硕研实验动物的遗传学分类及质量控制.ppt
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1、硕研实验动物的遗传学分类及质量控硕研实验动物的遗传学分类及质量控制制现在学习的是第1页,共98页本章主要内容本章主要内容第一节第一节 实验动物的遗传学分类实验动物的遗传学分类第二节第二节 近交系近交系第三节第三节 封闭群动物封闭群动物第四节第四节 杂交群动物杂交群动物第五节第五节 突变系动物突变系动物第六节第六节 实验动物的遗传监测实验动物的遗传监测现在学习的是第2页,共98页实验动物的分类实验动物的分类实验动物的分类仍按照一般生物学意义上实验动物的分类仍按照一般生物学意义上动物的分类原则进行,包括门、纲、目、科、动物的分类原则进行,包括门、纲、目、科、属、种,但也有一些特殊性,从实验动物定属
2、、种,但也有一些特殊性,从实验动物定义和实验动物质量标准化的要求对实验动物义和实验动物质量标准化的要求对实验动物进行分类。进行分类。实验动物的遗传学分类实验动物的遗传学分类 微生物学分类微生物学分类现在学习的是第3页,共98页实验动物的遗传学分类实验动物的遗传学分类 相同基因型:相同基因型:近交系:近交系:普通近交系普通近交系 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
3、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。品系品系品种品种现在学习的是第4页,共98页实验动物品种、品系实验动物品种、品系1.1.种:动物种:动物“种种”(speciesspecies)是生物学分类的最基本)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力的同一种类的动物。繁殖能力的同一种类的动物。2.2.实验动物品种(实验动物品种(stockstock,breedbreed):一般指具有一些容):一般指具有一些容易识别和人们所
4、需要的性状,而且是可以稳定遗传的动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、物群体。通常把封闭群动物称为品种,如新西兰白兔、KMKM小鼠等。小鼠等。3.3.品系(品系(strainstrain):实验动物学上把基因高度纯合的动):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。物称为品系动物,通常指近交系、突变系动物。现在学习的是第5页,共98页作为一个品种、品系应具备的条件作为一个品种、品系应具备的条件 相似的外貌特征:相似的外貌特征:独特的生物学特性独特的生物学特性稳稳定定的的遗遗传传性性能能:一一个个品品种种或
5、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,不能成为一个品系。离,不能成为一个品系。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系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经选育而成。支经选育而成。现在学习的是第6页,共98页品系与品种差异:品系与品种差异:1 1、品系比品种的群体特点更加突出。品系比品种的群体特点更加突出。2 2、品系的性状及适应性必须相同。品系的性状及适应性必须相同。3 3、品系的基因型相同。品系的基因型相同。现在学习的是第
6、7页,共98页第一节第一节 、近交系动物、近交系动物一、基本概念:一、基本概念:至少经过至少经过2020代以上的连续全同胞交配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或亲子交配,品系内所有个体都可追溯到起源于第2020代或以后代数的一对共同祖先的动物群,代或以后代数的一对共同祖先的动物群,群体近群体近交系数达交系数达98.6%98.6%以上。以上。通常所讲的近交系是指普通近交系。通常所讲的近交系是指普通近交系。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近近交交系系现在学习的是第8页,共9
7、8页近交系数: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概率,是指个体由于近交而造成的异质基因减少时,同因的概率,是指个体由于近交而造成的异质基因减少时,同质基因或纯合子的百分数。它反映了动物在不同代次的纯化质基因或纯合子的百分数。它反映了动物在不同代次的纯化程度。程度。Felconer提出一个便于计算的公式:提出一个便于计算的公式:Fn=1-(1-F)n。n表表示示近近交交代代数数,F是是每每进进一一代代的的近交系数上升率。近交系数上升率。全同胞全同胞全同胞全同胞 F=19.1%F=19.1%同父异母同父异母同父异母同父异母 F=11.
