实验动物的遗传控制.ppt

第二章第二章 实验动物的遗传学质量控制实验动物的遗传学质量控制 第一节第一节 实验动物的遗传学分类实验动物的遗传学分类 从遗传观点讲，实验动物应是遗传限定的动物，根据基因的纯合程从遗传观点讲，实验动物应是遗传限定的动物，根据基因的纯合程度实验动物可分为近交系、封闭群、杂交群。度实验动物可分为近交系、封闭群、杂交群。相同基因型：相同基因型：近交系：近交系：同源突变近交系同源突变近交系 同源导入近交系同源导入近交系 分离近交系分离近交系 重组近交系重组近交系 杂交群：杂交群：杂交杂交F1F1代代 不同基因型：不同基因型：封闭群：封闭群：远交种远交种 突变种突变种实验动物品种、品系实验动物品种、品系1.种：种：动物动物“种种”（species）是生物学分类的最基本单位，是生物学分类的最基本单位，而在实验动物中，种是指可以相互交配且后代有繁殖能而在实验动物中，种是指可以相互交配且后代有繁殖能力的同一种类的动物。力的同一种类的动物。2.实验动物品种（实验动物品种（stock，breed）：）：一般指具有一些容易一般指具有一些容易识别和人们所需要的性状，而且是可以稳定遗传的动物识别和人们所需要的性状，而且是可以稳定遗传的动物群体。通常把封闭群动物称为品种，如新西兰白兔、群体。通常把封闭群动物称为品种，如新西兰白兔、KM小鼠等。小鼠等。3.品系（品系（strain）：实验动物学上把基因高度纯合的动物称实验动物学上把基因高度纯合的动物称为品系动物，通常指近交系、突变系动物。为品系动物，通常指近交系、突变系动物。作为一个品种、品系应作为一个品种、品系应具备的条件具备的条件v相相似似的的外外貌貌特特征征 如如KMKM品品种种，BALB/cBALB/c品品系系小小鼠鼠毛毛色色为为白白色，色，C57BL/6C57BL/6品系毛色为黑色。品系毛色为黑色。v独特的生物学特性独特的生物学特性v稳稳定定的的遗遗传传性性能能 一一个个品品种种或或品品系系必必须须具具有有一一定定的的育育种种价价值值，杂杂交交F1F1代代繁繁殖殖后后代代时时，性性状状发发生生分分离离，不不能能成成为为一个品系。一个品系。v具具有有共共同同的的遗遗传传来来源源和和一一定定的的遗遗传传结结构构 任任何何品品种种和和品品系都可追溯到其共同的祖先，并由此分支经选育而成。系都可追溯到其共同的祖先，并由此分支经选育而成。第二节第二节 近交系动物近交系动物一、基本概念一、基本概念v近交：遗传上血缘关系较近的雌雄个体之间的近亲近交：遗传上血缘关系较近的雌雄个体之间的近亲交配。交配。v近交类型：近交类型：纯交：相同基因型个体之间的交配，纯交：相同基因型个体之间的交配，AAAAAAAA回交：纯合子与杂合子之间的交配，回交：纯合子与杂合子之间的交配，AaAAAaAA互交：相同杂合子之间的交配，互交：相同杂合子之间的交配，AaAaAaAa近交程度的表示近交程度的表示v近交系数：近交系数：指群体中某个个体通过遗传携带两个同源等位基因的指群体中某个个体通过遗传携带两个同源等位基因的概率。概率。根据近亲交配的世代数，将基因的纯化程度用百分比来表根据近亲交配的世代数，将基因的纯化程度用百分比来表示。理论上，随着同胞交配或亲子交配世代数的增加，近交系数示。理论上，随着同胞交配或亲子交配世代数的增加，近交系数上升，到上升，到20代时，近交系数可达代时，近交系数可达98.6，杂合基因仅剩，杂合基因仅剩1.4。公式公式:Fn=1-(1-F)n 100%全同胞全同胞 F=19.1%同父异母同父异母 F=11.0%堂兄妹堂兄妹 F=8%亲子交配亲子交配 F=19.1%v血缘系数：群体中个体之间的基因组成的相似程度用数值来表示。血缘系数：群体中个体之间的基因组成的相似程度用数值来表示。一卵孪生子之间的基因组成完全相同时，血缘系数为一卵孪生子之间的基因组成完全相同时，血缘系数为100，子，子代从双亲中获得基因各一半，亲子之间的血缘系数为代从双亲中获得基因各一半，亲子之间的血缘系数为50。v近交引起的变化近交引起的变化：自然界的动植物的遗传上一般都是杂合子，所以培：自然界的动植物的遗传上一般都是杂合子，所以培养近交系动物都来源于杂合体，通过长期近亲交配后，动物的杂合性养近交系动物都来源于杂合体，通过长期近亲交配后，动物的杂合性逐渐降低，其纯合性逐渐升高，以致动物的表型趋向一致。逐渐降低，其纯合性逐渐升高，以致动物的表型趋向一致。v近交引起的不利影响是近交衰退，其原因是多方面的。