关于果蝇X、Y染色体上基因分布的两点释疑

 

陈春英
浙江省杭州第四中学江东学校

摘要：对“为什么果蝇的Y染色体比X染色体长但没有白眼基因”“有哪些基因位于果蝇的X、Y同源区段”这两个疑难问题进行简要阐述，供教学参考。

作者简介：陈春英（1980—），女，硕士研究生学历，高级教师，E-mail:79099689@qq.com;

黑腹果蝇（Drosophilamelanogaster，以下简称“果蝇”）是著名遗传学家摩尔根及其同事的遗传杂交实验所用的材料，其性别决定为XY型。摩尔根等利用果蝇杂交实验证明了基因在染色体上，其关键之一是提出“白眼基因在X染色体上，而Y染色体上没有它的等位基因”这一假设。从人教版高中生物学教材给出的果蝇染色体示意图可以看出，果蝇的Y染色体比X染色体长。另外，教材还提到了人类的Y染色体比X染色体要小很多，携带的基因比较少，所以许多位于X染色体上的基因，在Y染色体上没有相应的等位基因。由此给不少学生造成一些困惑：为什么果蝇的Y染色体比X染色体长但没有白眼基因？又有哪些基因位于果蝇的X、Y同源区段？本文针对上述两个疑问进行简要解答，以供一线教师进行参考。

1 为什么果蝇的Y染色体比X染色体长但没有白眼基因

一条染色体上基因的数量，与其长度并不直接相关，而与其所含的常染色质和异染色质区域密切相关，因为这两种染色质状态直接影响基因的分布和表达活性。黑腹果蝇权威数据库FlyBase最新发布的数据显示：果蝇的X染色体长度约为22.4Mb，包含约2100个蛋白质编码基因，近端（靠近着丝粒）为异染色质区域，富含重复序列和转座子，参与染色体稳定性的维持；远端为常染色质区域，大多数功能基因位于该区域。而果蝇的Y染色体长度约40Mb，占雄果蝇基因组的12%，主要由转座子和重复的DNA序列组成，几乎完全是异染色质。因此，尽管果蝇的Y染色体相对较大，但到目前为止仅发现其上分布有14个编码蛋白质的基因，且这些基因都是Y染色体上独有的。Y染色体上的这些基因主要与雄性果蝇的精子发生有重要关系，因此仅有一条X染色体的果蝇可以发育为正常雄性，但不育。这可能与果蝇Y染色体在进化上的起源有关。越来越多的研究证明；果蝇的Y染色体起源于常染色体，前述Y染色体上的那些基因主要来源于常染色体，这与人类的Y染色体起源于X染色体不同。

2 有哪些基因位于果蝇的X、Y同源区段

通过对减数第一次分裂前期X、Y染色体配对情况进行研究发现，果蝇X、Y染色体之间同源区段很少，两者唯一的同源区段位于rDNA区，这与上述果蝇Y染色体起源于常染色体的观点一致。X染色体上的rDNA区位于其长臂端异染色质区的中间区域，Y染色体上的rDNA区在其短臂端靠近着丝粒的基部位置（图1)。由于果蝇X、Y染色体同源区段仅分布于rDNA区，而rDNA区是由35SrDNA的数百个重复序列组成的，目前在果蝇中仅发现极少数性状与X、Y染色体同源区段的DNA序列有关，如截毛基因（bobbedgene）决定的截毛性状，其产生实际上与该同源区段的35SrDNA的拷贝数减少有关。基于以上事实，很多研究者认为果蝇的X、Y染色体上不存在同源基因。因此，值得命题者注意的一点是，以黑腹果蝇作为遗传命题的素材时，由于其性染色体上缺乏同源基因，应尽量避免对其X或Y同源区段基因的遗传规律进行考查。

图1黑腹果蝇X、Y染色体结构及同源区段示意图

来源：陈春英.关于果蝇X、Y染色体上基因分布的两点释疑[J].中学生物教学,2026,(07):61-62.