近交系动物的特点精选PPT.ppt
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1、近交系动物的特点第1页,此课件共147页哦在科研动物实验中,非常重视获得指在科研动物实验中,非常重视获得指标的准确性、敏感性和重复性,这就需要标的准确性、敏感性和重复性,这就需要有基因纯度高,实验反应性强,适合于各有基因纯度高,实验反应性强,适合于各种实验目的要求的品系动物。种实验目的要求的品系动物。按遗传学控制方法,根据基因纯合程按遗传学控制方法,根据基因纯合程度,可将实验动物分为近交系、突变系、度,可将实验动物分为近交系、突变系、杂交群、封闭群四类。杂交群、封闭群四类。第2页,此课件共147页哦第一节第一节近交和近交系近交和近交系一、近交一、近交实验动物的近交(实验动物的近交(Inbree
2、dingInbreeding)即近亲)即近亲繁殖,是指血缘关系极为相近的个体之间或繁殖,是指血缘关系极为相近的个体之间或遗传组成极相似的个体之间进行的交配繁殖。遗传组成极相似的个体之间进行的交配繁殖。通过近交使一个种群达到接近完全纯合程度,通过近交使一个种群达到接近完全纯合程度,即所有同源染色体的相对位置都具有相同基即所有同源染色体的相对位置都具有相同基因的状态。因此,通过同胞兄妹或亲子交配因的状态。因此,通过同胞兄妹或亲子交配可以较快获得近交品系动物。可以较快获得近交品系动物。第3页,此课件共147页哦从同一祖先获得遗传物质,一条得自父,从同一祖先获得遗传物质,一条得自父,一条得自母,来源于
3、共同祖先的小动物自交,一条得自母,来源于共同祖先的小动物自交,它们得自父母同基因比非近交者多。它们得自父母同基因比非近交者多。近交可以降低杂合性,可以将群体分离近交可以降低杂合性,可以将群体分离为不同的品系,然而近交的结果也必将出现为不同的品系,然而近交的结果也必将出现近交衰退。近交衰退。第4页,此课件共147页哦近交和非近交时亲缘关系示意图近交和非近交时亲缘关系示意图第5页,此课件共147页哦二、近交后引起的变化二、近交后引起的变化(一)近交可以增多纯合性:(一)近交可以增多纯合性:动物的遗传纯度取决于交配动物之间动物的遗传纯度取决于交配动物之间遗传关系的远近。近交系动物是通过长期近遗传关系
4、的远近。近交系动物是通过长期近亲交配而建立的,通过纯育后,动物的杂合亲交配而建立的,通过纯育后,动物的杂合性逐渐降低,因而纯度逐渐增高,使基因位性逐渐降低,因而纯度逐渐增高,使基因位点变为纯合子,使它们的表现型趋向一致性。点变为纯合子,使它们的表现型趋向一致性。第6页,此课件共147页哦如如A A与与a a基因频率相同,但基因型分配变基因频率相同,但基因型分配变化,经过一定代数的兄妹交配,则不再有杂合化,经过一定代数的兄妹交配,则不再有杂合子,而获得遗传稳定的子,而获得遗传稳定的AAAA与与aaaa近交品系。同胞近交品系。同胞兄妹或亲子交配连续兄妹或亲子交配连续2020代以上就培育成近交系,代
5、以上就培育成近交系,为了保持该系的遗传特点,必须继续近交,并不为了保持该系的遗传特点,必须继续近交,并不得因突变或遗传漂移而丢失。得因突变或遗传漂移而丢失。第7页,此课件共147页哦近交类型:按近交的基因型可分为:近交类型:按近交的基因型可分为:(1 1)纯合子交配()纯合子交配(IncrossesIncrosses):为亲代相同的显):为亲代相同的显性纯合子交配,如性纯合子交配,如A/AA/AA/AA/A和和a/aa/aa/aa/a。亲代:亲代:子代:基因型子代:基因型AAAA,表现型,表现型A A。精子 卵子A AAA第8页,此课件共147页哦(2 2)回交()回交(Backcrosses
