实验动物的遗传学分类.ppt

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1、第二章第二章 实验动物的遗传学控制实验动物的遗传学控制第一节第一节 概述概述第二节第二节 近交系动物近交系动物第三节第三节 封闭群动物封闭群动物第四节第四节 突变系动物突变系动物第五节第五节 杂交群动物杂交群动物第六节第六节 实验动物的遗传学质量监测实验动物的遗传学质量监测第一节第一节 概述概述一、实验动物在动物分类学上的位置一、实验动物在动物分类学上的位置二、实验动物种、品种与品系的概念二、实验动物种、品种与品系的概念三、实验动物的遗传学分类方法三、实验动物的遗传学分类方法生物系统分类法生物系统分类法动物界动物界植物界植物界真菌界真菌界原生生物界原生生物界原核生物界原核生物界病毒界病毒界动物

2、分类法动物分类法 以小鼠为例以小鼠为例界（界（KingdomKingdom）动物界动物界 门（门（PhylumPhylum）脊索动物门脊索动物门纲（纲（classclass）哺乳动物纲哺乳动物纲目（目（orderorder）啮齿目啮齿目科（科（familyfamily）鼠科鼠科属（属（genus genus）小鼠属小鼠属种（种（species species）小鼠种小鼠种常用哺乳类实验用动物分类学地位常用哺乳类实验用动物分类学地位目的名称目的名称动物名称动物名称贫齿目贫齿目Edentata犰狳犰狳食虫目食虫目Insectivora刺猬、刺猬、鼩鼱、鼩鼱、鼹鼠鼹鼠翼手目翼手目Chiroptera

3、蝙蝠蝙蝠灵长目灵长目Primates猕猴、狨猴、树猕猴、狨猴、树鼩鼩兔形目兔形目Lagomorpha兔、鼠兔兔、鼠兔啮齿目啮齿目Rodentia大鼠、小鼠、豚鼠、金黄地鼠、旱獭、大鼠、小鼠、豚鼠、金黄地鼠、旱獭、黑线仓鼠、棉鼠、长爪沙鼠、黑线仓鼠、棉鼠、长爪沙鼠、鲸目鲸目Cetacea须鲸、齿鲸、白鳍豚须鲸、齿鲸、白鳍豚食肉目食肉目Carnivore猫、犬、鼬猫、犬、鼬鳍足目鳍足目Pinnipedia海豹海豹长鼻目长鼻目Proboscidea亚洲象亚洲象奇蹄目奇蹄目Perissodactyla马、驴、骡、犀牛马、驴、骡、犀牛偶蹄目偶蹄目Artiodactyla牛、羊、鹿、猪牛、羊、鹿、猪实验动

4、物种、品种与品系的概念实验动物种、品种与品系的概念种（种（SpeciesSpecies）：）：是生物分类学上的基本单位，是生物分类学上的基本单位，由自然选择形成。由自然选择形成。品种（品种（StockStock）：）：是种以下的非自然分类单位，是种以下的非自然分类单位，由人工选择和定向培育出来的，具有某些生物由人工选择和定向培育出来的，具有某些生物学特性，能稳定遗传。学特性，能稳定遗传。品系（品系（StrainStrain）：）：是实验动物分类学上专用名是实验动物分类学上专用名词，采用一定的交配方式繁殖且祖先明确的动词，采用一定的交配方式繁殖且祖先明确的动物群。物群。三大特征：独特的生物学特性

5、，相似的外貌特三大特征：独特的生物学特性，相似的外貌特性，稳定的遗传特性。性，稳定的遗传特性。实验动物的遗传学分类方法实验动物的遗传学分类方法根据基因类型的不同，可将实验动物分为：根据基因类型的不同，可将实验动物分为：近交系近交系封闭群（远交系）封闭群（远交系）突变系突变系杂交群杂交群第二节第二节 近交系动物近交系动物什么是近交？什么是近交系？什么是近交？什么是近交系？近交近交是指近亲交配。近亲交配的形式有兄妹是指近亲交配。近亲交配的形式有兄妹交配、父女交配和母子交配三种。交配、父女交配和母子交配三种。近交系近交系是指采用连续全同胞兄妹交配是指采用连续全同胞兄妹交配（brother-Siste

