实验动物的遗传学分类及其质量控制.ppt

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1、实验动物的遗传学分类及其质量控制,第二章,实验动物遗传学质量标准化的意义,1、增加动物实验结果的均一性和重复性。 2、根据动物基因组与人类基因组的不同，可以在遗传限定的动物身上复制出更多的人类疾病模型。 3、标准化实验动物有利于动物基因组作图。 4、建立生物信息数据库。,（不同基因型的动物，其生物学特性也不同，对同样一个实验处理因素其反应也不同，实验结果就会有差别，应此要获得均一的和可重复的实验结果，就必须要根据我们的实验目的和要求，选择相应遗传背景的实验动物） （人类17号染色体上的全部基因可以在小鼠的11号染色体上找到） （遗传连锁图的绘制采用重组近交系和已知近交系的杂交方式来进行） （小

2、鼠基因数据库、小鼠基因组百科全书、小鼠突变体资源库等等）,实验动物的分类,一般生物学意义上动物的分类原则包括界、门、纲、目、科、属、种。 就实验动物而言品种、品系才是其分类的最基本单位。同时可以根据不同的标准进行分类。 实验动物的遗传学分类：基因是否相同 微生物学分类,实验动物的分类,实验动物在生物学的分类： 界(kingdom，regnum) 动物界 门(phylum，phylum) 脊椎动物门 纲（class，classis） 哺乳纲 目order，ordo) 食肉目 科(family，familia) 犬科 属(genus，genus) 犬属 种(species，species) 家犬种

3、,常用实验动物在动物学的分类位置,目 科 属 实验动物 目 科 属 实验动物 有袋目 大袋鼠科 袋鼠属 袋鼠 啮齿目 鼠科 仓鼠属 黑线仓鼠 灵长目 猴科 猕猴属 猕猴 鼠科 棉鼠属 棉鼠 狨科 狨猴属 狨猴 豚鼠科 豚鼠属 豚鼠 猩猩科 猩猩属 猩猩 仓鼠科 沙鼠属 长爪沙鼠 兔形目 兔科 兔 属 兔 鼠科 田鼠属 田鼠 鼠兔科 鼠兔属 鼠兔 食肉目 猫科 猫 属 猫 啮齿目 鼠科 大鼠属 大鼠 犬科 犬 属 犬 鼠科 小鼠属 小鼠 偶蹄目 野猪科 猪 属 猪 鼠科 仓鼠属 金黄鼠 牛科 羊 属,犬：动物界、脊椎门、哺乳纲、食肉目、犬科、犬属、家犬种。 鼠：动物界、脊椎门、哺乳纲、啮齿目、鼠

4、科、家鼠属,小鼠是野生鼷鼠的变种，大鼠是野生褐家鼠的变种，豚鼠是秘鲁野生豚鼠的变种。,第一节 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。根据基因型是否相同，将实验动物可分为近交系、封闭群、杂交群。,相同基因型,不同基因型,近交系（纯合）,杂交F1（杂合）,封闭群（杂合）,突变种,封闭群（远交种）,遗传限定：有相同的遗传来源和稳定的遗传性能，具有相同的外貌特征和生物学特性。 近交系动物的基因位点都是纯合子，基本不存在暗藏的杂合基因,实验动物学规定，只有当一个种群的遗传位点纯合程度达到99%，才能称之为近交系动物。 近交系又可分为:不同的亚系、支系、重组近交系、分离近交系、同

5、源突变近交系、同源导入近交系 杂交群动物虽然基其基因位点是杂合的，但是基因型是相同的，个体间的遗传型与表现型都是一致的，符合实验动物有明确遗传背景的基本要求，在实验中能获得一致的、可重复的实验结果。 概念、特征、命名、应用、繁殖方法都将一一作详细介绍。,实验动物品种、品系,1.种：“种”（species）是生物学分类的最基本单位，在实验动物中，种是指一群形态相似、可以相互交配且后代有繁殖能力的，在生殖上与其他群体相隔离的同一种类的动物。 2.实验动物品种（stock，breed）：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群体。通常把封闭群动物称为品种，如新西兰白兔、K

6、M小鼠等。 3.品系（strain）：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。如BALB/c、 C57,C3H。,KM小鼠：毛色是白色、抗病力和适应力强，繁殖力和成活率高、乳腺癌发病率为25%，是我国应用最多的实验小鼠。 新西兰白兔：繁殖力强、生长迅速、性情温和，对皮肤刺激敏感、体温变化敏感，广泛用于皮肤反应试验、热源试验、毒性试验和胰岛素鉴定。 Balb/c、C57,C3H（野生色）小鼠是近交系小鼠，虽然毛色不同，生物学特性不同，遗传来源不同，基因型也不同，它们都采用近亲交配的方式进行繁殖，基因位点都是纯合子。,作为品种、品系应具备的条件,1.相似的外貌特征：

