实验动物遗传学幻灯片.ppt

实验动物遗传学第1页，共78页，编辑于2022年，星期五T第一节第一节 遗传学分类遗传学分类T第二节第二节 近交系动物近交系动物T第三节第三节 封闭群动物封闭群动物T第四节第四节 杂交杂交F1代动物代动物T第五节第五节 遗传质量监测遗传质量监测第2页，共78页，编辑于2022年，星期五T从从遗遗传传学学角角度度讲讲，实实验验动动物物应应是是具具有有明明确确遗遗传传背背景景并并受受严格遗传控制的，属于遗传限定性动物。严格遗传控制的，属于遗传限定性动物。T实实验验动动物物的的遗遗传传背背景景与与反反应应特特性性是是影影响响实实验验结结果果的的重重要要因因素素，不不同同遗遗传传背背景景与与反反应应性性的的实实验验动动物物，对对同同一一刺激有时可引出不同质和量的反应。刺激有时可引出不同质和量的反应。第3页，共78页，编辑于2022年，星期五20世纪世纪50年代，罗歇尔年代，罗歇尔(Russel)和布鲁克和布鲁克(Bruch)：基因型基因型 表现型表现型 演出型演出型 动物的基因型、表现型、演出型与环境之间的关系模式动物的基因型、表现型、演出型与环境之间的关系模式 实现实验动物标准化应从控制实验动物的遗传、实现实验动物标准化应从控制实验动物的遗传、微生物和寄生虫、营养、环境等四方面着手。微生物和寄生虫、营养、环境等四方面着手。周围环境周围环境发育环境发育环境胚胚胎胎期期、哺哺乳乳期期生活环境、实验环境生活环境、实验环境生物反应现象，对实验产生相应反应酶、蛋白质、动物形态基因、染色体、DNA及构象第4页，共78页，编辑于2022年，星期五一、动物的生物学分类方法一、动物的生物学分类方法T一切动物的分类都离不开传统的生物学分类法则。一切动物的分类都离不开传统的生物学分类法则。T每一种实验动物都可以在传统分类法中找到自己的位置。每一种实验动物都可以在传统分类法中找到自己的位置。T以大鼠为例，它属于以大鼠为例，它属于:脊索动物脊索动物门门哺乳动物哺乳动物纲纲啮齿啮齿目目鼠鼠科科大家鼠大家鼠属属大家鼠大家鼠种种第一节第一节 遗传学分类遗传学分类界界-门门-纲纲-目目-科科-属属-种种第5页，共78页，编辑于2022年，星期五常用哺乳类实验用动物的分类学位置常用哺乳类实验用动物的分类学位置目动物目动物有袋目贫齿目食虫目翼手目兔形目食肉目鲸 目袋鼠犰狳刺猬蝙蝠兔、鼠兔猫、狗、鼬江豚奇蹄目偶蹄目灵长目啮齿目马、驴、骡猪、牛、羊、鹿猕猴大鼠、小鼠、地鼠、沙鼠、豚鼠第6页，共78页，编辑于2022年，星期五犰狳犰狳沙鼠沙鼠鼬鼬 鼠兔鼠兔第7页，共78页，编辑于2022年，星期五近交系动物（近交系动物（Inbredstrains)相同基因型相同基因型杂交杂交F1代动物代动物(F1-Hybrid)相同基因型相同基因型封闭群动物封闭群动物(Closedcolony)不同基因型不同基因型遗传特点遗传特点基因类型基因类型二、实验动物按遗传学控制分类二、实验动物按遗传学控制分类第8页，共78页，编辑于2022年，星期五种种(species)：是动物学分类系统上的基本单位。：是动物学分类系统上的基本单位。同种动物能共同生活、交配、繁衍后代，异种动物之间存在生殖隔离。同种动物能共同生活、交配、繁衍后代，异种动物之间存在生殖隔离。三、三、种、品种和品系的概念种、品种和品系的概念第9页，共78页，编辑于2022年，星期五品品种种(stock)是是人人们们根根据据不不同同需需要要而而对对动动物物进进行行改改良良、选选择择，即即定定向向培培育育，并并具具有有某某种种特特定定外外形形和和生生物物学学特特性性的的动动物物群群体体，其其特特性性能能较较稳稳定定地地遗遗传传。如如新新西西兰兰白白兔兔、青青紫紫兰兰兔兔、Wistar大大鼠鼠、KM小鼠等。小鼠等。第10页，共78页，编辑于2022年，星期五品品系系(strain)即即“株株”，为为实实验验动动物物学学的的专专用用名名词词。指指来来源源明明确确，并并采采用用某某种种交交配配方方法法繁繁殖殖，而而具具有有相相似似的的外外貌貌、独独特特的的生生物物学学特特征征和和稳稳定定的的遗遗传传特特性性，可可用用于于不不同同实实验验目的的动物群体。目的的动物群体。例例如如，C57BL/6是是近近交交系系动动物物中中的的一一个个品品系系，属属低低癌癌组组、高高补补体体活活性性的的动动物物。肌肌萎萎缩缩症症(dystrophiamuscularis)小小鼠鼠是是带带有有突变基因突变基因(dy/dy)的品系动物。的品系动物。习惯上把近交系动物称为品系，封闭群动物称为品种习惯上把近交系动物称为品系，封闭群动物称为品种。