6、r inbreedingbrother-Sister inbreeding）2020代以上，基因代以上，基因型高度纯合，等位基因趋于完全一致的动物。型高度纯合，等位基因趋于完全一致的动物。近交系动物的近交系数可达近交系动物的近交系数可达98.6%98.6%，血缘系数达，血缘系数达99.6%99.6%，个体间差异极小，用于实验重复性好，对，个体间差异极小，用于实验重复性好，对各种刺激反应均一，实验结果准确。各种刺激反应均一，实验结果准确。近交系数：近交系数：是指在近亲交配情况下各代减少异质是指在近亲交配情况下各代减少异质基因基因/增加纯合基因的百分数。增加纯合基因的百分数。近交系数的计算公式：近

7、交系数的计算公式：Fn=1 Fn=1 （1 F1 F）n n 血缘系数：血缘系数：一个群体中个体之间基因组成的相似一个群体中个体之间基因组成的相似程度用数值来表示。程度用数值来表示。代数代数F代数代数F0011.9081.25012.9262.37513.9403.50014.9514.59415.9615.67216.9686.73417.9747.78518.9798.82619.9839.85920.98610.886近交代数与近交系数的关系近交代数与近交系数的关系常用近交系缩写符号常用近交系缩写符号品系全称品系全称缩写符号缩写符号Balb/cCC57BLBC57BL/6B6C57BL/

8、10B10C57BRBRC3HC3CBACBDBA/1D1DBA/2D2AKRAKRR3HRS/JHR近交系小鼠的培育示意图近交系小鼠的培育示意图近交系小鼠的培育示意图近交系小鼠的培育示意图近交后引起的变化 1 1近交可以降低杂合性，增加纯合性近交可以降低杂合性，增加纯合性2 2近交可将群体分离为不同基因型的品系近交可将群体分离为不同基因型的品系 3 3近交可引起近交衰退近交可引起近交衰退 亚系（亚系（Substrain)Substrain)：在近交系培育和维持在近交系培育和维持过程中，由于残留杂合基因的分离、基因过程中，由于残留杂合基因的分离、基因突变以及在不同地区繁育而造成同一品系突变以及

9、在不同地区繁育而造成同一品系内不同分支之间在遗传上有差异的动物称内不同分支之间在遗传上有差异的动物称为亚系。为亚系。亚系形成的原因：亚系形成的原因：1.1.近交近交4040代之前，残留杂合基因的分离代之前，残留杂合基因的分离2.2.不同地点繁育不同地点繁育100100代以上，由于基因突变代以上，由于基因突变3.3.遗传污染后继续近交许多代遗传污染后继续近交许多代支系（支系（SublineSubline）：）：通过各种非自然繁通过各种非自然繁育技术处理的品系称之为支系。这些处育技术处理的品系称之为支系。这些处理包括：理包括：人工哺乳人工哺乳(foster on hand rearing(fost

10、er on hand rearing，fh)fh)其它品系带奶其它品系带奶(foster nursing,f)(foster nursing,f)受精卵移植等受精卵移植等(embryo transfer,e)(embryo transfer,e)卵巢移植卵巢移植(ovary transfer,o)(ovary transfer,o)冷冻保存冷冻保存(cryo-preservation,p)(cryo-preservation,p)重组近交系（重组近交系（recombinant inbred recombinant inbred strainstrain）由两个近交系杂交后，再经连续由两个近交系

11、杂交后，再经连续2020代代以上兄妹交配培育成的近交系，称为重以上兄妹交配培育成的近交系，称为重组近交系。组近交系。命名：命名：亲代近交系亲代近交系 X X 亲代近交系亲代近交系 如：如：AKR X BAKR X B例如：由例如：由BALB/cBALB/c与与C57BLC57BL两个近交系杂交育成的两个近交系杂交育成的一组重组近交系，分别命名为一组重组近交系，分别命名为CXB1CXB1、CXB2 CXB2 几种特殊类型的近交系几种特殊类型的近交系 分离近交系分离近交系 在近交系培育过程中，采用特定的交配方法，在近交系培育过程中，采用特定的交配方法，以迫使其个别基因位点上的基因处于杂合状态，以迫

12、使其个别基因位点上的基因处于杂合状态，并能分离出在该基因位点上带有不同等位基因并能分离出在该基因位点上带有不同等位基因的两个近交系亚系的两个近交系亚系几种特殊类型的近交系几种特殊类型的近交系同源突变近交系（同源突变近交系（coisogenic inbred coisogenic inbred strainstrain）指两个近交系除了在一个确定位点等位指两个近交系除了在一个确定位点等位基因不同外，其它遗传基因全部相同。基因不同外，其它遗传基因全部相同。命名：发生突变的近交系命名：发生突变的近交系-突变基因突变基因 如：如：C57BL/6J-C57BL/6J-bgbg同源导入近交系（同源导入近交

