基础知识：果蝇
基础知识：果蝇
一、 果蝇属概况
果蝇属 (学名：Drosophila)是双翅目果蝇科的一个属。果蝇属已发表的物种超过1500种[3][4]。本属物种广泛分布于世界各地，其中以热带地区为多[6]，在沙漠、热带雨林、城市、沼泽与高山中皆有，黑腹果蝇、大果蝇和拟果蝇常出现于人类生活的环境。本属物种大多以腐败的植物或真菌基质为食。
本属物种黑腹果蝇为生物学研究中重要的模式生物，广泛用于遗传学研究，本课题主要使用黑腹果蝇作为模式生物。
二、黑腹果蝇
1. 概况
黑腹果蝇（学名：Drosophila melanogaster），也称黑尾果蝇，是被人类研究得最彻底的生物之一，为模式生物。黑腹果蝇原产于热带或亚热带，它和人类一样分布于全世界，并且可在人类的居室内过冬。从查尔斯·伍德沃斯（Charles W. Woodworth）利用该物种作为模式生物的建议开始，黑腹果蝇继续被广泛用于遗传学、生理学、微生物发病机理和生命历史进化的生物学研究。 截至2017年，已有8个诺贝尔奖颁发给使用果蝇的研究[2]。
2. 分类
黑腹果蝇的分类如下表所示：
| 界： | 动物界 Animalia |
|---|---|
| 门： | 节肢动物门 Arthropoda |
| 纲： | 昆虫纲 Insecta |
| 目： | 双翅目 Diptera |
| 科： | 果蝇科 Drosophilidae |
| 属： | 果蝇属 Drosophila |
| 种： | 黑腹果蝇 D. melanogaster |
3. 结构与识别方法
下面是黑腹果蝇的身体结构的简要描述：
- 头部（Head）：黑腹果蝇的头部相对较小，包括复眼、触角、口器等结构。复眼是由许多小单眼组成的复合眼，用于感知光线和运动。触角位于头部正中央，用于嗅觉和触觉。口器包括口器鞘和各种口器部分，用于进食和吸取食物。
- 胸部（Thorax）：黑腹果蝇的胸部包括三个节段：前胸、中胸和后胸。每个节段上都有一对腿，用于行走和抓握物体。中胸和后胸上还有一对翅膀，黑腹果蝇通过振动翅膀来飞行。
- 腹部（Abdomen）：黑腹果蝇的腹部由一系列环节组成，总共有八个环节。腹部的后端有一对小刺状的结构，称为尾跗（cerci），用于平衡和触觉。
- 外骨骼（Exoskeleton）：黑腹果蝇的身体被坚硬的外骨骼覆盖着，外骨骼提供了支持和保护。外骨骼还具有一些特殊的结构，例如用于呼吸的气管开口（spiracles）和用于排泄的肛门。
果蝇属于小型蝇类，体长1.5-4毫米间。虫体以黄褐色者居多，也有些是黑色的。头部有一对大而多呈鲜红色的复眼，两复眼内侧有三对眼缘刚毛，复眼间的后头中央微微隆起，形成一个单眼三角区，三个单眼的前下方生有一对单眼刚毛。
后头中间（单眼三角区后上方），有一对后头顶刚毛，两毛相向而生。在其两侧还有一对内头顶刚毛和一对外头顶刚毛。触角第三节呈椭圆形或圆形，触角芒羽状分枝，着生于两复限间的前下方。有些雄性的果蝇其前足的跗节上常有成排的鬃毛，叫性梳。
雌雄果蝇的区分方法：
大小：雌体通常比雄体大。
形态：雌体腹部稍尖，较宽厚呈卵圆形；雄体腹部钝圆，相对窄小呈柱状。
条纹：雌体腹部背面有宽窄相近的5条；雄体腹背只有3条，上部两条窄，最后1条宽且延伸至腹部腹面，呈一明显黑斑。
性梳：果蝇胸足跗节共有5个亚节。雄蝇第一对胸足跗节的第一亚节基部有一梳状黑色鬃毛结构，即为性梳。放大100倍左右可看清这一结构。雌蝇没有性梳。性梳是鉴别雌雄共有的可靠标志。观察腹部腹面末端外生殖器结构也是分辨雌雄的简单的、可靠方法。雄蝇外生殖器色深，雌蝇色浅。
4. 生命周期
果蝇的1个完整的生活周期分为4个明显的时期，即卵→幼虫→蛹→成虫。
- 卵：雌蝇可以一次产下5个0.5毫米大小的卵，总共约400个。卵长约0.5mm、白色，前端背面伸出一触丝，能附着在食物或瓶壁上，不致深陷于食物中。它们有绒毛膜和一层卵黄膜包被。卵的发育速度受环境温度影响。
- 幼虫：在25℃环境下，卵经22~24小时后孵化为幼虫, 并且立刻觅食。果蝇的幼虫 (lavae) 24小时后就会第一次蜕皮，并且不断生长，以到达二龄, 三龄幼虫发育期。幼虫能在几天内通过进食, 从半毫米的受精卵体长到2.5毫米的正常形态大小。 其间蜕皮两次，所以可以将它的幼体发育分成三个阶段 (L1-L3)，这是果蝇生长最快的阶段，在短短的三天时间里，果蝇的身体增大了两百倍以上。幼虫经两次蜕皮为三龄幼虫，约4-5mm；肉眼可见其一端稍尖为头部，上有一黑色钩状口器。
- 蛹：幼虫生活约4d左右化蛹。幼虫喜欢在器皿壁 、葡萄梗等稍硬的地方化蛹并有聚集现象 ，当找到化蛹位置后便停止爬行 , 身体在化蛹处不停地收缩蠕动 ,收缩程度随化蛹进程而减弱 , 最终呈现蛹的形状 。从停止爬行到呈现蛹的形体历时 1 ～ 2 h 。 蛹壳半透明，长椭圆形。蛹的前端有一呼吸管伸出。蛹起初颜色淡黄、柔软，以后逐渐硬化变成深褐色，此时即将羽化；
- 成虫：经过25℃下五天的蛹期 (pupae)的变态发育，果蝇最后破蛹 (eclose) 而出，成为成虫 (adult)。成虫果蝇自羽化后8h可交配，2d后即可产卵。饲养观察结果显示成虫可存活25-40d，温度在8-33℃范围内均可生存，以25℃左右为最适宜，高于33℃时果蝇成虫陆续死亡，当气温低于8℃时果蝇成虫不在田间活动，多聚集于果壳（如葡萄）、幼虫取食后的烂果孔穴里。果蝇成虫飞翔能力弱，多在背阴和弱光处活动，多数时间栖息于杂草丛生的潮湿地里。
5. 生活习性：
成虫常见于腐败植物及果子的周围，产卵于其中。幼虫孳生于腐败水果或其他腐败植物质中。
黑腹果蝇成虫主要以舐吸水果汁液为食，对发酵果汁和糖醋液等有较强的趋向性。果蝇成虫飞翔能力弱，多在背阴和弱光处活动，多数时间栖息于杂草丛生的潮湿地里。