6、Backcrosses):为亲代显性纯合子与):为亲代显性纯合子与杂合子交配。如杂合子交配。如A/Aa/AA/Aa/A;a/AA/Aa/AA/A;a/Aa/aa/Aa/a和和a/aa/Aa/aa/A亲代:亲代:aAA aAA 子代:基因型:子代:基因型:1AA1AA,1Aa1Aa表现型:表现型:A A。精子 卵子Aa AAAAa AAAAa第9页,此课件共147页哦(3 3)自交或称互交()自交或称互交(IntercrossesIntercrosses):亲代为):亲代为两个杂合子交配:如两个杂合子交配:如a/Aa/Aa/Aa/A。亲代:亲代:aAa aAa 子代:基因型:子代:基因型:1/4
7、AA1/4AA,2/4Aa,1/4aa2/4Aa,1/4aa。表现型:表现型:3/4A3/4A,1/4a1/4a。精子 卵子Aa AAAAa aAaaa第10页,此课件共147页哦C57BLC57BL黑色黑色a a,C3HC3H野鼠色野鼠色A A,二者皆为纯合子。二者杂交:,二者皆为纯合子。二者杂交:亲代亲代AaF1AaAa互交互交F2AAAaaa回交回交F3AAAAAaaaaa纯交纯交F4AAAAAAAaaaaaaa第11页,此课件共147页哦近交程度:种系中纯合性的程度通常以近交近交程度:种系中纯合性的程度通常以近交系数(系数(F F)和血缘系数()和血缘系数(R R)来表示:)来表示:近
8、交系数近交系数也就是一个种系的个体中,也就是一个种系的个体中,将基因的纯化程度用百分比来表示;将基因的纯化程度用百分比来表示;血缘系数血缘系数是将群体中个体之间基因是将群体中个体之间基因组成的相似程度用数值来表示。组成的相似程度用数值来表示。F F值和值和R R值随近交繁殖连续的代数而递增。值随近交繁殖连续的代数而递增。增加的比率决定于交配动物亲缘关系的密切程度。增加的比率决定于交配动物亲缘关系的密切程度。第12页,此课件共147页哦第13页,此课件共147页哦第14页,此课件共147页哦(二)近交可将群体分离为不同基因型的品(二)近交可将群体分离为不同基因型的品系:系:原始种群经过近交分为若
9、干近交系,在原始种群经过近交分为若干近交系,在不同等位基因的不同位点上变为纯合子。原不同等位基因的不同位点上变为纯合子。原始种群的小鼠兄妹交配连续始种群的小鼠兄妹交配连续2020代之后分离出两代之后分离出两支等位基因支等位基因A A和和a a的近交品系:的近交品系:第15页,此课件共147页哦C57BLC57BL黑色黑色a a,C3HC3H野鼠色野鼠色A A,二者皆为纯合子。二者杂交:,二者皆为纯合子。二者杂交:亲代亲代AaF1AaAaF2AAAaaaF3AAAAAaaaaaF4AAAAAAAaaaaaaa第16页,此课件共147页哦1 1等位基因等位基因A A的品系:只生产野鼠色后代。的品系
10、:只生产野鼠色后代。2 2等位基因等位基因a a的品系:只生产黑色后代。的品系:只生产黑色后代。近交品系动物的获得,可使原来杂合近交品系动物的获得,可使原来杂合子的动物增加纯合性,从而提高基因型的稳子的动物增加纯合性,从而提高基因型的稳定性,获得想要的品系,实验者可以从动物定性,获得想要的品系,实验者可以从动物的特定性状中进行选择。的特定性状中进行选择。第17页,此课件共147页哦(三)近交可引起近交衰退:(三)近交可引起近交衰退:亲缘接近的交配所产生的后代常常会出现亲缘接近的交配所产生的后代常常会出现生长、成活、生育、抗病、适应环境等能力的减生长、成活、生育、抗病、适应环境等能力的减退,这种
