最初发育阶段死亡；B为控制棒状眼的显性基因。ClB测定法的过程可分为三个阶段，分别用①②③表示。
（1） 由于l基因的作用，在胚胎发育阶段即死亡的果蝇的基因型为 。
（2） ClB染色体上存在一个染色体片段位置颠倒的区段，可抑制四分体时期的交叉互换，可能的原因是 。
（3） ③过程杂交后代中雌性果蝇共1 600只，雄性果蝇中隐性个体20只，则基因（+）的突变频率为
。
（4） 经诱变处理后的基因通常具有较高的突变频率，如果③过程杂交后代中未发现雄性的隐性个体，最可能的原因是 。
（5） 控制果蝇灰身（D）和黑身（d）的常染色体上一对等位基因。现有基因型为DdXClBX+和DdX+Y的一对亲本，则杂交后代中灰身正常眼的个体所占比例为 。
参考答案：（1） XIXI和XIY
（2） ClB染色体上存在一个染色体片段位置颠倒的区段，与另一条X染色体无法正常配对而抑制了交叉互换
（3） 2.5%
（4） 基因发生了隐性致死突变
（5） 1/2
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1 ClB法简介
ClB系果蝇中，X染色体上有三个特殊序列：C为染色体某片段位置颠倒的区段，可以抑制带有ClB的X染色体与另一X染色体交叉互换；隐性致死突变基因l，致使该基因的纯合果蝇致死；显性棒眼基因B，有ClB的X染色体的雌蝇具备棒眼性状。检测的方法是让经X射线照射的受检雄蝇与具有ClB的X染色体和普通X染色体的雌蝇交配（图1），产生的F1棒眼雌蝇再与正常眼雄蝇杂交（图2），观察子二代的性状。（1） 如果F2中没有雄蝇，则受检雄蝇的X染色体产生了隐形致死突变基因l；（2） 如果F2中，雌蝇∶雄蝇=2∶1，则受检雄蝇的X染色体没有产生隐形致死突变基因l。如果不是致死变异，只是普通的隐性突变，则F2雄蝇都表现为隐性突变性状。因此，可以让F1全部雌蝇分别与正常眼雄蝇交配，调查F2中不出现雄蝇或突变性状的雄蝇，可检测各种突变的频率。
2 例题
（2014年江苏卷第33题改编）有一果蝇品系，其一种突变体的X染色体上存在ClB区段（用XClB表示）。B基因表现显性棒眼性状；l基因的纯合子在胚胎期死亡（XClBXClB与XClBY不能存活）；ClB存在时，X染色体间非姐妹染色单体不发生交换；正常果蝇X染色体无ClB区段用（X+表示）。果蝇的长翅（Vg）对残翅（vg）为显性，基因位于常染色体上。图3是研究X射线对正常眼果蝇X染色体诱变示意图。请回答下列问题：
为了鉴定X染色体上正常眼基因是否发生隐性突变，需用正常眼雄果蝇与F1中 果蝇杂交，X染色体的诱变类型能在其杂交后代 果蝇中直接显现出来，且能计算出隐性突变频率，合理的解释是 ；如果用正常眼雄果蝇与F1中 果蝇杂交，不能准确计算出隐性突变频率，合理的解释是 。
参考答案：棒眼雌性；雄性；杂交后代中雄果蝇X染色体来源于亲代雄果蝇，且X染色体间未发生交换，Y染色体无对应的等位基因；正常眼雌性；X染色体间可能发生了交换。
解析：亲代XCIBX+与X？Y杂交产生的F1中，雌性XCIBX？（棒眼）和X？X+（正常眼），雄性X+Y（正常眼）和XCIBY（死亡）。由于ClB存在时，X染色体间非姐妹染色单体不发生交换，即XCIBX？不发生交叉互换；若ClB不存在时，X？X+可能发生交叉互换。又因为F2中雄蝇的X染色体来源于亲代雄蝇，Y染色体无对应的等位基因，故隐性突变可以在F2代雄性中显性出来。当选择F1棒眼雌性XCIBX？与正常眼雄性X+Y交配，F2代雄性将会出现表现型为棒眼、正常眼或棒眼、隐性突变体，可根据F2代隐性突变体在雄性中的比例，计算出隐性突变频率；当选择F1雌性正常眼X？X+与正常眼雄性X+Y交配，由于雌性染色体X？与X+可能发生交叉互换，不能准确计算出隐性突变频率。
3 试题拓展
ClB测定法可用于检测果蝇X染色体上的隐性突变[由显性基因（+）产生隐性基因（-）]和致死突变（突变基因使个体死亡），并测定隐性突变基因的频率（突变频率是指突变个体在一个群体中所占的比例）。ClB的果蝇具有1条正常的带有某显性基因的X染色体（X+）和1条ClB的X染色体（XClB），基因型为XClBX+。C表示该染色体上存在1个染色体某片段位置颠倒的区段，可抑制染色体发生交换；l表示该区段有1个隐性致死基因，该基因纯合的胚胎在最初发育阶段死亡；B为控制棒状眼的显性基因。ClB测定法的过程可分为三个阶段，分别用①②③表示。
（1） 由于l基因的作用，在胚胎发育阶段即死亡的果蝇的基因型为 。
（2） ClB染色体上存在一个染色体片段位置颠倒的区段，可抑制四分体时期的交叉互换，可能的原因是 。
（3） ③过程杂交后代中雌性果蝇共1 600只，雄性果蝇中隐性个体20只，则基因（+）的突变频率为
。
（4） 经诱变处理后的基因通常具有较高的突变频率，如果③过程杂交后代中未发现雄性的隐性个体，最可能的原因是 。
（5） 控制果蝇灰身（D）和黑身（d）的常染色体上一对等位基因。现有基因型为DdXClBX+和DdX+Y的一对亲本，则杂交后代中灰身正常眼的个体所占比例为 。
参考答案：（1） XIXI和XIY
（2） ClB染色体上存在一个染色体片段位置颠倒的区段，与另一条X染色体无法正常配对而抑制了交叉互换
（3） 2.5%
（4） 基因发生了隐性致死突变
（5） 1/2