7、例如小鼠C57BL/6品系的毛色是黑色的, KM品种的毛色是白色的，DBA/2 品系的毛色是灰色的。当然,相似的外貌特征只是品系、品种应具备的条件之一，不同品系、品种的动物也有相似的外貌, 但它们在其他的条件上是有区别的。 2.独特的生物学特性：A品系母鼠红斑狼疮细胞和抗核抗体均为阳性，体内缺乏补体C5，易发中度听觉性痉挛，对麻疹病毒高度敏感、对X线高度敏感，对致癌物质敏感，易发生肺癌，繁殖母鼠乳腺癌为发病率为80%。AKR品系小鼠白血病自发率可达90%，对百日咳组织胺易感因子敏感 。C3H品系小鼠毛色是棕灰色，乳腺癌发病率高达97%，对肝癌因素敏感、对狂犬病病毒敏感 。ICR小鼠繁殖能力强，

8、母性好，经常作为胚胎移植的代乳动物。,3.稳定的遗传性能 在不断的育种过程中性状不会分离，遗传性能稳定，能将其特性稳定的传给后代。比如杂交F1代繁殖后代时，不论采用何种繁殖交配方式，从F2代开始其遗传性状都会不断发生分离，因此F1代动物不能成为一个品系，也不具有保种价值。 4.具有共同的遗传来源和一定的遗传结构：任何品种和品系在遗传上是同源的，都可追溯到共同的祖先，并由其祖先分支经选育而成，任何品系、品种遗传结构也应该是独特的。,（例如A、AKR、KM等十几个品种、品系动物的毛色都是白色） （独特的生物学特性是一个实验动物品种、品系存在的基础） （作为一个品系不仅要有相同的外貌和相似的生物学特

9、性，更要有稳定的遗传性能，即一个品种或品系必须具有一定的育种价值） （例如KM小鼠Glo-1位点为a基因单一型。而NIH小鼠在该位点基因呈ab型的多态性分布，a、b型基因分布比例分别为66%和34%，遗传结构有很大差异。）,第二节、近交系动物,（一）普通近交系 概念：至少经过20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20代或以后代数的一对共同祖先的动物群。 近交系动物的近交程度用近交系数表示，近交系数应大于98.6%，动物群内所有的个体98.6%以上的遗传基因是相同的。 通常科研交流所说的近交系一般是指普通近交系。,近交系动物是指人为的选择有血缘关系的动物个体，按近

10、亲交配方式，（举例），繁殖若干代而形成的动物群体。其最终的结果是基因纯合性提高，杂合性下降。 从近交系的概念中我们可以看出，近交系的培育是人为的将血缘相近的动物进行交配，从群体多态杂合的遗传组成中选择性的保留一小部分而淘汰其他大部分的过程，经过近交培育后每个品系从物种的整个基因库中只能获得极少部分基因，这些基因的组合构成了该品系的遗传组成。 经过20代近交后，近交系的所有个体有98.6%的遗传位点是纯合的，因此品系内的所有个体间的基因型遗传型和表现型基本是相同的，其遗传差异很小。但是，不同近交系之间由于近交而固定的基因不同，所以不同近交系之间的遗传差异很大，（毛色基因、生化基因、免疫学性状比较

11、）。,近交系数：指群体中某个体通过遗传，携带2个同源等位基因（即源于同一祖先的基因）的概率。 Falconer ：Fn=1-(1-F)n100% 例如： F20=1-(1-0.19)20100%=98.6%,Falconer于1960年经实验获得一个近交系数的计算公式。 小鼠全同胞兄妹近交过程的前四代中，其近交系数上升率分别为28%、17%、20%、19%，以后每代恒定为19.1%也就是0.191，这样到了第20代时，近交系数达到了98.6%，基本符合国际上规定的近交品系小鼠必须达到99%的近交系数。 F近交系数的代递增率，在同胞兄妹交配或回交情况下，F为0191 例如：全同胞兄妹连续20代交

12、配的近交系数是：,近交系动物的特征,遗传基因位点的纯合性 遗传组成的同源性 遗传组成的独特性 遗传组成的可分辨性 长期的遗传稳定性 表型的一致性 国际分布广泛和背景资料完整 对外界环境变化较为敏感 抗病力和适应环境的能力减退 生活力和生育力下降，生产饲养成本增高,纯合性：通过连续20代以上的近亲繁殖，品系内动物的所有基因位点都是纯合的，基因是一致的，遗传组成是相同的，在这些动物中没有隐藏的隐性基因。,也即是说经过20代的近亲交配后纯合子的纯合度在理论上 达到最高的98.6%，所有基因位点都是纯合子无暗藏隐性基因。这样的个体与该品系中任何一个动物交配所产生的后代也是纯合子。,同源性：一个近交品系