11、现象称之为近交衰退,如何克服和解决退,这种现象称之为近交衰退,如何克服和解决这个问题,是培育近交系动物的关键所在。这个问题,是培育近交系动物的关键所在。第18页,此课件共147页哦由于近交衰退的缘故,从一个供繁殖的种由于近交衰退的缘故,从一个供繁殖的种群培育和建立一个近交系时,往往需要从杂交群群培育和建立一个近交系时,往往需要从杂交群或几个近交系开始才能成功,而且在近交几代后,或几个近交系开始才能成功,而且在近交几代后,有些系可以因生育或生活力低而断绝;也由于同有些系可以因生育或生活力低而断绝;也由于同样的原因,过去建立的某些近交系,现在只有某样的原因,过去建立的某些近交系,现在只有某些亚系还
12、仍然存在。些亚系还仍然存在。第19页,此课件共147页哦近交衰退发生的原因是多方面的,从遗传近交衰退发生的原因是多方面的,从遗传学的角度解释主要有两点:学的角度解释主要有两点:1 1有害的隐性基因的暴露。一般病态的突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,所以处于杂合变基因绝大多数都是隐性的,所以处于杂合状态时是不表现出病态或不利的性状。这些状态时是不表现出病态或不利的性状。这些有害基因的作用可被显性的杂合子等位基因有害基因的作用可被显性的杂合子等位基因所掩盖。所掩盖。第20页,此课件共147页哦但经过一段近亲繁殖,纯合的基因但经过一段近亲繁殖,纯合的基因(纯合子)比例渐渐
13、增多,于是有害的隐性(纯合子)比例渐渐增多,于是有害的隐性基因相遇成为纯合子而显出作用,出现了不基因相遇成为纯合子而显出作用,出现了不利的性状,对个体的生长发育、生活和生育利的性状,对个体的生长发育、生活和生育等产生明显的不利影响。等产生明显的不利影响。第21页,此课件共147页哦2 2多基因平衡的破坏。个体的发育受多个多基因平衡的破坏。个体的发育受多个基因共同作用的影响,虽然其中每个基因的基因共同作用的影响,虽然其中每个基因的作用效应微小。对环境适应较好的野生或杂作用效应微小。对环境适应较好的野生或杂交动物,由于自然选择的作用有利于保存那交动物,由于自然选择的作用有利于保存那些生物适应能力较
14、强的基因组合而具有平衡些生物适应能力较强的基因组合而具有平衡的多基因系统,近交繁殖往往会破坏这个平的多基因系统,近交繁殖往往会破坏这个平衡,造成个体发育的不稳定。衡,造成个体发育的不稳定。第22页,此课件共147页哦为了防止近交衰退变化产生,应注意如为了防止近交衰退变化产生,应注意如下几点:下几点:1 1为防止种群传代终断,可采用回交方式为防止种群传代终断,可采用回交方式(即父(即父女或母女或母子)而不计算近交代数,这子)而不计算近交代数,这样可以维持种群不致在繁殖中终断。样可以维持种群不致在繁殖中终断。2 2饲料营养的保证很重要,在一般传代至饲料营养的保证很重要,在一般传代至5 57 7代时
15、会出现生命力下降,生长繁殖退化,或出代时会出现生命力下降,生长繁殖退化,或出现产仔畸形等情况,因此应在饲料中适当增加营养现产仔畸形等情况,因此应在饲料中适当增加营养成分以保证子代生长发育正常。成分以保证子代生长发育正常。第23页,此课件共147页哦 3 3在传代中注意检查子代的情况选优去劣,在传代中注意检查子代的情况选优去劣,选择体质健康、生殖力旺盛的后代而不能选择体选择体质健康、生殖力旺盛的后代而不能选择体弱繁殖力差的动物。弱繁殖力差的动物。4 4近交到近交到6 67 7代时,可出现致死的有害基代时,可出现致死的有害基因,而且这种致死基因随近交代数增加而不断升因,而且这种致死基因随近交代数增
