“摩尔根果蝇实验教学中四种假设”教学

摩尔根的实验：1910年，摩尔根从野生型的红眼果蝇培养瓶中发现了一只白眼的雄果蝇，这只例外的白眼雄果蝇特别引起了他的重视，他抓住这个例外不放，用它作了一系列设计精巧的实验。

实验一：红眼雌蝇和这只发现的白眼雄蝇进行杂交

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摩尔根用白眼雄果蝇作了果蝇杂交实验并发现后代的特点之后，提出问题：F2中红眼果蝇与白眼果蝇的数目比例是3:1，这是否符合孟德尔遗传定律？毫无疑问，3：1的特点是符合孟德尔遗传定律的，但是发现这种性状的遗传还跟性别有关，于是能推想到控制这种性状的基因在性染色体上。（先展示实验一，学生回答出红眼对白眼为显性，且眼色的性状符合孟德尔定律。但我又提示：细心的摩尔根在实验结果中又有了新的发现：眼色性状与性别有关，而分离定律不能解释性别问题。你认为控制红、白眼的基因位于什么染色体上？学生想到有可能是在性染色体上。学生想到有可能是在性染色体上。我再次提示：果蝇有两种性染色体，分别是X和Y，且存在同源区段和非同源区段 , 你认为控制果蝇眼色的基因是在哪条染色体上？这时让同学讨论交流，并鼓励学生进行假设。）

摩尔根当年按照这个思维过程思考，当他想到控制这种性状的基因在性染色体上之后，他会一下子就做出这个基因在X染色体上的假设吗？应该不会吧！如果考虑周全的话，他应该会做出那些假设呢？按常理应该会有三种假设：控制果蝇眼色的基因可能在:(1)X染色体上(2)在Y染色体上(3)在XY染色体上都有。

(1) 若仅位于Y染色体的非同源区段， 则白眼雄蝇表示为XYb红眼雌蝇表示为XX

P  XX   ×   XYb

↓

F1   XX   ×   XYb

           ↓雌雄交配

F2   XX 、 XYb

①雌果蝇没有红、白眼色这一对相对性状。

②摩尔根实验中的雄果蝇无论F1还是F2均为白眼。

与客观事实和实验事实均不符，此假说不成立。

(2) 若仅位于X染色体的非同源区段，则白眼雄蝇表示为XbY，红眼雌蝇表示为XBXB，

摩尔根的实验可表示为下图：

P    XBXB ×  XbY

          ↓

F1   XBXb  ×   XBY

          ↓雌雄交配

F2  XBXB、XBXb、XBY、XbY

按此假设推出的结果与实验结果符合。

 (3) 若位于X、Y的同源区段，则白眼雄蝇表示为XbYb，红眼雌蝇表示为XBXB，摩尔根的实验可表示为下图：

P    XBXB ×  XbYb

           ↓

F1   XBXb  ×   XBYb

           ↓雌雄交配

F2  XBXB、XBXb、XBYb、XbYb

按此假设推出的结果与实验结果符合。

后两种假设都可以解释实验一的现象。再如何二者择一呢？用类比孟德尔所用的测交方法：应该是让其和隐性纯合子：白眼雌蝇杂交，这就是实验三。如何得到白眼雌蝇呢，在摩尔根所作的实验二就可以得到白眼雌蝇。

实验二：将实验一中所得的Ｆ１中的红眼雌蝇和白眼雄蝇进行杂交

P：  红眼♀×白眼♂

            ↓

F1    红眼♀  红眼♂白眼♀ 白眼♂

实验结果：红眼：白眼≈1：1；雌性：雄性≈1：1

F1 的红眼雌果蝇应为杂合子，这是F2 出现白眼雄果蝇的关键原因，因此，若用它和白眼雄果蝇交配的话，则子代预计应该出现4种表现型：红眼雌蝇、白眼雌蝇、红眼雄蝇、白眼雄蝇，比例为1：1：1：1

（1）仅位于X染色体的非同源区段

P  XBXb  ×   XbY

         ↓雌雄交配

F1 XBXb、XbXb、XBY、XbY

（2）位于X、Y的同源区段

P    XBXb ×  XbYb

           ↓

F1   XBXb、XbXb、XBYb、XbYb

两种假设推出的结果与实验结果都符合。

实验三:白眼雌蝇和红眼雄蝇进行杂交

P   白眼♀×红眼♂

           ↓

F1    红眼♀   白眼♂

实验结果：红眼：白眼≈1：1；雌性：雄性≈1：1

（1）仅位于X染色体的非同源区段

P    XbXb ×  XBY

          ↓

F     XBXb、 XbY

（2）位于X、Y的同源区段

P      XbXb  ×  XBYB       P   XbXb  ×    XbYB     P   XbXb  ×  XBYb  

             ↓                      ↓                         ↓

F1     XBXb 、XbYB          F1     XbXb 、XbYB         F1      XBXb 、XbYb

 此实验非常关键，因为若Y染色体上也有决定眼色的基因的话，则红眼雄果蝇可以表示为XBXB、XBYb、XbYB ，和白眼雌果蝇交配会出现三种可能的结果。摩尔根任意选择红眼雄果蝇和白眼雌果蝇交配，结果都只出现了子代雌蝇都是红眼、雄蝇都是白眼这一种情况。所以控制果蝇眼色的基因只位于X染色体的非同源区段，Y染色体上没有相应的等位基因。

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