13、中所有个体在遗传上是同源的，可以追溯到一对共同的祖先，具有基本完全相同的遗传组成。所以，在同一品系内的动物个体间进行皮肤和肿瘤移植不会发生异体排斥。,当应用生化或免疫学方法检测个体在各条染色体上的基因标记时，可以看到同一品系内不同个体间的基因型完全一致。,独特性：经过近交培育后。每个品系从物种的整个基因库中只能获得极少部分基因，这些基因的组合构成了该品系独特的遗传组成。因此各个品系具有独自的遗传组成和生物学特征。这些遗传和表型的独特性使各个品系之间的差异相当大。,目前国际上公认的700多个近交系小鼠之间，均各有明显的区别，有其独特的反应性和敏感性。 因此可以根据实验的目的和要求，结合其遗传组成

14、的独特性，在众多的近交系中筛选出对实验处理因素敏感的品系来开展实验，以达到不同的实验目的,可分辨性：每个近交系都有各自特有的遗传概貌，可建立遗传概貌图，包括毛色基因、生化基因和免疫学性状基因等。,掌握了遗传学检测方法，就可以轻而易举的将两个外貌相似的近交系分辨开来。,长期遗传稳定性：由于近亲繁殖增加了在特定部位纯合子相互配合的可能性，所以减少了遗传变异，使基因型长期处于稳定状态，人为选择不会改变其基因型，个体遗传仅发生在几率很低的少量残留杂合基因或基因突变上。,在品系确定为近交系后，坚持近交繁殖，辅以遗传检测，及时发现和清除遗传变异的动物，近交系的遗传特征可以世代相传。,表型一致性：由于近交系

15、动物是相同基因型的动物，同一品系内的动物在相同环境因素下的表型也是一致的，任何可遗传的生物学特征如毛色、体重、血型、组织型、生化同功酶、形态学特征完全相同。,甚至行为类型也趋向于一致，可以说同一近交系不同个体之间基本不存在质的差别，所以对同样的实验处理有极高的均一性结果。 所以使用近交系动物做实验，仅仅需要很少量的动物及可以达到很一致的实验结果，具有很高的统计学价值。某些个体的微小差异可能是由于环境的改变、残留杂合性、基因突变、遗传污染造成的。,背景资料完整：近交系动物由于在培育和保种过程中都有详细记录。加之这些动物分布广泛，应用广泛，已经积累了相当数量的文献记载着各个品系的生物学特性，另外对

16、任何近交系的每一项研究又增加了该品系的研究履历。,例如：来源、近交代数、双亲编号、出生日期等资料 这些基本数据对于设计新的实验和解释实验结果提供了有价值的参考信息。,国际分布广泛：近交系动物个体具备一个品系动物的全能性，任何个体均可携带该品系全部基因库，引种非常方便，仅需2至3对动物即可将该品系传代下去，容易广泛分布。,目前许多近交系动物在国际上分布广泛，从而有可能在世界各国之间进行比较研究，这意味着不同地区、不同国家的科学家有可能去重复和验证已取得的结果和数据。,对外界环境变化较为敏感 抗病力和适应环境的能力减退 生长力、成活力和生育力下降，生产饲养成本增高,这3项在一起讲的原因是他们都是由

17、于近交衰退产生的，因为近交增加了纯合性，降低了杂合性，因此增加了有害隐性基因暴露的概率和多基因平衡的破坏，所以近交衰退现象产生。可以说近交系小鼠类似精密的天平，对外界任何微小的变化都会发生摆动。,近交衰退的原因： 1、有害的隐性基因的暴露：一般病态的突变基因绝大多数都是隐性的，处于杂合状态时这些有害基因的作用被显性的杂合等位基因所掩盖是不表现出病态，但经过近亲繁殖，纯合的基因比例渐渐增多，于是有害的隐性基因相遇成为纯合子而表现出不利的性状，对个体的生长发育、抗病力、繁殖等产生明显的不利影响。例如杂交动物所带有的不育的隐性基因往往被其显性的等位基因所掩盖，而不表达其不育的性状，但由于近交，动物的