13、系（Congenic inbred strainCongenic inbred strain）：）：是将携带一个基因或基因片段的近交系动物是将携带一个基因或基因片段的近交系动物通过反复多次杂交通过反复多次杂交-互交导入到另一个近交系中互交导入到另一个近交系中而培育成的新的近交系，该近交系与原近交系之而培育成的新的近交系，该近交系与原近交系之间的差别仅为一个基因或基因片段的不同，其它间的差别仅为一个基因或基因片段的不同，其它基因基本相同。这两个近交系互称为同类系。基因基本相同。这两个近交系互称为同类系。命名：接受基因的近交系命名：接受基因的近交系.提供基因的近交系提供基因的近交系-基基因名称因名

14、称 如：如：B10.129-B10.129-H-12bH-12b近交系保种和生产流程图近交系保种和生产流程图B SB SB SB SB S或或随机随机交配交配随机随机交配交配核心群核心群增殖群增殖群生产群生产群供供实实验验用用近交系动物的特征近交系动物的特征1.基因的纯合性基因的纯合性2.遗传的同源性遗传的同源性3.表现型的一致性表现型的一致性4.遗传的稳定性遗传的稳定性4.对外界因素的敏感性对外界因素的敏感性5.遗传特征的可辨别性遗传特征的可辨别性6.遗传组成的独特性遗传组成的独特性7.背景资料的可查性背景资料的可查性8.国际分布的广泛性国际分布的广泛性1 1）缺乏普遍性）缺乏普遍性2 2）

15、对环境适应能力差）对环境适应能力差3 3）产子数量少）产子数量少4 4）体型小）体型小5 5）维持费用高）维持费用高近交系动物的缺点近交系动物的缺点1 1）实验反应均一）实验反应均一2 2）近交系动物个体间组织相容性一致）近交系动物个体间组织相容性一致3 3）可获得大量先天性畸形及先天性疾病的）可获得大量先天性畸形及先天性疾病的动物模型动物模型4 4）某些近交系具有一定的自发或诱发肿瘤）某些近交系具有一定的自发或诱发肿瘤发生率发生率近交系动物的应用近交系动物的应用第三节第三节 封闭群动物封闭群动物定义：定义：封闭群（封闭群（closed colonyclosed colony）是指以非近是指以

16、非近亲交配方式进行繁殖生产的一个种群，在不从亲交配方式进行繁殖生产的一个种群，在不从外部引入新个体的条件下，至少连续繁殖外部引入新个体的条件下，至少连续繁殖4 4代代以上的动物。以上的动物。远交系动物：远交系动物：同一种群内无血缘关系的个体之同一种群内无血缘关系的个体之间随机交配所产生的后代称为远交系。远交系间随机交配所产生的后代称为远交系。远交系动物的遗传组成比较接近于自然状态下的动物动物的遗传组成比较接近于自然状态下的动物群体结构。群体结构。常用的远交系：常用的远交系：小鼠：小鼠：ICRICR、KMKM 大鼠：大鼠：Sprague-DawleySprague-Dawley（SDSD），），

17、WistarWistar有效群体大小有效群体大小有效群体：一个自繁殖群体中多有具有有效群体：一个自繁殖群体中多有具有生殖能力的雌雄个体。生殖能力的雌雄个体。F1=1/2NeF1=1/2Ne F1 F1：近交系数上升率：近交系数上升率 Ne Ne：有效群体数量：有效群体数量 封闭群的繁殖方法封闭群的繁殖方法 封封闭闭群群采采用用循循环环交交配配法法。最最常常用用的的是是三三级级循循环环交交配配，即即将将种种群群分分为为A A、B B、C C组组，在在繁繁殖殖下下一一代代时时，把把不不同同组组生生产的产的和和组合进行交配。交配组合图如下所示：组合进行交配。交配组合图如下所示：新新ABCBCACAB

18、新新ABCBCACAB封闭群的特点及应用封闭群的特点及应用封闭群动物的应用封闭群动物的应用 1 1、保持群体动物基因的杂合性，因而、保持群体动物基因的杂合性，因而无近交衰退，易饲养、抗病力强、繁殖无近交衰退，易饲养、抗病力强、繁殖率高、产仔多，广泛用于预实验和学生率高、产仔多，广泛用于预实验和学生教学教学 2 2、具有类似于人类群体遗传异质性的、具有类似于人类群体遗传异质性的遗传组成，对实验刺激接近自然种属反遗传组成，对实验刺激接近自然种属反应，药物筛选和毒性试验应，药物筛选和毒性试验定义：由于自然变异或人工致突变，正常染色定义：由于自然变异或人工致突变，正常染色体上的基因发生突变，而具有某种