第11页，共78页，编辑于2022年，星期五v动动物物分分类类学学中中，种种(species)是是分分类类的的基基本本单单位位。而而实实验验动动物物学学中中把把同同一一种种动动物物中中具具有有不不同同遗遗传传特特性性的动物分成不同的品种的动物分成不同的品种(stock)、品系、品系(strain)。v品品种种、品品系系的的概概念念超超出出了了一一般般动动物物学学分分类类的的概概念念，它们才是实验动物分类的基本单位。它们才是实验动物分类的基本单位。第12页，共78页，编辑于2022年，星期五四、作为品种、品系的条件四、作为品种、品系的条件1.相似的外貌特征相似的外貌特征同一品系或品种具有相同的外貌特征，如毛色。同一品系或品种具有相同的外貌特征，如毛色。但不同品系、品种的动物也有外貌相似的。但不同品系、品种的动物也有外貌相似的。第13页，共78页，编辑于2022年，星期五2.独特的生物学特性独特的生物学特性独独特特的的生生物物学学特特性性是是一一个个品品系系、品品种种存存在在的的基基础础，在在长长期期的的研研究究过过程程中中，在在一一些些动动物物身身上上发发现现了了所所需需要要的的不不同同于于其其他他动动物物的的生生物物学学特特性性，进进行行定定向向选选择择，将将这这些些特特性性保保留留下下来来，成成为为今今天天为为数数众众多多的的品品系系、品品种种。每每个个品品系系、品品种种的的生生物物学特性都有或多或少的差别。学特性都有或多或少的差别。例例如如A品品系系，在在经经产产鼠鼠中中高高发发乳乳腺腺肿肿瘤瘤，对对致致癌癌物物质质敏敏感感，易易产产生生肺肺癌癌，老老年年鼠鼠多多有有肾肾脏脏病病变变；AKR品品系系自自发发淋淋巴巴细细胞胞白白血血病病（60%-90%）；ICR品种繁殖能力强。品种繁殖能力强。第14页，共78页，编辑于2022年，星期五3.稳定的遗传性能稳定的遗传性能作作为为一一个个品品系系，不不仅仅要要有有相相似似的的外外貌貌特特征征，独独特特的的生生物物学学特特性性，更更重重要要的的是是要要有有稳稳定定的的遗遗传传性性能能，即即在在品品系系、品品种种自自群群繁繁殖殖时时，能能将将其其特特性性稳稳定定地地传传给给后后代代。换换言言之之，就就是是一个品系、品种必须具有一定的育种价值。一个品系、品种必须具有一定的育种价值。第15页，共78页，编辑于2022年，星期五4.共同的遗传来源和一定的遗传结构共同的遗传来源和一定的遗传结构任任何何品品系系、品品种种都都可可追追溯溯到到其其共共同同的的祖祖先先，并并由由此此分分支支经经选选育育而而成，其遗传结构也应是独特的。成，其遗传结构也应是独特的。例例如如，KM小小鼠鼠Glo-l位位点点为为a基基因因，为为单单一一型型，而而NIH小小鼠鼠在在该该基基因因呈呈多多态态分分布布，a、b型型基基因因频频率率分分别别为为67和和33。如如果果将将上上述述两两个个品品种种建建立立基基因因概概貌貌就就发发现现它它们们在在基基因因概概貌貌上上的的差差异异，而而品品种种内内这这种种差差异是有限的。异是有限的。第16页，共78页，编辑于2022年，星期五近近交交系系小小鼠鼠的的起起源源与与谱谱系系之之一一 第17页，共78页，编辑于2022年，星期五1.近交（近交（inbreeding)：遗传上血缘关系较近的雌雄个体之间的近亲交配。遗传上血缘关系较近的雌雄个体之间的近亲交配。实验动物育种多采用兄妹交配的方法近交。实验动物育种多采用兄妹交配的方法近交。2.近交方式：近交方式：全同胞交配全同胞交配亲子交配亲子交配半同胞半同胞叔侄叔侄祖孙等交配类型祖孙等交配类型第二节第二节 近交系动物近交系动物 一、基本概念一、基本概念第18页，共78页，编辑于2022年，星期五3.近交程度：近交程度：v近交系数近交系数coefficientofinbreeding根根据据近近亲亲交交配配的的世世代代数数，将将基基因因的的纯纯化化程程度度用用百百分分比比来来表表示示。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20代时，近交系数可达98.6，杂合基因仅剩1.4。v血缘系数血缘系数coefficientofrelationship群体中个体之间的基因组成的相似程度用数值来表示。群体中个体之间的基因组成的相似程度用数值来表示。同卵孪生子之间的基因组成完全相同时，血缘系数为100。子代从双亲中获得基因各一半，亲子之间的血缘系数为50。随着近交代数增加，血缘系数相应不断升高，到第20代时血缘系数可以达到99.6%。