18、纯合性逐渐增高，不育的现象也就表现出来，所以很多近交系动物交配后发生不孕的现象很普遍。,近交衰退的原因： 2、多基因平衡的破坏：个体的发育受多个基因共同作用的影响，对环境适应较好的野生动物或杂交动物，由于自然选择的作用有利于保存那些生物适应能力较强的基因组合，具有平衡的多基因系统，近交繁殖往往会破坏这个平衡，对个体发育造成不利影响。,近交类型,（1）纯交：相同基因型个体之间交配，如AAAA，下一代全部为纯合子 （2）回交：纯合子与杂合子交配AAAa，下一代中纯合子、杂合子各占一半。 （3）互交：相同杂合子之间交配，AaAa，其后代1/2为杂合子（Aa），1/4为显性纯合子（AA），1/4为隐性

19、纯合子（aa）。 （4）杂交：为亲代不相同的纯合子交配，A/Aa/a，子代的基因型为Aa、表现型为A。,近交系动物的命名,近交系小鼠的命名已由国际统一规定，由国际实验动物科学委员会（LCLAS）的小鼠标准化遗传命名委员会制定命名法，并由该组织对各国培育的新品系作鉴定和认可。 对承认的近交系动物四年公布一次信息，介绍各个品系的历史、来源、独特的生物学特性、培育人的人名、单位名的规定写法和遗传背景，基因组成、缩写符号及标准命名等，这些资料供全世界参考。,为什么要学习命名方法？,看懂： 会用：购买时 繁殖时：C57BL/Jnga(F73+26) 发表文章时,我们在查阅文献资料时要能看懂实验动物的命名

20、和缩写，这样才能在看似复杂的实验动物综合命名和表示法中，清楚的知道这些动物的来源、历史和培育经过。 名称、等级、周龄、体重、数量及雌雄比例 实验室引进某品系小鼠可能要做遗传学方面的研究，那么就需要对动物进行繁殖传代，要能正确、严谨的表示出所繁殖的动物的名称 要能够准确的描述所用动物的名称。,普通近交系动物的命名,1.一般用14个大写英文字母表示，如A、AE、BA、AKR、DBA、NZB、STAR 2.大写英文字母结合数字，如TA1、TA2、C3H、C57BL 3.惯用的非正规命名已为国际广泛认同可保留沿用，如129、615 、101 4.近交代数表示：品系名称后括号内用大写英文字母F加数字表示

21、兄妹交配的代数，（Filial，F）如C3H(F130)、A（F78）；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F后先标明引入时的代数，再加上自己实验室繁殖的代数，如C57BL/Jnga(F73+26)。若之前繁殖代数资料不全，则在已知代数前加？，如AKR（F？+10）。,关系相近原则：同来源的不同品系，其名称基本相似，差异部分用一个不同大写英文字母表示。如NZB、NZO、NZW、NZX、NZY等,性腺肿瘤发病率高129；肺癌发病率高615,虽然是非正规命名，但是都是可以继续沿用的。,5.品系优先权：任何品系或亚系命名均应参照国际命名委员会的规则命名，

22、如果出现两品系命名符号相同，则保留先正式公布者，并以发表在Mouse News Letter、Inbred Strains of Mice两个刊物上的品系为准。 6.书写品系符号要完整，应使用公布的全称，不能随便缩写(写论文报告时在材料方法一栏里一定要把品系命名符号写全，才能说明所指的是哪个品系或亚系）。CBA,如CBA只写CBA为不准确的写法，因为它分支成若干个特性不同的亚系，如CBA/J是有视网膜退变基因，而CBA/c则没有，另外它们的组织相容性也不同，有5个不同的基因位点。,国际上公布的品系缩写有： AKR-AK BALB/c-C C3H-C3 C57BL-B C57BL/6-B6 C5

23、7BL/10-B10 DBA/1-D1 DBA/2-D2 CBACB DBAD HRS/JHR RR3,亚系和支系的概念,亚系（substrain）：育成的近交系在培育过程中由于杂合子基因的分离、基因突变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。 形成原因： 1）在兄妹交配代数达40代前形成的分支，很可能由于遗传漂变即残余杂合性而导致形成亚系。 2）同一近交系长年处于分离状态，即一个分支与其他分支分开繁殖超过100代，可能由于基因突变形成亚系。 3）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。,由同一个近交系分支分离出来的具有各不

24、同生物学特性的品系，称为原品系的亚系或支系。先看什么是亚系，亚系指一个近交系内各个分支的动物之间,已发现或十分可能存在遗传差异的动物群体.,遗传漂变：是指一个品系动物的基因型在饲养过程中由于残留杂合基因分离等原因发生的随机改变。 基因突变：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。 遗传污染：通常是由于其他品系动物与本品系动物发生交配所致。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A近交系在发生遗传污染后，重新命名为AZG。,遗传污染是最常见的实验动物管理事故，,亚系的命名,在品系名称后加一道斜线（/），斜线后标明

