现代计算机技术在遗传学实验教学中的应用——移动端轻量级高精度果蝇遗传性状批量识别系统的开发

果蝇是实验教学中最常用的重要生物材料之一。在果蝇实验教学中，每个学生通常需要针对上百只果蝇进行手工辨认，并记录每只果蝇身上的数个不同性状，工作量大且分类标准参差不齐。为了解决这一问题，本文将现代计算机技术融入到遗传学实验教学中，使用深度卷积神经网络来自动统计每只果蝇的性状。采用的是目标检测模型+分类模型的两阶段策略模式。在分类模型的训练设计过程中，创新性利用了关键点辅助分类的方法，有效地提升了模型的可解释性。此外，还针对任务特性改善了RandAugment方法，利用渐进式学习与适应性正则化策略，在有限的计算资源下训练了MobileNetV3架构下的多标签分类任务，并最终在每只果蝇3对性状(红/白眼、长/小翅、雌/雄)的分类任务下分别达到了97.5%、97.5%和98%的准确率。模型经过优化后，可以在手机端10 s内完成600个果蝇性状的分类，该模型具有轻量化的特点，大小不到5 MB，易于在各类安卓系统手机上安装使用。该系统的开发有利于推进以果蝇为研究对象的遗传规律验证等实验的教学，也可用于涉及大量果蝇分类统计分析的科研工作。     

果蝇培养基的选择研究

用小麦加工料设计了8个果蝇培养基,以随机完全区组设计进行比较试验,统计分析结果显示:其对果蝇F_1代数量及总重与玉米粉培养基差异极显著(P<0.01),F。发育期也明显提前,可从中选出优良配方H和C推广应用。 果蝇(Drosophlia melanogaster)作为一种很好的遗传学材料,在本世纪初就得到应用。众所周知,果蝇后代群体的数量等性状直接影响着有关遗传学研究及实验的正确性。如何提高果蝇的饲养效果来充分发挥它在科研、教学中的作用,这是国内外普遍重视的问题;有关资料也介绍了很多果蝇培养基,而对使用     

L-精氨酸在实验室果蝇扩繁中的应用

目的实验旨在研究在玉米琼脂培养基中添加L-精氨酸,探究L-精氨酸对果蝇化蛹时间、羽化时间、羽化率及雌雄比例的影响。方法实验分为2组,分别为对照组和实验组,对照组为基础培养基,实验组在基础培养基加1%的L-精氨酸,每管中雌、雄1∶1放入7对果蝇,每组12个重复,接种72 h后移除亲本,统计各组果蝇化蛹时间、羽化时间、羽化数及各组雌雄个数。结果培养基中添加1%的L-精氨酸,白眼(w~(1118))、残翅(CyO)和野生型黑腹果蝇的化蛹数、羽化数分别比对照组提高313.64%、303.53%(P0.01),157.09%、182.76%(P0.01)和233.33%、239.03%(P0.01),添加1%的L-精氨酸后白眼和野生型果蝇的化蛹时间比对照组提前2 d。结论在本实验条件下,1%的L-精氨酸可提高实验室果蝇繁殖力,可应用于实验室果蝇的扩繁。     

果蝇的饲养

要想饲养果蝇,首先要了解它的生活习性。果蝇为双翅目昆虫,属完全变态类型,主要以酵母菌为食; 生长迅速,在25℃左右10 d即可完成一个世代;繁殖力强,每只受精的成熟雌果蝇产卵400-500个。     

遗传学实验— 果蝇实验

果绳(fruit fry)是双趣目(Diptera)昆虫，属果蝇 属(genus Drosophila)，约有九百多个种。通常作遗传 学实验材料的是黑使果蝇(Drosophila melanogaster)o 用果蝇作为实脸材料有许多优点：(1)饲养容易，在常 温下，以玉米粉等作饲料就可口．生氏、繁殖;(2）生长迅 速，12天左右就可完成一个世代，每个受精的雌蝇可 产,5 4J0-500个，因此在短时问内就可获得大量的子 代，使子遗传学分析；(3）染色体数少，只有斗对；(4) 唾;u染色体制作容易，横纹;i=}1ui，是细胞学观牢的好材 料；(5）突变性状多，而且多数是形态突变，使于观察。     