第19页，共78页，编辑于2022年，星期五4.近交系动物：近交系动物：至至少少经经过过20代代以以上上的的连连续续全全同同胞胞交交配配或或亲亲子子交交配配，品品系系内内所所有有个个体体都都可可追追溯溯到到起起源源于于第第20代代或或以以后后代代数数的的一一对对共共同同祖祖先的动物群。先的动物群。近交系动物的命名近交系动物的命名一一般般以以大大写写英英文文字字母母命命名名，亦亦可可以以用用大大写写英英文文字字母母加加阿阿拉拉伯伯数数字命名，符号应尽量简短。例如：字命名，符号应尽量简短。例如：A系、系、TA1系。系。第20页，共78页，编辑于2022年，星期五常用近交系的缩写常用近交系的缩写 品 系缩 写品 系缩 写AKR AKC57BRBRBALB/c CC57LLC3HC3DBA/1D1C57BLBDBA/2D2CBACBHRS/JHRC57BL/6B6C57BL/10B10第21页，共78页，编辑于2022年，星期五5.亚系亚系(substrain):是是指指育育成成的的近近交交系系在在培培育育过过程程中中，由由于于杂杂合合子子基基因因的的分分离离，基基因因突突变变的的产产生生以及抽样误差导致部分遗传组成改变而形成遗传差异的近交系动物群。以及抽样误差导致部分遗传组成改变而形成遗传差异的近交系动物群。亚系分化存在以下几种情况：亚系分化存在以下几种情况：同一近交系在兄妹交配40代以前分离(即分支发生于F20到F40之间)，很可能由于残余杂合性而导致形成亚系。同一近交系长年处于分离状态(100代以上)，可能由于突变形成亚系。已发现有遗传差异的品系产生，这种差异的原因可能是残留杂合、突变或遗传污染（genetic contamination）(即一个近交系与非本品系动物之间杂交引起遗传改变)。第22页，共78页，编辑于2022年，星期五亚系的命名亚系的命名*在原品系的名称后加一道斜线后表明亚系的符号。在原品系的名称后加一道斜线后表明亚系的符号。1.数字名称数字名称例：例：DBA/1，DBA/22.培培育育或或产产生生亚亚系系的的单单位位或或人人的的缩缩写写英英文文名名称称。第第一一个个字字母母大大写写，随随后后字字母母小小写写。例：例：CBA/J3.当当一一个个保保持持者者保保持持的的一一个个近近交交系系具具有有两两个个以以上上的的亚亚系系时时，可可用用在在数数字字后后再再加加保持者的缩写英文名称来表示亚系。例：保持者的缩写英文名称来表示亚系。例：C57BL/6J，C57BL/10J*亚系命名方法例外情况亚系命名方法例外情况一一些些建建立立及及命命名名较较早早，且且人人们们所所知知的的近近交交系系，亚亚系系名名称称可可用用小小写写英英文文字字母表示。例：母表示。例：BALB/c第23页，共78页，编辑于2022年，星期五C57BL/6JCold Spring Harbor Laboratory冷泉港实验室第57号雌鼠Blank 黑色Jackson实验室6 表示亚系第24页，共78页，编辑于2022年，星期五6.支系支系(subline):当当饲饲养养环环境境改改变变，或或对对动动物物进进行行某某些些技技术术性性处处理理时时，也也有有可可能能对对近近交交系系的的某某些些生生物物学学特特征征产产生生影影响响，这这些些特特征征可可能能是是遗遗传传性性的的，也也可可能能是是非非遗遗传传性性的的。如如：代代乳乳、受受精精卵卵或或胚胚胎胎移移植植、卵卵巢巢移移植植、冷冷冻冻保保存存和和人人工工哺哺乳乳等等。这这些些处处理理在在某某些些实实验验中中会会影影响响实实验验结结果果，因因此此有有必必要要对对同同一一品品系系或或亚亚系系进进行行区区分，这些经过处理的动物可视为这些近交系或亚系的支系。分，这些经过处理的动物可视为这些近交系或亚系的支系。第25页，共78页，编辑于2022年，星期五1.经经人人为为技技术术处处置置形形成成的的支支系系，应应在在原原品品系系名名称称后后附附加加一一个个小小写写英英文文字字母母标标明明处处理理方方式式。具具体体符符号号：受受精精卵卵移移植植e；卵卵巢巢移移植植o；奶奶母母代代乳乳f；人人工工喂喂养养h；人人工工喂喂养养+奶奶母母代代乳乳fh。例：C3HfC57BL/6，表示由C57BL/6品系代乳的C3H近交系。2.由由引引种种形形成成的的支支系系，在在原原品品系系或或亚亚系系名名称称后后加加一一斜斜线线，然然后后标标明明引引入入单单位位的英文缩写名称。的英文缩写名称。例：NC/S。3.用用代代乳乳等等人人为为技技术术处处置置的的目目的的之之一一是是去去除除或或植植入入垂垂直直感感染染的的病病毒毒。