25、亚系的符号，亚系的符号可以是以下四种： a)数字，如DBA/1、DBA/2等。 b)培育或产生亚系的单位或人的缩写英文名称，第一个字母用大写， 以后的字母用小写。使用缩写文名称应注意不要和已公布过的名称重复。例如：A/He，表示A近交系的Heston 亚系；CBA/J，表示由美国杰克逊研究所保持的CBA近交系的亚系。,c) 当一个保持者保持的一个近交系具有两个以上的亚系时，可在数字后再加保持者的缩写英文名称来表示亚系。如：C57BL/6J，C57BL/10J分别表示由美国杰克逊研究所保持的C57BL近交系的两个亚系。 d) 斜线号后数字与缩写同时使用 C57BL/6J（F118）是指近交到11

26、8代由Jackson Laboratory培育的C57BL的6J亚系。 A/He(F87)是指近交到87代由Heston培育的A品系的亚系。,作为以上命名方法的例外情况是一些建立及命名较早，并为人们所熟知的近交系，亚系名称可用小写英文字母表示，如BALB/c、C57BR/cd等。 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GLaxo保持的A近交系在发生遗传污染后，重新命名为A2G。,支系的形成：一个近交系或亚系内部，由于饲养环境的改变或对动物进行技术处理时，可能对近交系的生物学特征产生影响，这些特征可能是遗传的，也可能是非遗传的。对这一类品系进

27、行区分而形成的复合株。 人为技术处理如卵巢移植（ovary transplant,o）、人工喂养（hand- rearing,h）、代乳（foster on hand-rearing,f）、受精卵或胚胎移植（egg or embryo transplant,e）、冷冻保存（freeze preservation,p）等，这些处理在某些实验中会影响实验结果，而这些经过处理的动物就视为这些近交系或亚系的支系。,饲养环境改变：种群转移到新的保种单位 胚胎冷冻保存：冰晶损伤、溶液损伤、冷冻保护剂渗透后的细胞毒性损伤。 卵巢移植：免疫排斥反应，与MHC组织相容性抗原有关，使卵巢移植体难以存活。移植卵巢在

28、血管再生之前的缺血期内，容易受到活性氧分子攻击，引起缺血再灌注损伤，导致卵巢组织坏死，卵泡大量死亡，而存活的主要是没有发育能力的原始卵泡。,支系的命名,支系命名原则是在品系（亚系）名称后加双斜线，再加上培育者名称缩写，双斜线号也可省略。如：C57BL/6J/Lac表示由英国实验动物中心（Lac）维持的C57BL/6J支系 品系经过技术上的处理，如代乳、受精卵移植、卵巢移植等，应用小写英文字母作为相应符号来表示，前置的是供体，后置的是受体。如：C3HfB，AeB，AoB,受精卵或胚胎移植（Eggs or embryo transfer): “e”, C3HeB表示C3H品系受精卵移植于C57BL

29、品系的雌鼠； 卵巢移植（Ovary transplant): “o”, C3HoB表示C3H雌鼠卵巢移植于C57BL品系的雌鼠； 奶母代乳（Foster nursing): “f”, C3HfB表示C3H 品系鼠是由C57BL品系代乳的； 人工喂养（Hand-rearing) : “h”; 人工喂养加奶母代乳（Foster on Hand-rearing):“fh”； 冷冻保存(Freeze preservatio) : “pe”;C57BL/6peCBA/N表示C57BL/6冷冻卵或胚胎复苏后移植入CBA/N雌鼠子宫内产生的鼠。,如果已知某品系携带或去除某种垂直感染的病毒，在名称后加连字号”

30、，再加大写病毒符号，再加“+”或“-”符号。 例如：C3H/HeMTV+, C3H/HeMTV-,分别表示携带或不携带乳腺肿瘤病毒（mammary tumour virus,MTV）的C3H/He,了解已命名大小鼠特征的途径： Mouse News Letter每2年 Inbred Strains of Mice每2年 Cancer Research每4年 http:/www.informatics.jax.org http:/www.rgnc.gen.gu.se,近交系动物的优点和应用,1、与封闭群相比近交系动物个体间极为一致，对实验反应一致，可以消除杂合遗传背景对实验结果的影响，因此在实验