一般认为主要近交引起的不利影响是近交衰退，其原因是多方面的。一般认为主要是由以下两方面：（是由以下两方面：（1）隐性有害基因的暴露（）隐性有害基因的暴露（2）破坏多基因平衡。）破坏多基因平衡。近交衰退近交衰退 (inbred inflation)(inbred inflation)：指在近交过程中动物群体由于基因分离和纯合而产生的不利于个体和指在近交过程中动物群体由于基因分离和纯合而产生的不利于个体和群体发育的现象。群体发育的现象。v近交衰退包括近交衰退包括：1.1.由于有害隐性基因的纯合，出现遗传缺陷或某种疾病由于有害隐性基因的纯合，出现遗传缺陷或某种疾病发生率的提高。发生率的提高。2.2.影响繁育如产子数下降、母性不良。影响繁育如产子数下降、母性不良。3.3.个体发育不良，个体发育不良，对环境的适应性差。对环境的适应性差。近交系动物的概念近交系动物的概念 至少经过至少经过2020代以上的连续全同胞交配或亲子交代以上的连续全同胞交配或亲子交配，品系内所有个体都可追溯到起源于第配，品系内所有个体都可追溯到起源于第2020代或代或以后代数的一对共同祖先的动物群。以后代数的一对共同祖先的动物群。亚系和支系的概念亚系和支系的概念v亚系（亚系（substrain）的形成：育成的近交系可能由于残余杂合性和突变）的形成：育成的近交系可能由于残余杂合性和突变导致部分遗传组成的改变。近交系的亚系分化是指一个近交系内各个导致部分遗传组成的改变。近交系的亚系分化是指一个近交系内各个分支的动物之间，已经发现或十分可能存在遗传差异。分支的动物之间，已经发现或十分可能存在遗传差异。v通常下述三种情况会发生亚系分化通常下述三种情况会发生亚系分化:1）在兄妹交配代数达）在兄妹交配代数达40代前形成代前形成的分支（即发生于的分支（即发生于F20F40之间）；之间）；2）一个分支与其他分支分开繁殖）一个分支与其他分支分开繁殖超过超过100代突变所致；代突变所致；3）已发现一个分支与其他分支存在遗传差异。）已发现一个分支与其他分支存在遗传差异。产生这种差异的原因可能是残留杂合、突变或遗传污染（产生这种差异的原因可能是残留杂合、突变或遗传污染（genetic contamin-ation）（即一个近交系与非本品系动物之间杂交引起遗传）（即一个近交系与非本品系动物之间杂交引起遗传改变）。由于遗传污染形成的亚系，通常与原品系之间遗传差异较大，改变）。由于遗传污染形成的亚系，通常与原品系之间遗传差异较大，因此对这样形成的亚系应重新命名。例如由因此对这样形成的亚系应重新命名。例如由GLaxo保持的保持的A近交系在近交系在发生遗传污染后，重新命名为发生遗传污染后，重新命名为AZG。v遗传污染遗传污染：是指最常见的实验动物管理事故，通是指最常见的实验动物管理事故，通常是由于其他品系动物与本常是由于其他品系动物与本 品系动物发生交配所品系动物发生交配所致。致。v遗传漂变遗传漂变：是指一个品系动物基因型在饲养过程：是指一个品系动物基因型在饲养过程中可能发生的随机改变，这种改变多由于近交系中可能发生的随机改变，这种改变多由于近交系动物残留杂合基因分离，造成了亚系的形成。动物残留杂合基因分离，造成了亚系的形成。v突变突变：由于动物基因组中某个核苷酸残基的置换、：由于动物基因组中某个核苷酸残基的置换、缺失或插入，引起一个等位基因的改变。缺失或插入，引起一个等位基因的改变。v支系的形成：一个近交系或亚系内部，由于非常支系的形成：一个近交系或亚系内部，由于非常可能存在环境的、母方的或细胞的差异，或者也可能存在环境的、母方的或细胞的差异，或者也许不是非常可能存在遗传上的差异时，则这个近许不是非常可能存在遗传上的差异时，则这个近交系或亚系出现支系。交系或亚系出现支系。人为技术处理：如卵巢移植（人为技术处理：如卵巢移植（o）、人工喂养）、人工喂养（h）、代乳（）、代乳（f）、受精卵或胚胎移植（）、受精卵或胚胎移植（e）、）、冷冻保存（冷冻保存（p）等。）等。种群转移到新的保持者：如引种到另一实验种群转移到新的保持者：如引种到另一实验室。室。二二.