当当去去除除或或植植入入的的病病毒毒十十分分明明确确时时，用用下下面面方方法法表表示示。在在品品系系名名称称后后加加一一横横线线，以以大大写写英英文文字字母母标标明明病病毒毒的的名名称称，最最后后加加上上一一个个“+”或或“-”的的符符号号分分别表示植入或去除。别表示植入或去除。例：C3H/HeNMTV+。支系的命名支系的命名第26页，共78页，编辑于2022年，星期五二、近交系动物的特性二、近交系动物的特性*1.同和性同和性在在一一个个近近交交系系内内所所有有动动物物的的所所有有基基因因位位点点都都是是纯纯合合子子，个个体体之之间间、祖祖代代个体与后代个体之间都是纯合子。个体与后代个体之间都是纯合子。*2.同基因性同基因性一一个个近近交交系系中中所所有有个个体体在在遗遗传传上上是是同同源源的的，所所有有个个体体都都可可追追溯溯到到一一对对共共同同祖祖先。个体之间可进行器官移植、皮肤移植、肿瘤移植。先。个体之间可进行器官移植、皮肤移植、肿瘤移植。*3.一致性一致性近近交交系系动动物物任任何何可可遗遗传传的的体体征征都都是是一一致致的的，如如血血型型、组组织织型型、形形态态上上的的特特征征、行为的类型。如个体间出现差异，是环境不均一造成的。行为的类型。如个体间出现差异，是环境不均一造成的。*4.长期的遗传稳定性长期的遗传稳定性近近交交系系动动物物在在遗遗传传上上是是稳稳定定的的。遗遗传传变变异异或或基基因因突突变变的的机机率率极极低低，并并及及时时清清除除遗遗传变异的动物。传变异的动物。第27页，共78页，编辑于2022年，星期五5.可分辨性可分辨性近交系动物在遗传上已有分型，可根据这些位点的分型很快地将两个外貌相似的近交系分辨出来。近交系动物在遗传上已有分型，可根据这些位点的分型很快地将两个外貌相似的近交系分辨出来。6.个体性个体性从整个近交系动物来看，每个品系在遗传上都是独立的，在某些情况下，品系间的差别显示在量上，而不在质上。便于筛选从整个近交系动物来看，每个品系在遗传上都是独立的，在某些情况下，品系间的差别显示在量上，而不在质上。便于筛选。7.分布的广泛性分布的广泛性 大部分近交系动物分布在世界各地，不同地区、不同国家的科学家有可能去重复或验证已取得的理论和数据。大部分近交系动物分布在世界各地，不同地区、不同国家的科学家有可能去重复或验证已取得的理论和数据。8.背景资料和数据较为完善背景资料和数据较为完善 近交系动物在培养和保存过程中都有详细的记录。对于设计新的实验和解释所得结果提供了便利条件。近交系动物在培养和保存过程中都有详细的记录。对于设计新的实验和解释所得结果提供了便利条件。第28页，共78页，编辑于2022年，星期五三、近交系动物的分类和应用三、近交系动物的分类和应用普通近交系普通近交系重组近交系重组近交系同源近交系：同源近交系：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第29页，共78页，编辑于2022年，星期五1.普通近交系普通近交系普通近交系动物是通过至少（或相当于）普通近交系动物是通过至少（或相当于）20代以上兄妹或亲子交配之后培育成的。代以上兄妹或亲子交配之后培育成的。特点和应用：特点和应用：节省样本量。节省样本量。组织细胞或肿瘤移植，个体间相容性一致。组织细胞或肿瘤移植，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物模型，如糖尿病、高血压等。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。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。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。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。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。第30页，共78页，编辑于2022年，星期五2.重组近交系重组近交系(recombinantinbreedstrain,RI)由两个无血缘关系的近交系杂交后，得到由两个无血缘关系的近交系杂交后，得到F2代，分组分别继续代，分组分别继续20代以上的兄妹交配而育成的近交系列动物。为重组近交系提供亲代代以上的兄妹交配而育成的近交系列动物。