31、中，实验组和对照组都只需要少量的动物，大大节省了样本使用量。 2、近交系动物个体间基因型一致、组织相容性一致近，不存在异体排斥，因此近交系动物就成为细胞或肿瘤移植实验必不可少的实验动物。,由于近交系动物具有使用样本量少、试验结果一致、基因型一致等诸多的优点，因此使用近交系动物极大的提高了科学实验的准确性和可重复性。特别是在生理学、药理学、毒理学、微生物学、免疫学、肿瘤学、遗传学、动物行为学等学科，近交系动物得到了越来越广泛的应用,使用近交系动物所做论文比例增加很快。,3、由于近交，隐性基因纯合性状得以暴露，可以获得大量先天性畸形与先天性疾病的动物模型，如糖尿病、高血压、肥胖症、腭裂A/HeN、

32、脑积水B10、白血病AKR等。这些近交系动物家系清楚、取材方便，是进行基因连锁分析、比较遗传学、生理学和胚胎学研究的理想模型动物。 4、某些近交系具有一定的自发肿瘤发生率和诱发肿瘤发生率，并可以使许多肿瘤细胞株在活体动物上传代，这些品系成为肿瘤病因学、肿瘤药理学研究的重要模型。 5、多个近交系同时使用可使研究者分析不同遗传组成对某项实验的影响，即可以用于遗传分析，或观察实验结果是否具有普遍意义。 6、每个品系各有自己鲜明的生物学特性。,自发瘤品系：C57BL/6N、津白号号 诱发瘤品系：A、C3H诱发乳腺癌发病率高，DBA、 Balb/c诱发胸腺癌发病率高。,（二）重组近交系,概念：两个无血缘

33、关系的近交系杂交后，生育杂交1代，杂交1代互交生育杂交2代，在杂交2代中随机选择个体配对, 连续进行全同胞兄妹交配20代以上而育成的新近交系动物。 祖系：为重组近交系提供亲代的两个近交系。,由于是在F2代中随机选择的个体进行配对，所以重组近交系可平行培育成一系列不同的重组近交系。,重组近交系的特点,1、重组近交系与普通近交系一样，具有极高的基因纯合性。 2、重组近交系由于各染色体上基因的自由组合和同一染色体上基因的交换，而发生基因重组。 3、重组近交系的遗传成分虽然限于2个亲代近交系，但并不均等。,（重组近交系是有2个近交系杂交之后培育产生的，但与杂交1代的遗传组成极不相同，杂交F1是杂合子，

34、重组近交系是纯合子。） 祖系各个位点上的基因随机的固定于不同的重组近交系中，在这个过程中，相互连锁的基因有更大的概率同时固定于一个近交系中，形成一种品系分布模式。,命名：重组近交系的命名是在两个祖系名称之间加上，同一系列中不同的近交系在其后面加连字号和数字。做母系的祖系置前，做父系的祖系置后。如AKR和C57BL杂交培育的一系列重组近交系可命名为AKB-1，AKB-2，AKB-3等。,重组近交系的应用,1、分离分析：一个重组近交系系列可用于测试某个性状的遗传性和遗传规律。如果是单基因决定的性状，在重组近交系系列中，就有一半品系带有类似于一个祖系的性状，而另一半带有另一个祖系的性状。 2、连锁分

35、析：重组近交系可用于对未知基因进行染色体定位，估计其与其他基因的连锁关系。 3、功能分析：重组近交系可用于分析单基因多效性或决定基因型和表型的关系。,一个重组近交系列中每个品系都是独立的近交系，但是在遗传组成上和实际应用上又是一个相互关联的整体。常用于祖系之间有差异的性状和基因遗传分析，如分离分析、连锁分析、功能分析。,（三）同源突变、同源导入、同源分离近交系,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一样，称这两个近交系是同源的，称个别不同的基因为差异基因。,1.同源突变近交系,概念：两个近交系除了

36、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。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的改变了原近交系的遗传组成，而且研究者更注重于突变基因的研究）,命名：品系名称后加连字号和突变基因符号 C57BL/6J小鼠ob基因发生突变成为先天性肥胖动物模型，则命名为 C57BL/6J-ob/ob，这样 C57BL/6J 与 C57BL/6J-ob/ob 便互交成为了同源系，因为它们两系除ob一对等位基因之外，其他基因都是

37、一致的。如C57BL/6J-bg表示C57BL/6J携带bg基因，如果突变基因是杂合的，用“+”代表野生型基因， 如C57BL/6J-bg /+。如果基因是纯合的，则表示为C57BL/6J-bg/bg(NK细胞缺陷型)。同源突变近交系的代数用M表示， C57BL/6J-bg(F58+M+F20)表示在58代时发生bg基因突变，然后又进行20代近交。,2.同源导入近交系,概念： 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只是在一个很小的染色体片段上基因不同。 供系：提供目的基因的品系。可不必是近交系，是带有目的基因的任何一种基因类型的动物。 配系