8、0%F=11.0%堂兄妹堂兄妹堂兄妹堂兄妹 F=8%F=8%亲子交配亲子交配亲子交配亲子交配 F=19.1%F=19.1%例例如如:动动物物繁繁殖殖了了10代代,F为为19%,代代入入公公式式,则则:F10=1-(1-0.19)10=1-(0.81)10=1-0.1216=0.8784=87.84%。也也就就是是说说当当动动物物繁繁殖殖到到第第10代代时时,其其纯纯度度可可达达到到87.84%,还还有有12.16%是杂合的。是杂合的。现在学习的是第9页,共98页FelconerFelconer近亲系数表近亲系数表 代数代数F代数代数F10.250110.90820.375120.92630.5
9、00130.94040.594140.95150.672150.96160.734160.96870.785170.97480.826180.97990.859190.983100.886200.986现在学习的是第10页,共98页 血血缘缘系系数数是是将将群群体体中中个个体体之之间间基基因因组组成成的的相相似似程程度度用用数数值值表表示示。对对实实验验动动物物而而言言,必必须须要要了了解解构构成成群群体体的的各各个个体体间间遗遗传传性性的的相相似似程程度度。在在某某种种程程度度上上血血缘缘系数比近交系数的作用更重要。系数比近交系数的作用更重要。例例子子:一一卵卵孪孪生生之之间间基基因因组组成
10、成完完全全相相同同时时,血血缘缘系系数数为为100%,就就亲亲子子关关系系而而言言,子子代代从从双双亲亲中中获获得得基基因因各各一一半半,因因此此,亲亲(父父、母母)子子间间的的血血缘缘系系数数以以50%来表示。来表示。现在学习的是第11页,共98页近交衰退近交衰退 (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。合而产生的不利于个体和群体发育的现象。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,出现遗传缺陷或由于有害隐性基因的纯合,出现遗传缺
11、陷或某种疾病发生率的提高。某种疾病发生率的提高。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,对环境的适应性差。个体发育不良,对环境的适应性差。现在学习的是第12页,共98页全同胞交配的血缘系数表全同胞交配的血缘系数表 代数代数R(%)代数代数R(%)1601197.0272.71297.6379.21398.1484.31498.5587.01598.8690.51699.0792.61799.2894.11899.3995.31999.51096.32099.6现在学习的是第13页,共98页近交引起的基因纯合情况近交引起的基因纯合情况代代 数
12、数各种基因的比例各种基因的比例合子合子(野鼠色)(野鼠色)AA杂合子杂合子(野鼠色)(野鼠色)Aa纯合子纯合子(黑色)(黑色)aa原始种群原始种群1/42/41/4兄妹交配兄妹交配下一代下一代5/166/165/16兄妹交配兄妹交配下二代下二代11/3210/3211/32妹交配妹交配下三代下三代24/6416/6424/64兄妹交配兄妹交配20代以后代以后50/100050/100现在学习的是第14页,共98页 近交系动物在自然界里并不存在,是人工专门培近交系动物在自然界里并不存在,是人工专门培育的实验动物。以上定义对于小鼠是非常严格的育的实验动物。以上定义对于小鼠是非常严格的,但但是对于其
13、它物种的动物有时需要加以区别。在某些情是对于其它物种的动物有时需要加以区别。在某些情况下况下“近交系近交系”的名称仅仅说明了该品系内的遗传差的名称仅仅说明了该品系内的遗传差异性降低了异性降低了,这种情况出现在:品系的近交代数在各繁这种情况出现在:品系的近交代数在各繁殖线上少于殖线上少于2020代。但是该系的某一条繁殖线上所有个代。但是该系的某一条繁殖线上所有个体间的异体植皮获得成功。两代之间间隔时间特别长体间的异体植皮获得成功。两代之间间隔时间特别长的动物也许只要通过几代的兄妹交配繁殖就能使用的动物也许只要通过几代的兄妹交配繁殖就能使用“近交系近交系”这个名称。这个名称。现在学习的是第15页,
14、共98页各类实验动物中已培育近交系的数目各类实验动物中已培育近交系的数目动物种类动物种类近交系数目近交系数目小鼠小鼠大鼠大鼠地鼠地鼠豚鼠豚鼠兔兔鸡鸡鱼鱼两栖类两栖类3501114315204094现在学习的是第16页,共98页使用最为广泛的十个大使用最为广泛的十个大/小鼠近交系小鼠近交系排列顺序排列顺序小小 鼠鼠大大 鼠鼠12345678910C57BL/6C3HBALB/CDBA/2CBAAAKRNZBB10D2SJLF344LENBNSHDAPVGWAGACIW FWKY现在学习的是第17页,共98页近交系动物的特征近交系动物的特征遗传基因位点的纯合遗传基因位点的纯合性性遗传组成的同源性遗
15、传组成的同源性遗传组成的独特性遗传组成的独特性长期的遗传稳定性长期的遗传稳定性遗传组成的可分辨性遗传组成的可分辨性表型的一致性表型的一致性对外界因素的敏感对外界因素的敏感性性生活力下降生活力下降国际分布广泛国际分布广泛背景资料背景资料生产饲养成本高生产饲养成本高现在学习的是第18页,共98页 一一个个标标准准的的命命名名规规则则对对实实验验动动物物的的研研究究价价值值和和使使用用价价值值有有重重要要意意义义。一一个个品品系系只只有有一一个个名名字字,不不同同的的人人在在不不同同的的时时间间不不同同的的地地点点才才可可能能用用同同一一的的动动物物作作实实验验,而而他他们们的的结结果果才才能能在在
16、不不同同的的时时间间、空空间间和和研研究究者者之之间间进进行行比较,这样才能使动物实验有它真正的价值。比较,这样才能使动物实验有它真正的价值。国际小鼠标准化遗传命名委员会国际小鼠标准化遗传命名委员会国际大鼠遗传命名委员会国际大鼠遗传命名委员会其它实验动物命名参照大小鼠进行命名其它实验动物命名参照大小鼠进行命名实验动物的命名实验动物的命名现在学习的是第19页,共98页了解已命名大小鼠的途径:了解已命名大小鼠的途径:Mouse News Letter Mouse News Letter每每2 2年年 Inbred Strains of Mice Inbred Strains of Mice每每2