我国结膜吸吮线虫在是间宿主—变色纵眼果蝇体内发育过程的研究

以结膜吸吮线虫产在家兔眼分泌物仙的初产蚴和解剖雌虫子宫内的幼虫,喂饲实验室繁殖的变色纵眼果蝇进行感染,证明了变色纵眼果蝇可作为我国结膜吸吮线虫的是间宿主。经终宿主眼分泌物中的初产蚴喂饲果蝇,结果在感染后第１６天,于存活的１１只果蝇中,在２只雄蝇的口器和头部检出感染期幼虫９条。用取自雌虫体内的幼虫,平均每蝇５条幼虫的比例喂饲感染６０８只果蝇,结果检出阳性蝇１０６只,其感染率为１７．４％。并发现幼虫在     

不同气候适应类型果蝇体色黑化可塑性的适应性变化(英文)

变温昆虫果蝇Drosophila深受热选择（即遗传效应）或表型诱导效应（即可塑性）的影响。表型可塑性是不同生物进行适应的有效方法, 但是它在不同的果蝇种中较少受到关注。 我们分析了不同发育温度范围和地理分布的果蝇的黑化反应模式。嗜凤梨果蝇D. ananassae 和蒲桃果蝇D. jambulina 对低温敏感, 这些物种可在18~32℃下饲育。相反, D. nepalensis 为耐冷且对热敏感的物种, 可在12~25℃下饲育。世界广为分布的黑腹果蝇D. melanogaster的温度范围宽（13~31℃）, 该物种前3个腹节和后3个腹节的黑化反应模式未见明显差异。D. nepalensis的全部6个腹节（第2~7节）均具有高度的可塑性。不过, 黑腹果蝇D. melanogaster只有后3个腹节具有可塑性。相反, 热带物种嗜凤梨果蝇D. ananassae 的所有腹节均不具有可塑性。世界广为分布的黑腹果蝇, 即使来自冷得多的气候环境, 其体色也不加深, 与D. nepalensis中观察到的体色接近。本研究的目的旨在认识引起体色的形态多样性的过程以及果蝇对不同地理区域的适应性。最后, 将体色黑化与物种系统发育谱系的比较表明, 在不同的演化谱系中不断发生遗传多态性或表型可塑性两种不同模式的适应。     

冻干胡蜂蜂蛹对果蝇寿命和繁殖性能的影响

本实验通过研究胡蜂蜂蛹冻干品对果蝇寿命和繁殖力的影响,证明胡蜂蜂蛹具有延缓衰老和增强繁殖性能的作用。采用乙醚麻醉法,收集8h（小时）内羽化的成虫,选择个体大小相近的雌雄果蝇,在不同浓度的培养基中饲养,每两天观察统计一次果蝇死亡数,直到全部死亡。结果表明,雌雄果蝇在5．0％实验组与对照组的平均寿命比较均具有极显著差异性（P〈0．01）,雌雄果蝇在0．2％和1．0％实验组与对照组比较平均寿命差异性显著（P〈0．05）,由此可见胡蜂蜂蛹可延长果蝇平均寿命;0．2％,1．0％组的果蝇子代数显著高于对照组果蝇子代数（P〈0．05）,5．0％组果蝇子代数极显著高于对照组果蝇子代数（P〈0．01）,由此可见冻干胡蜂蜂蛹可增强果蝇的繁殖能力。     

医用级硅橡胶遗传安全性的果蝇检测

在致突物质和致癌物的测试中,果蝇检侧 系统越来越受到人们的重视。果蝇具有生活史 短、容易饲养、耗资较少等优点,不仅可用于体 内试验,测试从分子水平到染色体水平的各种 遗传损害［uIJ,而且不需要外加代谢活化物质。果 蝇的精细胞和精母细胞是代谢活化生殖细胞, 前致癌剂可以被原位活化,特别是早期精细胞 的代谢活性更高,现已在多种果蝇品系的整 体匀浆中鉴定出几类细胞色素P-450。并具有 一个混合功能氧化酶系统山。果蝇的遗传背景 清楚,七十多年来在果蝇的遗传学研究方面积 累了大量的资料,建立了许多突变品系,可供应 用。     

Pax基因家族在果蝇发育过程中的调控作用

Pax是一个在进化上相当保守的基因家族, 它们编码的产物是一组极为重要的转录调控因子, 并存在于从果蝇到人类的各种生物体中, 参与细胞内信号传导通路的调控, 在胚胎发育过程中对细胞分化、更新、凋亡起重要的调控作用, 影响器官和组织的形成。果蝇中已发现10个Pax基因家族成员, 它们对果蝇胚胎发育及成虫组织器官的分化有非常重要的调控作用。文章结合最新的研究进展, 就果蝇中Pax基因的结构、表达模式和主要功能做一简要综述。     