近交系动物的特征近交系动物的特征v遗传基因位点的纯合性遗传基因位点的纯合性v遗传组成的同源性遗传组成的同源性v遗传组成的独特性遗传组成的独特性v长期的遗传稳定性长期的遗传稳定性v遗传组成的可分辨性遗传组成的可分辨性v表型的一致性表型的一致性v对外界因素的敏感性对外界因素的敏感性v生活力下降生活力下降v国际分布广泛国际分布广泛v背景资料背景资料v生产饲养成本高生产饲养成本高常用近交系品系常用近交系品系1、BALB/cAnN 遗传背景：遗传背景：1923年年Mac Dowell近交近交26代引到代引到Snell（加（加/c）1935年年引到引到Andervont（An：美国国立肿瘤研究所：美国国立肿瘤研究所Andervont 博士）博士）1951年年72代引到代引到NIH。2、C57BL/6J/Ola 遗传背景：遗传背景：1921年年Little获得获得C57BL，1937年分成两个亚系年分成两个亚系C57BL/6和和C57BL/10，1974年从年从JAX引种到引种到LAC，1983年引种到年引种到 OLAC（英国（英国牛津实验动物场）。牛津实验动物场）。3、DBA/2N 遗传背景：遗传背景：1909年年Little培育，培育，1951年由年由JAX引到引到NIH。淡棕色。淡棕色。4、C3H/He/Ola 遗传背景：遗传背景：1920年年Strong培育，培育，1930年引到年引到Andervont近交近交35代后，于代后，于1941年引到年引到Heston，1978年引到年引到OLAC。野鼠色。野鼠色。6、CBA/J/Ola 遗传背景：遗传背景：1920年年Strong培育，培育，1947年引到年引到Andervont近交近交35代后，代后，于于1948年引到年引到JAX，1983年引到年引到OLAC。野鼠色。野鼠色。三近交系动物的分类及各种三近交系动物的分类及各种近交系动物的应用近交系动物的应用近交系包括近交系包括:普通近交系普通近交系 重组近交系重组近交系 同源突变近交系同源突变近交系 同源导入近交系同源导入近交系 分离近交系分离近交系（一）普通近交系（一）普通近交系基本概念：通过至少（或相当）连续基本概念：通过至少（或相当）连续2020代以上兄妹或亲子代以上兄妹或亲子交配之后培育而成交配之后培育而成 应用：应用：节省样本量节省样本量组织细胞或肿瘤移植实验：个体间相容性一致组织细胞或肿瘤移植实验：个体间相容性一致隐性纯合基因的暴露，获得先天性畸形及先天性疾病的动隐性纯合基因的暴露，获得先天性畸形及先天性疾病的动物模型，如糖尿病、高血压等。物模型，如糖尿病、高血压等。某些品系自发或诱发肿瘤，成为肿瘤病因学，肿瘤药理学某些品系自发或诱发肿瘤，成为肿瘤病因学，肿瘤药理学模型。模型。多个近交系同时使用，分析不同的遗传组成对某项实验结多个近交系同时使用，分析不同的遗传组成对某项实验结果的影响，或观察实验结果是否具有普遍意义。果的影响，或观察实验结果是否具有普遍意义。（二）重组近交系（二）重组近交系v概念概念重组近交系重组近交系：两个无血缘关系的近交系杂交后得到：两个无血缘关系的近交系杂交后得到F2F2代，代，分组分别经连续分组分别经连续2020代以上的兄妹交配而育成的近交系列组代以上的兄妹交配而育成的近交系列组动物。动物。祖系：为重组近交系提供亲代的两个近交系。祖系：为重组近交系提供亲代的两个近交系。v应用应用 重组近交系对祖系间有差异的性状和基因进行遗传分重组近交系对祖系间有差异的性状和基因进行遗传分析是非常有用的实验材料。析是非常有用的实验材料。1、分离分析分离分析2、连锁分析连锁分析3、功能分析功能分析（三）同源突变、同源导入、（三）同源突变、同源导入、分离近交系分离近交系v同源近交系同源近交系：在一个普通的近交系中，几乎所有基因位点在一个普通的近交系中，几乎所有基因位点上都带有相同的基因，如果两个近交系除了个别上都带有相同的基因，如果两个近交系除了个别位点上携带的基因不同外，其它位点上的基因都位点上携带的基因不同外，其它位点上的基因都一样，称这两个近交系是同源的，即遗传上相同，一样，称这两个近交系是同源的，即遗传上相同，称个别不同的基因为差异基因。称个别不同的基因为差异基因。1.1.同源突变近交系同源突变近交系v两个近交系除了一个指明位点等位基因不同外，其两个近交系除了一个指明位点等位基因不同外，其它遗传基因全部相同的品系。它遗传基因全部相同的品系。即是某个近交系在某即是某个近交系在某基因位点上发生突变而分离出的近交系亚系，与原基因位点上发生突变而分离出的近交系亚系，与原近交系的差异只是发生突变的基因位点上带有不同近交系的差异只是发生突变的基因位点上带有不同的基因，而其它位点上的基因完全相同。同源突变的基因，而其它位点上的基因完全相同。