为重组近交系提供亲代的两个近交系称为的两个近交系称为祖系祖系。该品系动物既具有其双亲品系的特性，又具有重组后一组内和每个重组近交系的特征。该品系动物既具有其双亲品系的特性，又具有重组后一组内和每个重组近交系的特征。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析是非常有用的实验材料。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。命名：命名：用“x”号将两个亲代近交系动物的缩写符号连在一起后，按顺序冠以A B C 字母，或加上一破折号，标上阿拉伯数字。如：CXBD 或CXB-1(BALB/c C57BL/6)。第31页，共78页，编辑于2022年，星期五3.同源近交系：同源近交系：(1)同源突变近交系同源突变近交系(coisogenicinbredstrain)两两个个近近交交系系除除了了一一个个指指明明位位点点等等位位基基因因不不同同外外，其其它它遗遗传传基基因因全全部部相相同同的的品品系系。是是某某个个近近交交系系在在某某基基因因位位点点上上发发生生突突变变而而分分离离出出的的近近交交系系亚亚系系，与与原原近近交交系系的的差差异异只只是是发发生生突突变变的的基基因因位位点点上上带带有有不不同同的的基基因因，而而其其它它位位点点上上的的基基因完全相同。因完全相同。同源突变近交系的命名同源突变近交系的命名 在品系（亚系）的名称之后加连字符和基因符号（斜体），如C57BL/6J-bg表示C57BL/6J携带bg基因。当突变基因处于杂合子状态时，符号中应包括一个正号来指示，如C57BL/6J-bg/+。同源突变近交系的代数用M表示，如C57BL/6J-bg(F58+M+F20)表示C57BL/6J第58代突变，然后又进行了20代近交。第32页，共78页，编辑于2022年，星期五(2)同源导入近交系同源导入近交系(congenicinbredstrain)：通通过过基基因因导导入入的的方方法法将将一一个个目目的的基基因因导导入入某某个个近近交交系系的的基基因因组组内内，由由此此形形成成的的一一个个近近交交系系与与原原来来的的近近交交系系只只是是在在一个很小的染色体片段上基因不同。一个很小的染色体片段上基因不同。同源导入近交系的命名：同源导入近交系的命名：命名是在背景品系的全名或缩写符号后，加某些符号。命名是在背景品系的全名或缩写符号后，加某些符号。一个圆点和一个供体品系符号的缩写，然后加连字符与目的基因符号。如：B10129-H-2b，表示以C57BL/10sn(=B10)为遗传背景的品系，导入129品系上的等位基因H-2b。如果用同样的供体作几次导入，用括号里的数字或字母来区分导入的第次。例如：B10129(12M)-H-2b，表示背景品系是B10，第12次导入了129品系的H-2b等位基因。供体品系不是近交系，或遗传的差异是复杂的，或这个品系已广泛使用而众所周知时，可使用稍微不完整的符号。如BALB/c-nu/+表示携带杂合nu基因的BALB/c品系。第33页，共78页，编辑于2022年，星期五(3)分离近交系分离近交系(segregatinginbredstrain)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状态，则分离出该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。基因位点上带有不同等位基因的两个近交系亚系。分离近交系的命名分离近交系的命名命名法与同源突变系相似，品系符号后是连字符加杂合位点的基因符号。例如：DW-dw/+表示DW品系在dw位点是杂合的。分离近交系的代数可以在品系名称后的括号内加FH和数字表示。例如：DW-dw/+（FH27）表示保持dw/+位点杂合的兄妹交配27代。第34页，共78页，编辑于2022年，星期五同源近交系的应用：同源近交系的应用：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。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。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。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。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。