16、加而不断升高,可引起个体死亡,为此,培育近交品系,开高,可引起个体死亡,为此,培育近交品系,开始不必用同窝兄妹交配,用同父异母,或同母异始不必用同窝兄妹交配,用同父异母,或同母异父的兄妹交配,如待近交品系建立后再改变致死父的兄妹交配,如待近交品系建立后再改变致死基因则很困难。基因则很困难。第24页,此课件共147页哦三、近交系动物的培育及选择三、近交系动物的培育及选择1 1、近交系动物的培育:、近交系动物的培育:定向培育:按预先确定好的要获得某一理定向培育:按预先确定好的要获得某一理想品系而进行有计划的培育,并在短期想品系而进行有计划的培育,并在短期内能获得优良的品系。内能获得优良的品系。不定
17、向培育:是一种无意识的选择,预先不定向培育:是一种无意识的选择,预先没有确定的培育目标,只是自然地将有没有确定的培育目标,只是自然地将有价值的选择留种,让其繁殖,近交纯化价值的选择留种,让其繁殖,近交纯化提供实验需要。提供实验需要。第25页,此课件共147页哦1)基础动物种群的选择:)基础动物种群的选择:从保种单位引种、从未经近交繁殖的从保种单位引种、从未经近交繁殖的近交种群中选择、从杂交群中选择、从野近交种群中选择、从杂交群中选择、从野生动物中选择。生动物中选择。选择研究所需的某些遗传特性或个体选择研究所需的某些遗传特性或个体存在的遗传变异。存在的遗传变异。在种群后代的繁殖过程中,仍然要注在
18、种群后代的繁殖过程中,仍然要注意检查,选择保留种群特性的保留繁殖。意检查,选择保留种群特性的保留繁殖。第26页,此课件共147页哦2)近交系原种群的维持:)近交系原种群的维持:方 法 影 响单线法3-5对兄妹交配,从中选择最好的一对进行繁殖,每代如此延续下去。子代个体比较均一;选择范围小,易断代。平行线法3-5对兄妹交配,每对子代都选留下一代种鼠,延续下去。子代个体不太均一;选择范围大,易产生分化。选优法每代选6-12对来自同一双亲的子代进行繁殖,如有淘汰,则从另一对子代补充。子代个体比较均一;选择范围大,不易断代。是近交系留种保种的好方法。第27页,此课件共147页哦第28页,此课件共147
19、页哦第29页,此课件共147页哦第30页,此课件共147页哦3)近交系的遗传监测:)近交系的遗传监测:方 法项 目形态学方法毛色基因的交配测定、下颌骨测定生化方法血红蛋白链、血清酯酶-1、血清酯酶-2、血清酯酶-3、异柠檬酸脱氢酶-1、乳酸脱氢酶调节体-1、葡萄糖磷酸脱氢酶-1、碳酸酯酶-2、苹果酸脱氢酶-1等免疫学方法皮肤移植法、混合淋巴细胞培养法遗传学方法姬姆萨染色的G分带法第31页,此课件共147页哦第二节第二节 近交系的特征和应用意义近交系的特征和应用意义第32页,此课件共147页哦一、近交系的特征一、近交系的特征(一)基因纯合性。通过持续一)基因纯合性。通过持续2020代以上的近代以
20、上的近亲繁殖,基因已高度纯合化。纯合子的纯度在亲繁殖,基因已高度纯合化。纯合子的纯度在理论上接近最高点,基因已有理论上接近最高点,基因已有98.6%98.6%以上完全以上完全纯合,仅有纯合,仅有1%1%左右不纯合,因此近交品系动左右不纯合,因此近交品系动物的基因是一致的,遗传组成亦相同。物的基因是一致的,遗传组成亦相同。第33页,此课件共147页哦(二)遗传稳定性。由于近亲繁殖增加了在(二)遗传稳定性。由于近亲繁殖增加了在特定部位纯合子互相配合的可能性,因而减特定部位纯合子互相配合的可能性,因而减少了遗传变异,基因型可长期处于稳定状态,少了遗传变异,基因型可长期处于稳定状态,这种相对稳定性来自