同源突变近交系有别于通常所说的近交系亚系分化，因为这近交系有别于通常所说的近交系亚系分化，因为这里的突变相当明确地改变了原近交系的组成里的突变相当明确地改变了原近交系的组成。2.同源导入近交系同源导入近交系v概念：概念：通过基因导入的方法将一个目的基因导入某个通过基因导入的方法将一个目的基因导入某个近交系的基因组内，由此形成的一个近交系与原来的近交系的基因组内，由此形成的一个近交系与原来的近交系只是在一个很小的染色体片段上基因不同。近交系只是在一个很小的染色体片段上基因不同。v供系：提供目的基因的品系。供系：提供目的基因的品系。v配系：接受目的基因的品系，配系必须是近交系，供配系：接受目的基因的品系，配系必须是近交系，供系可以是任何一种基因类型的动物。系可以是任何一种基因类型的动物。3.分离近交系分离近交系v在培育近交系的过程中，采用一定的交配在培育近交系的过程中，采用一定的交配方法，迫使个别基因位点上的基因处于杂合方法，迫使个别基因位点上的基因处于杂合状态，则分离出该基因位点上带有不同等位状态，则分离出该基因位点上带有不同等位基因的两个近交系亚系。基因的两个近交系亚系。4.同源近交系的应用同源近交系的应用v在同一遗传背景下比较某基因位点上不同等位基因的在同一遗传背景下比较某基因位点上不同等位基因的遗传效应。遗传效应。v在不同遗传背景中研究同一基因与遗传背景及其它基在不同遗传背景中研究同一基因与遗传背景及其它基因的关系。因的关系。v消除杂合遗传背景对某些突变基因表达的影响，以获消除杂合遗传背景对某些突变基因表达的影响，以获得更为稳定的实验动物模型。得更为稳定的实验动物模型。v对复杂的多基因性状进行遗传分析。对复杂的多基因性状进行遗传分析。四四.近交系动物的命名近交系动物的命名普通近交系的命名普通近交系的命名1.一般用一般用14个大写英文字母表示，如个大写英文字母表示，如A、AKR、DBA2.大写英文字母结合数字，如大写英文字母结合数字，如TA1、TA2、C3H、C57BL3.非正规命名已为国际广泛认同可保留沿用，如非正规命名已为国际广泛认同可保留沿用，如129、6154.近交代数表示：品系名称近交代数表示：品系名称+F+近交代数，如近交代数，如A（F78），），若资料不全，在已知代数前加？，如若资料不全，在已知代数前加？，如AKR（F？+10）。）。若从其他实验室引入的近交系或亚系，又经自己的实验室若从其他实验室引入的近交系或亚系，又经自己的实验室繁殖若干代，其近交代数的表示是在繁殖若干代，其近交代数的表示是在F后先标明引入时的代后先标明引入时的代数，再加上自己实验室繁殖的代数，如数，再加上自己实验室繁殖的代数，如C57BL/Jnga(f73+26)。5.品系优先权：任何品系命名应参照国际命名委员会的规则，品系优先权：任何品系命名应参照国际命名委员会的规则，若出现两个品系符号相同，则保留先正式公布者。若出现两个品系符号相同，则保留先正式公布者。亚系和支系的命名亚系和支系的命名v亚系亚系命名原则是在品系名称后加命名原则是在品系名称后加斜线号，再加上数字或培育者名斜线号，再加上数字或培育者名称缩写，或者以数字开头与缩写称缩写，或者以数字开头与缩写同时使用，同时使用，如如A/He(F87)是指近交到是指近交到87代由代由Heston培育的培育的A品系的亚系。品系的亚系。v支系支系命名原则是在品系（亚系）命名原则是在品系（亚系）名称后加双斜线号，再加上数名称后加双斜线号，再加上数字或培育者名称缩写，双斜线字或培育者名称缩写，双斜线号也可省略。如：号也可省略。如：C57BL/6J/Lac表示由英国实验表示由英国实验动物中心动物中心Lac维持的支系维持的支系v品系经过技术上的处理，用小品系经过技术上的处理，用小写英文字母作为相应符号来表写英文字母作为相应符号来表示。如代乳、受精卵转输、卵示。如代乳、受精卵转输、卵巢移植等。巢移植等。C3HfB，AeB，AOB重组近交系的命名重组近交系的命名v重组近交系的命名是在两个祖系名称之间加上重组近交系的命名是在两个祖系名称之间加上X，同一系列中不同的近交系在其后面加连字号，同一系列中不同的近交系在其后面加连字号，再加数字。如再加数字。如AKR和和C57BL杂交培育的一系列重杂交培育的一系列重组近交系可命名为组近交系可命名为AKXB-1，AKXB-2，AKXB-3等。等。