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。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。第35页，共78页，编辑于2022年，星期五1、动物的交配方式：、动物的交配方式：近交、杂交、远缘交配、随机交配。近交、杂交、远缘交配、随机交配。2、近交系保种：、近交系保种：育成的近交系严格按全同胞方式进行交配；育成的近交系严格按全同胞方式进行交配；育成的近交系不得与其他品系杂交；育成的近交系不得与其他品系杂交；近交系有特异的遗传特性，保种过程随时分离或淘汰遗传变异的个体；近交系有特异的遗传特性，保种过程随时分离或淘汰遗传变异的个体；近交繁殖力低，选择繁殖力高的，淘汰繁殖力低的家系；近交繁殖力低，选择繁殖力高的，淘汰繁殖力低的家系；对个体进行详细记录和建立系谱。对个体进行详细记录和建立系谱。3、近交系生产：、近交系生产：基础群：全同胞方式交配；基础群：全同胞方式交配；血缘扩大群：全同胞方式交配；血缘扩大群：全同胞方式交配；生产群：随机交配，繁殖代数不超过生产群：随机交配，繁殖代数不超过4代。代。四、近交系动物的维持四、近交系动物的维持第36页，共78页，编辑于2022年，星期五五、常用的近交系动物五、常用的近交系动物C3H小鼠小鼠F344/N大鼠大鼠第37页，共78页，编辑于2022年，星期五 第三节第三节 封闭群动物封闭群动物群体的概念群体的概念所谓群体是指生物的一个种、一个亚种、一个品系、品种或其它类群的所有成员之和。所谓群体是指生物的一个种、一个亚种、一个品系、品种或其它类群的所有成员之和。在在生生物物的的进进化化历历史史中中，单单个个生生物物个个体体的的存存在在与与否否是是无无意意义义的的，生生物物只只有有以以群群体体的的方方式式生生存存，这个物种才能存在与发展。这个物种才能存在与发展。第38页，共78页，编辑于2022年，星期五基因频率和基因型频率基因频率和基因型频率 基因频率（基因频率（genefrequency）就是在一个群体中某一种基因的数就是在一个群体中某一种基因的数量与占据同一基因座的全部等位基因总数的比例，取值范围在量与占据同一基因座的全部等位基因总数的比例，取值范围在0到到1之之间，通常写成小数的形式间，通常写成小数的形式。基因型频率（基因型频率（genotypefrequency）就是在二倍体的生物群体就是在二倍体的生物群体中，某一个基因座的特定基因型中，某一个基因座的特定基因型(如如AA、Aa和和aa）在其全部基因型）在其全部基因型中所占的比例，取值范围在中所占的比例，取值范围在0到到1之间，通常也写成小数的形式。之间，通常也写成小数的形式。第39页，共78页，编辑于2022年，星期五Hardy-Weinberg定律定律在一个大的随机交配在一个大的随机交配的群体内，如果没有突变，的群体内，如果没有突变，选择和迁移因素的干扰，选择和迁移因素的干扰，则该群体每一世代基因频则该群体每一世代基因频率和基因型频率保持不变。率和基因型频率保持不变。第40页，共78页，编辑于2022年，星期五一个群体既不以近交形式进行交配，也不引入任何外来血缘，在封闭条件下交配繁殖，从而保一个群体既不以近交形式进行交配，也不引入任何外来血缘，在封闭条件下交配繁殖，从而保持了群体的一般遗传特征，又具有杂合性，我们称之为封闭群。持了群体的一般遗传特征，又具有杂合性，我们称之为封闭群。ICLAS（国际实验动物科学委员会）规定，以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个种群，在不从外部引入新的血缘条件下，至少规定，以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个种群，在不从外部引入新的血缘条件下，至少连续繁殖连续繁殖4代以上称为封闭群。代以上称为封闭群。封闭群可分为封闭群可分为远交种远交种（outbred）和）和突变种突变种。一、一、封闭群（封闭群（closedcolony)第41页，共78页，编辑于2022年，星期五二、封闭群动物的特点及应用二、封闭群动物的特点及应用1、封封闭闭群群动动物物避避免免了了近近亲亲交交配配，具具有有较较强强的的繁繁殖殖力力和和生生活活力力。表现为每胎产子多，胎间隔较短，仔鼠死亡率低，生长快，成熟早，寿命长，对疾病的抵抗力强。在饲养繁殖过程中无需详细记录谱系，成本低，易繁殖，可大量生产，充足供应。