第7届国际生物学奥林匹克竞赛实验试题(一)

实验A：遗传学总分：50分。时间：60分。实验材料：果蝇的2个样本。方法：种群和统计的方法。目的：检验学生用统计的方法处理种群数据的能力，用统计的方法比较2个样本的能力以及推导科学结论的能力。现有2个果蝇的样本，分别采于不同的地方，2个采集点之间相距并不远。野生、无穷变的个体表现型为灰色身体、红眼和正常的翅。你要做的工作是分析2个群体的遗传学特征并要发现这2个样本所代表的群体是属于同一个群体还是属于不同的群体。在你的实验台上有1个计算器，这是组委会送给你的礼物，可用于本题的计算。实验工作步骤A用放大镜观察每…     

樱桃新害虫黑腹果蝇的生物学特性

果蝇是近几年发现危害樱桃果实的一类重要害虫,在国内外樱桃产区均有发生。天水地区危害甜樱桃的果蝇有3个种,分别是黑腹果蝇Drosophila melanogaster Meigen、铃木氏果蝇Drosophila suzukii(Matsumura)和海德氏果蝇Drosophila hydei(Sturtevant),黑腹果蝇为优势种。作者记述黑腹果蝇对甜樱桃果实的危害情况、寄主范围及其生活史、生活习性、发育历期与温度的关系等,调查发现蚂蚁是樱桃果蝇的天敌之一。     

利用GAL4-UAS系统在果蝇中过表达研究人类基因功能

随着人类基因组测序的基本完成 ,大量新基因被发现 ,其中许多只有序列及基因组定位信息。新的焦点是这些新基因的功能研究。模式生物果蝇对此起重要作用。利用转基因果蝇和GAL4 UAS系统初步鉴定功能基因 ,建立了源于 10个不同人类基因的共 5 4个转基因果蝇品系 ,然后用 6种不同的GAL4诱导这些转基因在果蝇中过量表达。其中一个人类基因 ,延伸因子 1alpha 1(EF1α 1)的过表达导致果蝇的背板异常和糙眼表型。该研究表明可在果蝇中利用基因过表达策略初筛人类功能基因 ,这为大规模人类基因的功能研究提供了新的手段     

伊米果蝇种组（Drosophila immigrans species group）H2a-H2b和Cyt b分子系统发育关系（简报）

伊米果蝇种组(Drosophila immigrans speciesgroup)是果蝇科(Drosophilidae)、果蝇属(Drosophi-la)、果蝇亚属(Drosophila)中数量最多的一个类群,主要分布于东洋区。在分类学上该种组分为nasuta、immigrans、hypocausta、quadrilineata和curviceps五个种亚组(species subgroup)[1],东洋区果蝇区系中伊米果蝇种组中包括94个种,其中有45个种分布在中国[2]。而且curviceps种亚组是1992年新建立的中国特有果蝇类群[3]。迄今,对伊米果蝇种组分子系统关系的报道还很少,有些物种的归属仍存在争议。伊米果蝇种组还有些问题需要探讨[4]。组蛋白基因…     

乙酸乙酯对果蝇(Drosophila melanogaster)的麻醉效应研究

麻醉是果蝇实验中最基本的操作,乙醚是最常用的麻醉剂。但因为乙醚是二类易制毒化学品而被国家控制使用。报道一种容易获得的试剂——乙酸乙酯对果蝇的麻醉效果。实验采用的麻醉室大小为125cm3,每处理20~30只果蝇,乙酸乙酯剂量为40、80、120μL,以同等剂量的乙醚为对照,每个实验重复4次,用所有果蝇完全麻醉后20min及120min时的未苏醒率为指标评估麻醉效果及安全性。结果表明:乙酸乙酯对果蝇具有麻醉作用;麻醉时乙酸乙酯开始起效应的时间略晚于同等剂量的乙醚,但使果蝇完全麻醉的时间却比同等剂量的乙醚略短或相接近;麻醉持续的时间则长于同等剂量的乙醚。乙酸乙酯麻醉的果蝇,90%以上的果蝇均在120min内苏醒,表明在这些剂量范围内是安全的。乙酸乙酯完全可以替代乙醚用于果蝇的麻醉。     