同源突变近交系的命名同源突变近交系的命名 品系名称后连字号和基因符号品系名称后连字号和基因符号 如如C57BL/6J-bg表示表示C57BL/6J携带携带bg基因，如果突变基基因，如果突变基因是杂合的，用因是杂合的，用“+”代表野生型基因，代表野生型基因，C57BL/6J-bg/+，如果基因是纯合的，则表示为如果基因是纯合的，则表示为C57BL/6J-bg/bg。同同源突变近交系的代数用源突变近交系的代数用M表示，表示，C57BL/6J-bg(F58+M+F20)表示在表示在58代时发生突变，然后又进行代时发生突变，然后又进行20代近交。代近交。同源导入近交系的命名同源导入近交系的命名v在品系名称后加在品系名称后加“”和供体名称缩写，再加连和供体名称缩写，再加连字号和目的基因符号，如字号和目的基因符号，如B10 129-H-2b表示以表示以C57BL/10品系为遗传背景，携带来自品系为遗传背景，携带来自129品系品系H-2b基因的同源导入近交系。基因的同源导入近交系。v如果供体不是近交系，可以不加以命名，例如如果供体不是近交系，可以不加以命名，例如BLAB/c-nu/+表示携带杂合表示携带杂合nu基因的基因的BLAB/c品品系，系，nu基因来自于非近交系。基因来自于非近交系。分离近交系的命名分离近交系的命名 品系名称后连字号和杂合基因符号，如品系名称后连字号和杂合基因符号，如DW-dw/+表示表示DW品系在品系在dw位点是杂合的。位点是杂合的。五五.近交系动物的繁殖方法近交系动物的繁殖方法（一）引种：作为繁殖所用的原种的近交系动物必（一）引种：作为繁殖所用的原种的近交系动物必须遗传背景明确，来源清楚，有较完整的资料须遗传背景明确，来源清楚，有较完整的资料（包括品系名称、近交代数、遗传基因特点及主（包括品系名称、近交代数、遗传基因特点及主要生物学特征等）。要生物学特征等）。（二）繁殖：继续保持兄妹交配方式。近交系动物（二）繁殖：继续保持兄妹交配方式。近交系动物的繁殖可分为基础群、血缘扩大群、生产群。当的繁殖可分为基础群、血缘扩大群、生产群。当近交系动物生产供应数量不大时，一般不设血缘近交系动物生产供应数量不大时，一般不设血缘扩大群，仅设基础群和生产群。扩大群，仅设基础群和生产群。1.基础群基础群v设基础群的目的：一是保持近交系自身的传代繁设基础群的目的：一是保持近交系自身的传代繁衍；二是为扩大繁殖提供种动物。衍；二是为扩大繁殖提供种动物。v基础群严格以全同胞兄妹交配方式进行繁殖基础群严格以全同胞兄妹交配方式进行繁殖。应。应设动物个体记录卡（包括品系名称、近交代数、设动物个体记录卡（包括品系名称、近交代数、动物编号、出生日期、双亲编号、离乳日期、生动物编号、出生日期、双亲编号、离乳日期、生育记录等）和繁殖系谱；育记录等）和繁殖系谱；v基础群（包括血缘扩大群）动物不超过基础群（包括血缘扩大群）动物不超过57代都代都应能追溯到一对共同祖先。应能追溯到一对共同祖先。2.血缘扩大群血缘扩大群v血缘扩大群的种动物来自基础群。以全同胞兄妹血缘扩大群的种动物来自基础群。以全同胞兄妹交配方式进行繁殖；也应设个体繁殖记录卡；血交配方式进行繁殖；也应设个体繁殖记录卡；血缘扩大群动物不超过缘扩大群动物不超过5 57 7代代都应能追溯到其在基都应能追溯到其在基础群的一对共同祖先。础群的一对共同祖先。3.生产群生产群v设生产群的目的是生产供应实验用近交系动物。设生产群的目的是生产供应实验用近交系动物。生产群动物来自基础群或血缘扩大群。生产群动生产群动物来自基础群或血缘扩大群。生产群动物一般以物一般以随机交配随机交配方式进行繁殖；应设繁殖记录方式进行繁殖；应设繁殖记录卡；生产群动物随机交配代数一般不应超过卡；生产群动物随机交配代数一般不应超过4代代，所以要不断从基础群或血缘扩大群向生产群引入所以要不断从基础群或血缘扩大群向生产群引入动物，确保基础群与生产群动物的血缘关系和遗动物，确保基础群与生产群动物的血缘关系和遗传一致性。这种方式也有人称为传一致性。这种方式也有人称为红绿灯制度红绿灯制度，即即第一代为白标签，第二代为绿标签，第三代黄标第一代为白标签，第二代为绿标签，第三代黄标签，第四代为红标签，不再继续繁殖。签，第四代为红标签，不再继续繁殖。应注意生应注意生产的动物要全部作为实验用动物提供，不得留种，产的动物要全部作为实验用动物提供，不得留种，种子动物从扩大群中引入。种子动物从扩大群中引入。近交系动物的生产过程近交系动物的生产过程兄妹交配兄妹交配随机交配（四代）随机交配随机交配（四代（四代）兄妹交配兄妹交配兄妹交配兄妹交配兄妹交配兄妹交配供应供应六六.