果蝇的形态鉴别和饲养管理实验
普通果蝇(Drosophila melanogaster)在分类上属昆虫纲、双翅目、果蝇属。它作为遗传学研究的材料是因为它具有以下几个优点: 1.饲养简单:凡能发酵的东西都可以作为饲料。 2.生活周期短,繁殖快:在25℃时由卵到成虫只需10天左右,并且易于获得较大的后代群体。一对果蝇交配后可以产生400~500个甚至上千个卵。 3.染色体数目少(2n=8):第一号染色体为性染色体,第二、三号染色体是两对近等臂染色体,第四号是粒状染色体。 4.能够经常见到突变个体,且多为形态性状突变,比如白眼、残翅、黑檀体等,易于观察。 5.幼虫的唾腺染色体具有体细胞联会的特点,并且唾腺染色体是一种巨型多线染色体,可比正常染色体大100~200倍。在普通光学显微镜下就能看到染色体上具有不同的带纹,是研究染色体结构变异的好材料。 由于果蝇的以上特点使其在现代生物学研究中已成为一种模式生物,对于它的发育、基因组结构等的研究已经日益深入。所以,掌握果蝇的饲养管理以及形态鉴别对于利用该类模式生物进行遗传学研究必不可少。
1.果蝇的饲养管理
培养时多使用广口瓶培养,在装培养基前要进行高温灭菌处理。
酵母菌是果蝇的主要食物,凡能发酵的物质都可以用来培养它。几种饲料配方见表1,其中常用的为玉米饲料。
下面以玉米饲料为例,说明果蝇培养基的配制方法。
按配方将琼脂破碎放入约为总量2/3的水中煮溶,加入蔗糖搅拌溶解煮沸,将玉米粉同余下的1/3水调成糊状倾入正在煮沸的琼脂-蔗糖液中并不断搅拌,煮沸几分钟直到成粘稠均匀的糊状为止。然后加入丙酸和酵母搅匀分装到已经灭菌的培养瓶中,每瓶1~2 cm厚即可。装饲料瓶时应注意避免饲料沾到瓶口和瓶壁上。待饲料冷却后,用酒精棉球擦干净饲料瓶内壁,再插入消毒后的吸水纸(纵向折叠或卷成筒状插入,便于成虫栖息和幼虫化蛹),最后用灭菌的纱布棉塞好瓶口备用。
当饲料瓶装好后,最好过1~2天再移进果蝇。在果蝇的饲养过程中应避免日光直晒,当瓶内果蝇繁殖到相当数量后,或饲料发霉干枯时应及时将果蝇转移。对于留种的果蝇原种可放在10~15℃条件下培养,使生活周期加长,减少转移次数,并且注意防止混杂。
2.果蝇的生活周期观察
果蝇的一生经过卵一幼虫一蛹一成虫四个阶段。生活周期的长短受温度影响很大,一般以20~25℃为适宜。当温度低于10℃时,生活周期延长,而且生活力明显下降。温度高于30℃时则引起不育和死亡。
生活周期与饲养温度的关系可见表2。
在25℃条件下,果蝇各发育阶段所需时间大致是:
羽化成虫12小时后交配,2天产卵(培养基表层),1天一龄幼虫,1天二龄幼虫,1天三龄幼虫,3天化蛹(贴在瓶壁上),3~4天成虫(成虫可活15天左右,低温时可活一个月左右)。
3.形态观察
(1)转移和麻醉
为便于细致地观察或鉴别并为以后的自交实验打基础,需要将果蝇进行麻醉处理。麻醉时可使用专用的麻醉瓶(注意不可直接在培养瓶内麻醉),也可以用适当大小的广口瓶代替,用纱布包裹棉团作塞子。
转移时,先取下麻醉瓶塞,然后取过培养瓶,轻拍瓶壁,使果蝇落在培养瓶底部,用右手两指取下培养瓶的棉塞(夹在指间不要放下),迅速把麻醉瓶口同培养瓶口严密对接。用左手握紧两瓶接口翻倒过来,使培养瓶在上,麻醉瓶在下,右手轻拍培养瓶将果蝇震落麻醉瓶内,迅速盖好两个瓶塞。也可以使培养瓶在下,麻醉瓶在上,去塞对接瓶口后用黑纸遮住培养瓶,使果蝇因趋光而移入麻醉瓶,当达到一定数量后迅速将两瓶口盖好。
当果蝇进入麻醉瓶后,轻拍瓶壁并迅速取下瓶塞,在瓶塞上滴3~5滴乙醚(注意乙醚不要直接滴到瓶内),然后迅速塞紧瓶口。在经过大约半分钟果蝇便被麻醉。果蝇被麻醉后,可将其倾倒在用酒精擦过的白瓷板上进行观察鉴别。观察过程中如果发现果蝇开始苏醒,可用一张吸水纸滴加几滴乙醚放在培养皿内,然后将培养皿盖住,果蝇将再次被麻醉。如果观察的果蝇还要继续培养利用,应注意不要将其麻醉过度,如果蝇翅外展同身体呈45°角则表明已麻醉致死。麻醉观察后的果蝇如再培养可先将培养瓶平放桌上,取下瓶塞,在果蝇苏醒前用粗头毛笔将其转移进瓶内。应注意可先将果蝇放在倾倒的瓶壁上,然后塞好瓶口待其苏醒后再将培养瓶竖起(防止果蝇粘在培养基上导致死亡)。
(2)性别鉴定:成虫的雌雄鉴别很明显,可以用放大镜或直接进行观察鉴别。它们的主要特点如表3所列。
一般只需用肉眼对体型和上述腹部的三个特点进行观察,就可以把雌雄区别开。但是对刚羽化出的成虫或个别难以区别的成虫有时必须用解剖镜观察性梳的有无。所谓性梳(Sexcombs)是指雄性果蝇第一对足的跗节基部的一撮黑色鬃毛状物。
雌、雄果蝇的外部形态及雄蝇的性梳见图1、图2。
(3)几种常见突变型的观察:实验用的突变果蝇常见类型及其形态特征见表4。