广泛应用于一般实验及学生的教学实验。2、封闭群动物（远交种）的遗传组成具有、封闭群动物（远交种）的遗传组成具有很高的杂合性。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、药物筛选、毒 物试验，生物制品和化学药品的鉴定等方面。毕格犬毕格犬第42页，共78页，编辑于2022年，星期五3、由由于于封封闭闭群群动动物物的的遗遗传传组组成成具具有有很很高高的的杂杂合合性性，所所以以在在遗遗传传学学研研究究中中可可作作为为选选择择实实验验的的基基础础群群体体，用用于于对对一些性状遗传力的研究。一些性状遗传力的研究。4、封封闭闭群群动动物物的的突突变变种种携携带带的的突突变变基基因因通通常常可可导导致致动动物物某某些些方方面面的的异异常常，成成为为生生理理学学、胚胚胎胎学学和和医医学学研研究究的的模模型型。如高血压大鼠。如高血压大鼠。5、由于其可携带大量的隐性有害基因，可用于估计群、由于其可携带大量的隐性有害基因，可用于估计群体对自发或诱发突变的遗传负荷能力。体对自发或诱发突变的遗传负荷能力。SHR第43页，共78页，编辑于2022年，星期五常用的封闭群动物常用的封闭群动物SD大鼠大鼠毕格犬毕格犬青蓝紫兔青蓝紫兔ICR小鼠小鼠第44页，共78页，编辑于2022年，星期五1.一般以一般以2-4个大写英文字母命名，如个大写英文字母命名，如NIH小鼠。小鼠。2.种种群群保保持持者者名名称称：种种群群名名称称。种种群群保保持持者者名名称称为为14个个英英文文字字母母的的缩缩写写，首首字字母母大大写，其余小写。如写，其余小写。如N：NIH表示美国国立卫生研究院（表示美国国立卫生研究院（N）保存的）保存的NIH小鼠。小鼠。3.由由于于历历史史原原因因已已广广泛泛使使用用的的封封闭闭群群动动物物，沿沿用用其其原原来来的的名名称称。如如：Wistar大大鼠鼠，NewZealand兔。兔。4.突突变变种种的的命命名名是是在在封封闭闭群群命命名名的的基基础础上上加加上上突突变变基基因因的的符符号号，用用连连字字符符相相连连，基基因因符符号号用用斜斜体体字字。如如：N：NIH-nu/nu表表示示由由美美国国国国立立卫卫生生研研究究院院保保存存的的，带带有有纯纯合合裸裸基基因因的的NIH小小鼠鼠。Lac:LACA-Hh/+表表示示英英国国实实验验动动物物中中心心保保存存的的带带有有杂杂合合半半肢肢畸畸形形基基因的因的LACA小鼠。小鼠。三、封闭群动物的命名三、封闭群动物的命名第45页，共78页，编辑于2022年，星期五原则：原则：尽量保持封闭群动物的基因异质性及多态性，避免近交系数随繁殖代数增加而上升过快。尽量保持封闭群动物的基因异质性及多态性，避免近交系数随繁殖代数增加而上升过快。近交系数增量：近交系数增量：F1/2NN：群体个数：群体个数国际实验动物委员会规定封闭群每代近交系数增加量不得超过国际实验动物委员会规定封闭群每代近交系数增加量不得超过1，由，由F1/2N得到每代动物数量不能少于得到每代动物数量不能少于25对。对。引种时，小型啮齿类封闭群动物数不得少于引种时，小型啮齿类封闭群动物数不得少于25对。对。四、封闭群动物的维持四、封闭群动物的维持第46页，共78页，编辑于2022年，星期五采用随机交配的繁育体系，要求这个繁育体系能保持严格的家系记录并最大限度地避免动物近采用随机交配的繁育体系，要求这个繁育体系能保持严格的家系记录并最大限度地避免动物近交。交。方法：方法：1.随机数表配对法：随机数表配对法：将断奶后的小鼠编号，按随机数表组成配种对。将断奶后的小鼠编号，按随机数表组成配种对。2.分组交配法分组交配法3.循环配对法循环配对法五、封闭群动物的繁育体系五、封闭群动物的繁育体系第47页，共78页，编辑于2022年，星期五分组交配法分组交配法第48页，共78页，编辑于2022年，星期五循环配对法循环配对法第49页，共78页，编辑于2022年，星期五第四节第四节杂交杂交F1代动物代动物一、杂交一、杂交F1代动物（代动物（F1-hybrid)由由两两个个近近交交系系杂杂交交生生育育的的第第一一代代动动物物，其其遗遗传传组组成成均均等等地地来来自自两两个个近近交交系系，属属于于遗遗传传均均一一并并具具有有表表现现型型相相同同的的动动物物，是是医医学学生生物物学学研研究中所使用的相同基因型动物的一种。如：究中所使用的相同基因型动物的一种。如：AKRDBA/2：AKD2F1。