近交系动物的维持近交系动物的维持v群体内必须严格按照全同胞交配方式进行，保持群体内必须严格按照全同胞交配方式进行，保持近交系群体的遗传均一性不遭到破坏和防止遗传近交系群体的遗传均一性不遭到破坏和防止遗传漂变。漂变。v已经育成的近交系不得与其他品系杂交。已经育成的近交系不得与其他品系杂交。v近交系有特异的遗传特性，适用于特定的研究，近交系有特异的遗传特性，适用于特定的研究，保种过程中不许产生更多亚系。保种过程中不许产生更多亚系。v近交繁殖力低，选择繁殖力高的，淘汰繁殖力低近交繁殖力低，选择繁殖力高的，淘汰繁殖力低的家系。的家系。v对个体进行详细记录，如近交代数、双亲编号、对个体进行详细记录，如近交代数、双亲编号、出生日期等。出生日期等。第三节第三节 封闭群动物封闭群动物一、群体的遗传结构一、群体的遗传结构 1、基因频率、基因频率(alleles frequency)：在一个二倍体群体中某一基因对其等位基因的相对比率在一个二倍体群体中某一基因对其等位基因的相对比率(p、q)。2、基因型频率、基因型频率(genotype frequency)：一个一个 群体中某一性状的各种基因型间的比率群体中某一性状的各种基因型间的比率(D、H、R)。基。基因频率与基因型频率的关系因频率与基因型频率的关系 P=D+1/2H q=R+1/2H 3、随机交配、随机交配(random mating)：在一个有性繁殖的生物群体中，任何一个雌性或雄性的个体在一个有性繁殖的生物群体中，任何一个雌性或雄性的个体与任何一个相反性别的个体交配的概率都相等。与任何一个相反性别的个体交配的概率都相等。Hardy-Weinberg定律：定律：1、在随机交配的大群体中，如果没有突变、选择和迁、在随机交配的大群体中，如果没有突变、选择和迁移，则群体每一世代的基因频率保持不变。移，则群体每一世代的基因频率保持不变。2、任何一个大群体，无论其基因频率如何，只要经一、任何一个大群体，无论其基因频率如何，只要经一代随机交配，基因型频率达到平衡。代随机交配，基因型频率达到平衡。3、平衡状态下、平衡状态下 D=p2 H=2pq R=q2二、封闭群动物的概念二、封闭群动物的概念v封闭群：以非近亲交配方式进行繁殖生产的实验动物种群，在不从外封闭群：以非近亲交配方式进行繁殖生产的实验动物种群，在不从外部引入新的个体的条件下，至少连续繁殖部引入新的个体的条件下，至少连续繁殖4代以上，称为封闭群，亦称代以上，称为封闭群，亦称为远交群。为远交群。封闭群按其来源和遗传背景不同，可分为两类：封闭群按其来源和遗传背景不同，可分为两类：来源于近来源于近交系的封闭群及其子代，不用兄妹交配方式保种来进行生产的实验动交系的封闭群及其子代，不用兄妹交配方式保种来进行生产的实验动物；来源于非近交系，不是以培育近交系为目的的而生产的实验动物物；来源于非近交系，不是以培育近交系为目的的而生产的实验动物群。群。v远交种：一个长时期于外界隔离，雌雄个体之间能够随机交配的动物远交种：一个长时期于外界隔离，雌雄个体之间能够随机交配的动物群，其遗传组成比较接近于自然状态下的动物群体结构。常见的远交群，其遗传组成比较接近于自然状态下的动物群体结构。常见的远交种动物有种动物有ICR小鼠、小鼠、NIH小鼠、小鼠、SD大鼠、新西兰兔、大鼠、新西兰兔、Wistar大鼠等。大鼠等。v突变种：携带个别突变基因的封闭群，这些突变可能以纯合或杂合形突变种：携带个别突变基因的封闭群，这些突变可能以纯合或杂合形式存在于封闭群中。式存在于封闭群中。特点：特点：1、一定的杂合性：不引入新的基因，又不使、一定的杂合性：不引入新的基因，又不使 群体内基因丢失。群体内基因丢失。2、相对的稳定性：群体在一定范围内保持相、相对的稳定性：群体在一定范围内保持相 对稳定的遗传特征。对稳定的遗传特征。3、个体差异取决于祖代动物。、个体差异取决于祖代动物。4、较强的繁殖力、抗病力。、较强的繁殖力、抗病力。5、群体易保存有模型价值的突变基因。、群体易保存有模型价值的突变基因。封闭群动物的命名封闭群动物的命名v远交种的命名：远交种的命名：1.一般用一般用2-42-4个大写字母表示，个大写字母表示，如如ICRICR、NIHNIH小鼠小鼠 2.习惯用法，如习惯用法，如WistarWistar大鼠，大鼠，New Zealand WhiteNew Zealand White兔兔 3.