38、：接受目的基因的品系，配系必须是近交系。,通过杂交互交或回交等方式将一个基因导入到近交系中，由此形成的一个新的近交系与原来的近交系只是在一个很小的染色体片段上的基因不同，简称同源导入系或同类系。,在基因导入的过程中，与目的基因紧密连锁的其他基因可能随着目的基因一起导入到近交系的基因组中，这些随之带入的基因称作“乘客基因”，因此同源导入近交系不仅是目的基因与原近交系不同，而且是带有一小段染色体的不同，在实际应用中，要随时注意可能存在的乘客基因。,（同源导入近交系与同源突变近交系的不同之处在于与原来的那株近交系相比，前者是一个染色体片段的差异，后者是一个位点、单个基因的差异）,同源导入近交系的命名

39、,在品系名称后加“”和供体名称缩写，再加连字号和目的基因符号，如B10 129-H-2b表示以C57BL/10品系为遗传背景，携带来自129品系H-2b基因的同源导入近交系。 B10 129 H2b 配系 供系 导入基因,如果从一对初始杂交中平行培育成许多个同源近交系，为加以区别可加数字和字母表示： B10129（12M）H2b 表示用同源导入培育的第12个同源近交系 如供系为非近交系，可不加命名： BALB/cnu/+表示携带杂合nu基因的BLAB/c品系，nu基因来自于非近交系。 长期存在广泛认可的，其命名是不完全的。例B10D2是携带有来自DBA/2品系的H2b基因的C57BL/10品系

40、,3.同源分离近交系,在培育近交系的过程中，采用一定的交配方法（回交、杂合子互交、杂交），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。 分离近交系的命名 品系名称后加连字号和杂合基因符号，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名称后面的括号内加FH和数字表示，如DW-dw/+（FH27）表示DW品系保持dw位点杂合的兄妹交配的27代。,应用,1、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。 2、在不同遗传背景中研究同一基因与遗传背景及其他基因的关系，消除杂合遗传背景对某些突变基因表达的影响。 3、对复杂

41、的多基因性状进行遗传分析。,近交系动物的维持,近交系动物由于基因纯合度高，遗传有长期的稳定性，不容易发生杂合基因分离，不受近交、选择和遗传漂变的影响。因此必须严格按照全同胞交配方式进行繁殖，保持近交系群体的遗传均一性不遭到破坏、防止遗传漂变。 已经育成的近交系不得与其他品系杂交，不许产生更多亚系，因此要加强遗传检测，一旦发生遗传污染就要坚决予以淘汰或有价值保留后重新建立近交品系 近交繁殖力低，在保种过程中要人为的选择繁殖力高的动物，淘汰繁殖力低的家系。 要对个体进行详细记录，在繁殖记录卡片上详细记录近交代数、双亲编号、出生日期等资料。,近交系动物的繁殖方法,（一）引种：作为繁殖用原种的近交系动

42、物必须遗传背景明确，来源清楚，有较完整的资料（包括品系名称、近交代数、遗传基因特点及主要生物学特征等）。引种动物应来自近交系的基础群（foundation stock）。因此近交系的引种一般从国家啮齿类实验动物种子中心引种.,1、初始动物的选择 可以从封闭群、近交系、野生动物，挑选一对或几对具有育种目标要求的性状或基因的全同胞兄妹，作为育种初始动物。,2、育种代数及其调整 作为亲本的全同胞兄妹记为第0代，所生的后代记为第1代，从第一代中留选满意度高的一对或几对全同胞兄妹继续交配，直到第20代。 如果一代中缺少一个性别无法配对，则可以选择非同窝的同胞交配，因为非同窝但父母相同，所以代数可以晋级。

43、如果与父母回交暂时过渡的话，子代代数不能晋级。,3、谱系记录 在育种和以后的保种过程中，对每个用于繁殖下一代的个体都要有详细的记录，包括亲缘关系、生物学特性、来源与去向。要填写的书面材料有：繁殖卡、谱系记录本、系谱图。 4、个体选择 选留繁殖力强、生活力强、目标性状和基因明显的个体。,5、防止断种 近交常导致近交衰退而断种 （1）保持34支繁殖谱系 （2）每支谱线上保留多个繁殖对 （3）在动物没有生育下一代时，不要淘汰其有生育能力的亲代，即随时保持2代动物的存在。 （4）选择生育能力较好的谱系留种。,保种方法,1、单线系统 从基础群中选择3-5对全同胞进行交配，再在子代中选择1对生育能力最好的