17、2年年Cancer ResearchCancer Research每每4 4年年http:/www.informatics.jax.orghttp:/www.informatics.jax.orghttp:/www.rgnc.gen.gu.sehttp:/www.rgnc.gen.gu.se现在学习的是第20页,共98页品品系系名名称称一一般般为为14个个大大写写的的英英文文字字母母。如如:A、BALB、DBA。有有些些品品系系名名称称用用大大写写字字母母与与数数字字结结合合表表示示,且且数数字字总总是是紧紧随随着着第第1个个大大写写字字母母。如如:C57BL、C3H。有有些些较较早早使使用用
18、的的非非正正规规命命名名,已已为为国国际际广广泛泛接接受受,其原有命名继续沿用。如:其原有命名继续沿用。如:129、615。近交系动物的命名(普通近交系)近交系动物的命名(普通近交系)现在学习的是第21页,共98页 近近 交交 代代 数数 表表 示示:品品 系系 名名 称称+F+近近 交交 代代 数数,如如A(F78),若若资资料料不不全全,在在已已知知代代数数前前加加?,如如AKR(F?+10)。若若从从其其他他实实验验室室引引入入的的近近交交系系或或亚亚系系,又又经经自自己己的的实实验验室室繁繁殖殖若若干干代代,其其近近交交代代数数的的表表示示是是在在F后后先先标标明明引引入入时时的的代代
19、数数,再再加加上上自自己己实实验验室室繁殖的代数,如繁殖的代数,如C57BL/Jnga(f73+26)。品系优先权品系优先权:任何品系命名应参照国际命名委员会: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,则保留先正式的规则,若出现两个品系符号相同,则保留先正式公布者。公布者。书写品系命名符号要写全,书写品系命名符号要写全,应使用公布的全称,不应使用公布的全称,不能随便缩写能随便缩写(写论文报告,在材料方法一栏里一定要写论文报告,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把品系命名符号写全,才能说明所指的是哪个品系或亚系)。或亚系)。现在学习的是第22
20、页,共98页国际上公布的常用近交系的缩写国际上公布的常用近交系的缩写品品 系系缩缩 写写品品 系系缩缩 写写AKRAKC57BRBRBALB/cCC57LLC3HC3DBA/1D1C57BLBDBA/2D2CBACBHRS/JHRC57BL/6B6C57BL/10B10现在学习的是第23页,共98页近交系动物的应用近交系动物的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。的动物模型,如糖尿病、高血压等。某些品系自
21、发或诱发肿瘤,成为肿瘤病因学,肿瘤药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。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。验结果的影响,或观察实验结果是否具有普遍意义。现在学习的是第24页,共98页(二)重组近交系(二)重组近交系概念概念重组近交系:两个无血缘关系的近交系杂交后得到重组近交系: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,分组分别经连续续2020代以上的兄妹交配而育成的近交系列组动物。代以上的兄妹交配而育成的近交系列组动物。祖系:为重组近交系提供亲
22、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。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。分离分析、连锁分析、功能分析。材料。分离分析、连锁分析、功能分析。命名命名 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 X,同一系列中不同的,同一系列中不同的近交系在其后面加连字号,再加数字。如近交系在其后面加连字号,再加数字。如AKRAKR和和C57BLC57BL杂交培育的一系杂交培育的一系列重组近交系可命名为列重组近交系可命名为AKXB-1AKXB-1,
23、AKXB-2AKXB-2,AKXB-3AKXB-3等。等。现在学习的是第25页,共98页(三)同源突变、同源导入、分离近交系(三)同源突变、同源导入、分离近交系同源近交系:同源近交系:在一个普通的近交系中,几乎所有基因位点上都带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,称个别不同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。的基因为差异基因。现在学习的是第26页,共98
24、页1.1.同源突变近交系同源突变近交系概念:两个近交系除了一个指明位点等位基因不同外,其它遗传基因全概念: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。即是某个近交系在某基因位点上发生突变而分离出的部相同的品系。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。的基因,而其它位点上的基因完全相同。命名:品系名称后加连字号和基因符号命名:品系名称后加连字号和基因符号 如如C C5757BL/6J-bgBL/6J-bg表示表
25、示C C5757BL/6JBL/6J携带携带bgbg基因,如果突变基因是杂合的,基因,如果突变基因是杂合的,用用“+”代表野生型基因,代表野生型基因,C C5757BL/6J-bg/+BL/6J-bg/+,如果基因是纯合的,则,如果基因是纯合的,则表示为表示为C C5757BL/6J-bg/bgBL/6J-bg/bg。同源突变近交系的代数用。同源突变近交系的代数用M M表示,表示,C C5757BL/6J-bg(F58+M+F20)BL/6J-bg(F58+M+F20)表示在表示在5858代时发生突变,然后又进行代时发生突变,然后又进行2020代近代近交。交。现在学习的是第27页,共98页2.
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