在大写字母之前加上一个大写字母和在大写字母之前加上一个大写字母和3 3个小写字母构个小写字母构成的培养者或保留者的符号，并且与品系名称用冒号隔成的培养者或保留者的符号，并且与品系名称用冒号隔开，如开，如Lac:LACALac:LACA是由英国实验动物中心保持的是由英国实验动物中心保持的LACALACA小鼠，小鼠，N:NIHN:NIH是由美国国立卫生研究院保存的是由美国国立卫生研究院保存的NIHNIH小鼠。小鼠。v突变种的命名：突变种的命名：在远交种命名的基础上加上适当的基因符号（斜体），在远交种命名的基础上加上适当的基因符号（斜体），如如N:NIH-nu/nuN:NIH-nu/nu是由美国国立卫生研究院保存的带有纯合是由美国国立卫生研究院保存的带有纯合裸基因的裸基因的NIHNIH小鼠。小鼠。v封闭群动物（远交种）的遗传组成具有很高的杂合性，类似封闭群动物（远交种）的遗传组成具有很高的杂合性，类似于人类群体遗传异质性的遗传组成，用于人类遗传学研究、于人类群体遗传异质性的遗传组成，用于人类遗传学研究、药物筛选、毒物试验，生物制品和化学药品的鉴定等方面。药物筛选、毒物试验，生物制品和化学药品的鉴定等方面。v封闭群动物（远交种）具有较强的繁殖力和生活力，饲养繁封闭群动物（远交种）具有较强的繁殖力和生活力，饲养繁殖不需详细的谱系记录，易于管理，广泛用于教学、预试验殖不需详细的谱系记录，易于管理，广泛用于教学、预试验和一般实验。和一般实验。v封闭群动物的突变种携带的突变基因通常可导致动物某些方封闭群动物的突变种携带的突变基因通常可导致动物某些方面的异常，成为生理学、胚胎学和医学研究的模型。如高血面的异常，成为生理学、胚胎学和医学研究的模型。如高血压大鼠。压大鼠。封闭群动物的应用封闭群动物的应用 1、类似人群体遗传的异质性组成，在药物筛、类似人群体遗传的异质性组成，在药物筛 选、毒性试验方面有不可替代的作用。选、毒性试验方面有不可替代的作用。2、可大量供应，用于预试验、教学。、可大量供应，用于预试验、教学。3、用于携带突变基因。、用于携带突变基因。封闭群动物的繁殖方法封闭群动物的繁殖方法（一）引种：作为繁殖用原种的封闭群动物必须遗一）引种：作为繁殖用原种的封闭群动物必须遗传背景明确，来源清楚，有较完整的资料（包括种传背景明确，来源清楚，有较完整的资料（包括种群名称、来源、遗传基因特点及主要生物学特征等）群名称、来源、遗传基因特点及主要生物学特征等）。为保持封闭群动物的遗传异质性及基因多态性，。为保持封闭群动物的遗传异质性及基因多态性，引种动物数量要足够多，小型啮齿类封闭群动物引引种动物数量要足够多，小型啮齿类封闭群动物引种数目一般不能少于种数目一般不能少于2525对。对。（二）繁殖原则（二）繁殖原则v当封闭群中每代交配的雄种动物数目为当封闭群中每代交配的雄种动物数目为10-25只时，只时，一般采用最佳避免近交法，也可采用循环交配法。一般采用最佳避免近交法，也可采用循环交配法。v当封闭群中每代交配的雄种动物数目为当封闭群中每代交配的雄种动物数目为26-100只时，只时，一般采用循环交配法，也可采用最佳避免近交法。一般采用循环交配法，也可采用最佳避免近交法。v当封闭群中每代交配的雄种动物数目多于当封闭群中每代交配的雄种动物数目多于100只时，只时，一般采用随选交配法，也可采用循环交配法。一般采用随选交配法，也可采用循环交配法。（三）繁殖方法（三）繁殖方法1.最佳避免近交法最佳避免近交法 留种时，每只雄种动物和每只雌种动物，分别从留种时，每只雄种动物和每只雌种动物，分别从子代各留一只雄性动物和雌性动物，作为繁殖下子代各留一只雄性动物和雌性动物，作为繁殖下一代的种动物。动物交配时，尽量使血缘关系较一代的种动物。动物交配时，尽量使血缘关系较近的动物不配对繁殖，编排方法尽量简单易行。近的动物不配对繁殖，编排方法尽量简单易行。分两种情况：分两种情况：（1）对于大、小鼠等生殖周期较短，易于集中安）对于大、小鼠等生殖周期较短，易于集中安排交配，可按下述方法编排配对进行繁殖：排交配，可按下述方法编排配对进行繁殖：最佳避免交配法的交配编排最佳避免交配法的交配编排n+1代笼号代笼号雌种来自雌种来自n代笼号代笼号雄种来自雄种来自n代笼号代笼号112234356815169211043161615（2）对于某些动物品种：如狗、猫、家兔等，生殖）对于某些动物品种：如狗、猫、家兔等，生殖周期较长，难于按以上方式编排交配，只要保持周期较长，难于按以上方式编排交配，只要保持种群规模不低于种群规模不低于10只雄种，只雄种，20只雌种的水平，留只雌种的水平，留种时每只雌、雄动物各留一只子代的雌、雄动物种时每只雌、雄动物各留一只子代的雌、雄动物作种用，交配时尽量避免近亲交配，则可以把繁作种用，交配时尽量避免近亲交配，则可以把繁殖中每代近交系数的上升控制在较低的程度殖中每代近交系数的上升控制在较低的程度。