果蝇的采集与识别

果蝇属于双翅目(Diptera)果蝇科(Drosophi-lidae),是昆虫中果蝇类的统称。这些蝇类广泛分布在世界各国,全世界约有60属,2600多种。通常用来当做实验材料的多是果蝇属(Drosophila)中的Droso-phila melanogaster种族。果蝇的生活史周期短,容易饲养管理,用它们为对象,来研究遗传的基因与变异,为遗传学的发展做出了贡献,因此果蝇这个名字不仅为生物学界所熟悉,也逐渐为其他行业的人们所了解。下面仅将果蝇类的习性、诱集、采集、形态特征以及与果蝇科相近似的蝇类识别,作一简单介绍。果蝇的栖息地果蝇常常在腐烂的水果中生长和繁殖,所以在人群居住的地区,若能稍加注意就可能见     

用幻灯机观察果蝇整体装片

在教学和科研中观察果蝇,一般是用乙醚将果蝇麻醉,然后把果蝇放在立体显微镜下进行观察。这种方法虽然效果比较理想,但不便于众人同时观察和研究,而且果蝇复苏后飞逃又会影响观察。现介绍一种用白昼幻灯机观察果蝇整体装片的新方法。该法观察果蝇可根据     

果蝇的培养和管理

果蝇的发育要经过卵、幼虫、蛹和成虫等几个时期(图一)。观察果蝇唾液腺细胞的巨形染色体是在果蝇的三龄幼虫期。要完成这个实验须经过对果蝇的诱捕、培养和幼虫保存等准备过程。     

中国大陆拟果蝇(Drosophila simulans)的随机扩增多态性DNA分析

近几年发现了拟果蝇(Drosophila simulans)在中国大陆的广泛分布。用随机扩增多态性DNA(RAPD)方法研究了中国大陆38个不同地理群体的拟果蝇(D．slmulam)在DNA水平上的遗传多样性,初步讨论了拟果蝇在中国大陆的起源。以40种10bp长的寡聚核苷酸随机引物进行PCR扩增,根据遗传距离利用UPGMA法作出的相关聚类图显示：(1)38个地理群体按纬度以南京(NJ)为界明显地分为南北两大支系,北方支系以北京(BJ)为界又分为明显的两个亚支,一支为东北支系包括漠河、海拉尔、黑河、佳木斯、哈尔滨、长春、沈阳、丹东、延吉、图们等10个群体;另一支包括北京、大同、呼和浩特、银川、西宁、兰州、太原、石家庄、烟台、济南、徐州、连云港等12个群体。南方支系包括郑州、武汉、上海、南京、杭州、重庆、南昌、温州、长沙、贵阳、福州、昆明、厦门、广州、南宁、海南等16个群体。(2)各地理群体之间的遗传距离与地理分布有密切关系,基本按地理位置的相关性聚类在一起。根据了解到的事实,(1)拟果蝇在中国是一个外来种;(2)拟果蝇在中国大陆的入侵是最近30年左右的事情;(3)拟果蝇在全国的广泛分布是最近10多年的事情。所以拟果蝇各群体的聚类关系可能并不是地理分化的结果,而是由于建立各地方群体的祖先群体或个体本身具有不同的遗传组成,但是某些地理上相邻近的群体可能拥有共同的祖先群体或个体,从而造成了拟果蝇各地方群体随地理分布关系而聚类。推测有两种可能的原因会产生以上结果：一是中国大陆的拟果蝇有多个不同的来源;二是拟果蝇在扩张过程中经历了可产生奠基者效应或瓶颈效应的偶然事件。     

野生果蝇的采集和幼虫培养及保存的简易方法

“观察果蝇唾液腺细胞的巨大染色体”实验,常常因实验材料不易得到,欲做而不能。笔者经过多年的实践,现介绍一种城乡均易做到的野生果蝇的采集和幼虫的培养、保存的简易方法。(一)诱饵与培养基果蝇以酵母菌为食。在众多的诱饵和培养基中,酒糟最容易获得(可自制也可到市场或酒厂购买),且含酵母菌多,基质松软、又不易被杂菌污染,为最好的野生果蝇的诱饵和幼虫的培养基,而且培养的果蝇幼虫量多、个大、体壮。