两两个个用用于于生生产产杂杂交交F1代代的的近近交交系系称称为为亲亲本本品品系系（parentalstrain)，提提供供雌雌性性的的为为母母系系(maternalstrain)，提供雄性的为提供雄性的为父系父系(paternalstrain)。杂杂交交F1代代的的遗遗传传组组成成均均等等地地来来自自两两个个亲亲本本品品系系，即即每每个个基基因因位位点点上上的的两两个个等等位位基基因因分分别别来来自自母母系系或或者者父父系系。可可能能是是纯纯和基因也可能是杂合基因。和基因也可能是杂合基因。第50页，共78页，编辑于2022年，星期五杂杂交交F1代代动动物物虽虽然然基基因因型型是是杂杂合合的的，但但个个体体间间的的遗遗传传型型与与表表现现型型都都是是一一致致的的，符符合合实实验验动动物物有有明明确确遗遗传传背背景景的基本要求，在实验研究中应用时能获得一致的、可重复的、正确的实验结果。的基本要求，在实验研究中应用时能获得一致的、可重复的、正确的实验结果。杂杂交交F1代代动动物物不不是是一一个个品品种种或或品品系系，因因为为它它不不具具有有育育种种功功能能，不不能能自自群群繁繁殖殖出出与与杂杂交交F1代代相相同同基基因因型型的的动物，如果进行自群繁殖则在动物，如果进行自群繁殖则在F2时会发生遗传上的性状分离。时会发生遗传上的性状分离。第51页，共78页，编辑于2022年，星期五1、遗遗传传和和表表型型的的一一致致性性：杂杂交交F1代代的的基基因因不不是是纯纯合合子子，但但个个体体间间基基因因型型是是整整齐齐一一致致的的，遗遗传传性性是是稳稳定定的的，表表现现型型也也一一致致。故故可可获获得得精精确确度度很很高高的的实实验验结结果果，广广泛泛用用于于营营养养、药药物物、病病原原和和激激素素的生物学评价。的生物学评价。2、基基因因型型一一致致：杂杂交交群群动动物物虽虽然然具具有有杂杂合合的的遗遗传传组组成成，但但个个体体间间基基因因是是相相同同的的，可可接接受受个个体体间间、亲亲本品系细胞、组织、器官、肿瘤移植。用于免疫学、发育生物学研究。本品系细胞、组织、器官、肿瘤移植。用于免疫学、发育生物学研究。二、杂交二、杂交F1代动物的特点及其应用代动物的特点及其应用第52页，共78页，编辑于2022年，星期五3、与与近近交交系系相相比比具具有有杂杂交交优优势势：近近交交系系动动物物的的生生活活力力、对对疾疾病病的的抵抵抗抗力力、对对实实验验的的耐耐受受性性都都较较差差，而而且且较较难难繁繁殖殖和和饲饲养养，反反之之，F1代代具具有有较较强强的的生生命命力力，对对疾疾病病的的抵抵抗抗力力强强，寿寿命命较较长长，容容易易饲饲养。在某些方面比近交系更适用于科学研究。可作为代乳动物及卵、胚胎、卵巢移植的受体。养。在某些方面比近交系更适用于科学研究。可作为代乳动物及卵、胚胎、卵巢移植的受体。4、国际分布广泛：、国际分布广泛：杂交群动物已广泛应用于各类实验研究，实验结果便于国际上进行重复和交流。杂交群动物已广泛应用于各类实验研究，实验结果便于国际上进行重复和交流。第53页，共78页，编辑于2022年，星期五*5、在医学生物学中的应用、在医学生物学中的应用1）干细胞的研究）干细胞的研究2）移植免疫的研究）移植免疫的研究3）单克隆抗体研究）单克隆抗体研究4）细胞动力学研究）细胞动力学研究5）作为某些疾病研究的模型）作为某些疾病研究的模型第54页，共78页，编辑于2022年，星期五*杂交群应按以下方式命名：雌性亲代名称在前，雄性亲代杂交群应按以下方式命名：雌性亲代名称在前，雄性亲代名称居后，二者之间以大写英文字母名称居后，二者之间以大写英文字母“X”相连表示杂交。将相连表示杂交。将以上部分用括号括起，再在其后标明杂交的代数（如以上部分用括号括起，再在其后标明杂交的代数（如F1等）。等）。*对品系或种群的名称可使用通用的缩写名称。对品系或种群的名称可使用通用的缩写名称。例如：（例如：（C57BL/6DBA/2）F1=B6D2F1三、杂交三、杂交F F1 1代动物的命名代动物的命名第55页，共78页，编辑于2022年，星期五1、杂交、杂交F1代动物的亲本必须是近交系动物。代动物的亲本必须是近交系动物。2、杂交、杂交F1代动物只能作实验用，不能作为种用。代动物只能作实验用，不能作为种用。3、生产杂交、生产杂交F1代动物，必须维持两个亲本近交系的存在。代动物，必须维持两个亲本近交系的存在。4、根根据据实实验验对对杂杂交交F1代代遗遗传传组组成成的的要要求求选选择择亲亲本本近近交交系系。在在这这个个前前提提下下选选择择遗遗传传上上差差异异较较大大的的品品系系进进行行杂交以提高杂交优势的程度。杂交以提高杂交优势的程度。四、杂交四、杂交F1代动物