2.循环交配法循环交配法v循环交配法广泛适用于中等规模以上的实验动物循环交配法广泛适用于中等规模以上的实验动物封闭群。其优点一是可以避免近亲交配，二是可封闭群。其优点一是可以避免近亲交配，二是可以保证种用动物对整个封闭群有比较广泛的代表以保证种用动物对整个封闭群有比较广泛的代表性。具体实施办法是将封闭群划分为若干个组，性。具体实施办法是将封闭群划分为若干个组，每组含有若干个繁殖单位（一雄一雌单位、一雄每组含有若干个繁殖单位（一雄一雌单位、一雄二雌单位、一雄多雌单位等）。安排各组之间以二雌单位、一雄多雌单位等）。安排各组之间以系统方法进行交配，编排方法可参照最佳避免近系统方法进行交配，编排方法可参照最佳避免近交法的交配编排。交法的交配编排。3.随选交配法随选交配法v当封闭群的动物数量非常多，不易用循环当封闭群的动物数量非常多，不易用循环交配法进行繁殖时，可用随选交配法。即从交配法进行繁殖时，可用随选交配法。即从整个种群中随即选取种用动物，然后任选雌整个种群中随即选取种用动物，然后任选雌雄种动物交配繁殖。雄种动物交配繁殖。封闭群动物的维持封闭群动物的维持v要维持好一个封闭群，在自繁过程中，必须防止小群体要维持好一个封闭群，在自繁过程中，必须防止小群体近交。近交。v保持群体有效大小在保持群体有效大小在50只以上。只以上。v选种时，同窝（架）留单一性别，雌雄分别编组，各组选种时，同窝（架）留单一性别，雌雄分别编组，各组按随机交配在整个群体中进行，避免产生群体内隔离状按随机交配在整个群体中进行，避免产生群体内隔离状态。态。v按以上交配方法使每世代的近交系数上升率小于按以上交配方法使每世代的近交系数上升率小于1，从，从而保证群体遗传的稳定性。而保证群体遗传的稳定性。第四节第四节 杂交群动物杂交群动物基本概念基本概念杂交群：两个或两个以上品系动物之间交配产生的杂交群：两个或两个以上品系动物之间交配产生的后代。由两个无关的近交系杂交繁殖的第一代动后代。由两个无关的近交系杂交繁殖的第一代动物称为杂交物称为杂交F1代动物。实验动物学所说的杂交群代动物。实验动物学所说的杂交群通常是杂交通常是杂交F1代动物。代动物。v亲本品系：两个用于生产杂交亲本品系：两个用于生产杂交F1代的近交系。提代的近交系。提供雄性的为父系，提供雌性的为母系。供雄性的为父系，提供雌性的为母系。杂交群动物的命名杂交群动物的命名v杂交杂交F1代的命名代的命名:母系符号母系符号X父系符号父系符号F1，顺序不得颠倒。如顺序不得颠倒。如C57BL/6XDBA/2F1表示以表示以C57BL/6为母本、以为母本、以DBA/2为父本的杂交为父本的杂交F1代动物，也可缩写为代动物，也可缩写为B6D2F1。有时中间有时中间X可省略，把两个品系名称按雌性顺序写一可省略，把两个品系名称按雌性顺序写一起，再加上起，再加上F1。如如C3HXAKRF1可写为可写为C3HAKRF1。杂交群动物的繁殖方法杂交群动物的繁殖方法v杂交群动物的繁殖只是将两个用于生产杂交杂交群动物的繁殖只是将两个用于生产杂交F1代代动物的亲本品系或种群进行交配，所得子代即为动物的亲本品系或种群进行交配，所得子代即为杂交杂交F1代动物。代动物。F1代动物直接用于实验，不能代动物直接用于实验，不能留种。亲本规模大小可根据留种。亲本规模大小可根据F1动物的需要量来决动物的需要量来决定。需要说明的是，定。需要说明的是，F1代动物互交后的子代代动物互交后的子代F2代动物，在个别的科学研究中时有应用。各种杂代动物，在个别的科学研究中时有应用。各种杂交方式如下：交方式如下：各种杂交方式各种杂交方式F1代代回交回交F2代代三元杂交三元杂交四元杂交四元杂交AB F1AB F1B 回交回交AB F1F1 F2AB F1C 三元杂交三元杂交群群AB CD F1 F1 四元杂交群四元杂交群杂交杂交F1代动物的维持代动物的维持v杂交杂交F1代动物的亲本必须是近交系动物，按实验代动物的亲本必须是近交系动物，按实验的要求进行计划杂交，杂交的子代只能作实验用，的要求进行计划杂交，杂交的子代只能作实验用，不