21、纯合性。因为基因高度这种相对稳定性来自纯合性。因为基因高度纯合,所以纯合子基因可以极稳定地传给后纯合,所以纯合子基因可以极稳定地传给后代。如代。如DBADBA系已维持上百年,系已维持上百年,C C5757BLBL系已维持了系已维持了8080多年,但至今仍与原品系极相似。多年,但至今仍与原品系极相似。第34页,此课件共147页哦当然近交系动物有时会因突变造成基因改当然近交系动物有时会因突变造成基因改变而发生变异,是为例外,而且这种机率非常变而发生变异,是为例外,而且这种机率非常低。如果品系在被确认为近交系后坚持近交,低。如果品系在被确认为近交系后坚持近交,同时辅以遗传监测,及时地发现和清除遗传变
22、同时辅以遗传监测,及时地发现和清除遗传变异的动物,保持近交系动物遗传稳定性是绝对异的动物,保持近交系动物遗传稳定性是绝对没有问题的。没有问题的。第35页,此课件共147页哦(三)同基因性。同基因性,是指一个近交品系(三)同基因性。同基因性,是指一个近交品系中所有个体在遗传上是同源的。由于基因高度纯中所有个体在遗传上是同源的。由于基因高度纯合和基因型相当稳定,而致个体间极为相似,即合和基因型相当稳定,而致个体间极为相似,即同一品系内具有基本相同的遗传组成和基因点,同一品系内具有基本相同的遗传组成和基因点,也就是基因型相同。这种遗传上的均质性可采用也就是基因型相同。这种遗传上的均质性可采用组织移植
23、方法来检测,也可用一只动物检测群体组织移植方法来检测,也可用一只动物检测群体的基因型,从子代群体中检定母系群体。的基因型,从子代群体中检定母系群体。第36页,此课件共147页哦(四)表现型的均一性。表现型是基因在环境(四)表现型的均一性。表现型是基因在环境因素作用下表现出来的、可被直接观察到的亲因素作用下表现出来的、可被直接观察到的亲代的性状。在相同环境因素的作用下,由于遗代的性状。在相同环境因素的作用下,由于遗传是均质的,所以其表现型是均一的,反应性传是均质的,所以其表现型是均一的,反应性是一致的。因此可用较少量的近交品系动物,是一致的。因此可用较少量的近交品系动物,达到统计需要的精密度。达
24、到统计需要的精密度。第37页,此课件共147页哦(五)个体性。由于不同品系都具有不同的(五)个体性。由于不同品系都具有不同的遗传组成和生物学特性,所以不同品系各有遗传组成和生物学特性,所以不同品系各有不同的特性。目前国际上公认的近交品系小不同的特性。目前国际上公认的近交品系小鼠间,均各有明显的区别,有其不同的反应鼠间,均各有明显的区别,有其不同的反应性和敏感性。因此,选择近交品系鼠时,必性和敏感性。因此,选择近交品系鼠时,必须注意其是否适合各项研究设计的需要,决须注意其是否适合各项研究设计的需要,决不能就随便选一个品系来做实验。不能就随便选一个品系来做实验。第38页,此课件共147页哦(六)分
25、布的广泛性。许多近交系在国际上广(六)分布的广泛性。许多近交系在国际上广泛分布,从而有可能在世界各国之间进行比较泛分布,从而有可能在世界各国之间进行比较研究。这在理论上意味着不同地区、不同国家研究。这在理论上意味着不同地区、不同国家的科学家有可能去重复或验证已取得的理论和的科学家有可能去重复或验证已取得的理论和数据。数据。但因环境变化可引起遗传变异,因此,环但因环境变化可引起遗传变异,因此,环境条件应力求尽可能一致。如同一近交品系的境条件应力求尽可能一致。如同一近交品系的两只动物,一只吃完善的饲料,另一只吃营养两只动物,一只吃完善的饲料,另一只吃营养不足的饲料,则二者可发生不同的变化。不足的饲
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