44、同胞兄妹进行交配，以后每代都选留1对。 2、平行线系统 从基础群中选择3-5对全同胞进行交配，再在每对兄妹的子代中选择1对，以后每对兄妹每一后代都选留1对。,3、修饰平行线系统： 从基础群中选择3-5对全同胞进行交配，再在各兄妹的子代中比较生育能力、目的性状，如果差异不大，则从每对兄妹的后代选留1对做亲本，如果差异较大，则淘汰差异大的兄妹后代，从满意的兄妹后代中选留亲本，总数仍然为3-5对。,（用这种保种办法既可以防止断种又不会发生亚系分化，是保种的最佳办法）,繁殖生产方法,繁殖：持续保持兄妹交配方式。 近交系动物的繁殖群体可分为基础群、血缘扩大群、扩大群、生产群。,（实际工作中保种维持的近交

45、系动物数量有限，要想向社会向科研大量供应实验就必须扩大繁殖生产，繁殖生产近交系有多种方法，就现在介绍一种经典的交通信号灯繁殖法）,1.基础群,设置基础群的目的，一是保持近交系自身的传代繁衍，二是为扩大繁殖提供种子动物。基础群严格以全同胞兄妹交配方式进行繁殖；应设动物个体记录卡（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、生育记录等）和繁殖系谱；基础群动物不超过57代都应能追溯到一对共同祖先。,2.血缘扩大群,血缘扩大群的种子动物来自基础群。以全同胞兄妹交配方式进行繁殖；也应设个体繁殖记录卡；血缘扩大群动物不超过57代都应能追溯到其在基础群的一对共同祖先。,3. 扩大群,来自

46、血缘扩大群，采用全同胞交配1-2代,4.生产群,设生产群的目的是生产供应实验用近交系动物，生产群动物来自扩大群或血缘扩大群。生产群动物一般以随机交配方式进行繁殖；应设繁殖记录卡；生产群动物随机交配代数一般不应超过4代，所以要不断从扩大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传一致性。,近交系动物的生产过程,基础群,随机交配 （四代）,扩大群,血缘扩大群,基础群,基础群,生产群,当近交系动物生产供应数量不大时，一般不设血缘扩大群，直接从基础群引种繁殖。 生产群所繁殖出的动物要全部作为实验用动物提供，不得留种。,常用近交系实验动物 1,C57BL/6品系 1921年C.

47、C.Little用Lathrop小鼠作近亲培育时， 用No.57雄鼠和No.52雌鼠交配，培育成C57。在C57中将毛色呈黑色的进行固定，培育成C57BL。1937年Little将维持的C57BL第六组亚系定名为C57BL/6，将第十组亚系定名为C57BL/10，继而分别维持至今。1947年从Little引入到美国Jackson Lab.，形成C57BL/6J;1951年从Jackson Lab.引到NIH，形成C57BL/6N亚系。 毛色基因标记：基因型aaBBCC（黑）,C57BL/6品系,特点:乳腺癌发病率低，对放射性物质耐受力强，眼畸形，口唇裂的发生率达，对酒精嗜好性高，对结核杆菌、百

48、日咳组织胺易感因子敏感。是肿瘤学、生理学、遗传学研究常用品系。是使用率最高的小鼠近交系。,常用近交系实验动物 2,C3H品系 1、遗传背景及亚系：1920年Strong从雌性Bagg albino和雄性DBA杂交后代中近交培育而成。亚系：C3H/Bi,C3H/He,C3H/HeJ,C3H/St,C3HeB/FeJ,C3H/DiSn,C3H/Sf等 2、毛色基因：AABBCC（野生色） 3、主要特征： 免疫学特性：在IgG的亚类中IgG1和IgG2a为高值，IgG2b为低值。IgG1量增加到生后第三个月，以后开始下降，因为IgG2a变动不大，所以9月龄时与IgG1相比为高值。较易诱发免疫耐受性。

49、C3H/Hel对脂多糖非特异性活化B细胞的作用呈低反应性，其它C3H为高反应鼠。对鼠伤寒沙六氏菌补体5有抗力。 生理学特性：红细胞及白细胞数较少。血液中氧化氢酶活性高。 癌发生率：乳腺癌繁殖用雌鼠为85-100%。是通过乳汁感染而不是胎盘感染。白血病雌雄分别为0.5%和14%。肝癌雌雄分别为0%和10%。14月龄雄性小鼠肝癌自发率为85%。,C3H/He,常用近交系实验动物 3,BALB/c品系 （1）遗传背景及亚系：1913年Bagg获得的白化株（albino stock）小鼠。1923年以后由Mac Dowell进行了近亲繁殖，在1932年繁殖到26代，最后Snell将其育成。 亚系：BAL