19、遗传缺陷或体上的基因发生突变，而具有某种遗传缺陷或具备某种独特的遗传特点的品系称为突变系动具备某种独特的遗传特点的品系称为突变系动物。物。突变系的命名：品系全称后加一横线，再标上突变系的命名：品系全称后加一横线，再标上突变的等位基因符号（用突变的等位基因符号（用+表示杂和位点），表示杂和位点），小写字母表示隐性突变，大写字母表示显性突小写字母表示隐性突变，大写字母表示显性突变。变。如：如：ICR-nu/nuICR-nu/nu第四节第四节 突变系动物突变系动物基因突变原因基因突变原因自发突变自发突变 诱发突变诱发突变 物理因素：宇宙射线，物理因素：宇宙射线，X X射线射线 化学致突变剂：化学致突

20、变剂：N-N-乙基乙基-N-N-亚硝基脲（亚硝基脲（N-N-ethyl-N-nitrosourea,ENUethyl-N-nitrosourea,ENU）,苯丁酸氮芥苯丁酸氮芥（chlorambucil,CHLchlorambucil,CHL）基因突变的表现形式实质是基因实质是基因DNADNA序列上碱基对发生了变化序列上碱基对发生了变化 表现形式：表现形式：可见突变：裸小鼠，裸大鼠可见突变：裸小鼠，裸大鼠血液生化突变血液生化突变致死性突变：显性和隐性致死性突变：显性和隐性突变系突变系突变系的应用突变系的应用 携带的突变基因导致动物在某些方面的异常，携带的突变基因导致动物在某些方面的异常，可成为

21、医学研究的疾病动物模型可成为医学研究的疾病动物模型常见的突变等位基因符号：常见的突变等位基因符号：CaCa:白内障白内障 dwdw:侏儒症侏儒症 dydy:肌失养症肌失养症 obob:肥胖症肥胖症 nunu:裸鼠裸鼠 又称系统杂交动物，又称系统杂交动物，F1 F1 代动物代动物 定义：定义：由两种不同的近交系杂交所繁殖的第一代杂由两种不同的近交系杂交所繁殖的第一代杂交动物称为系统杂交动物，俗称交动物称为系统杂交动物，俗称“F1”“F1”代。代。系统杂交动物的双亲来自两个不相关的近交系，系统杂交动物的双亲来自两个不相关的近交系，它具有以下几种特征：它具有以下几种特征：1.1.具有杂交优势，生活力

22、和抗病力比近交系强。具有杂交优势，生活力和抗病力比近交系强。2.2.各个个体的基因型相同，是其父母基因型的组合。各个个体的基因型相同，是其父母基因型的组合。3.3.表型一致，对试验反应均一。表型一致，对试验反应均一。4.4.具备双亲的生物学特性。具备双亲的生物学特性。5.5.由于基因互作，可产生不同于双亲的新性状。由于基因互作，可产生不同于双亲的新性状。6.6.实际应用时具有相对固定的杂交组合，应用广泛，实际应用时具有相对固定的杂交组合，应用广泛，便于国际交流。便于国际交流。第五节第五节 杂交群动物杂交群动物常用的系统杂交小鼠的组合常用的系统杂交小鼠的组合F1F1代小鼠名称代小鼠名称交配亲代名

23、交配亲代名称称F1F1代小鼠名称代小鼠名称交配亲代名称交配亲代名称AKD2F1AKD2F1BA2GF1BA2GF1BCF1BCF1BCBAF1BCBAF1BC3F1BC3F1B6AF1B6AF1B6D1F1B6D1F1CAF1CAF1CAKF1CAKF1CBAAF1CBAAF1AKR X DBA/2AKR X DBA/2C57BL X A2GC57BL X A2GC57BLXBalb/cC57BLXBalb/cC57BL X CBAC57BL X CBAC57BL X C3HC57BL X C3HC57BL/6 X AC57BL/6 X AC57BL/6XDBA1C57BL/6XDBA1Bal

24、b/c X ABalb/c X ABalb/c X AKRBalb/c X AKRCBA X ACBA X ACBA-T6D2F1CBA-T6D2F1CB6F1CB6F1CCBA-T6F1CCBA-T6F1CC3F1CC3F1CD2F1CD2F1CBF1CBF1C3BF1C3BF1C3D2F1C3D2F1129B6F1-129B6F1-dydyCBA-T6 X DBA/2 CBA-T6 X DBA/2 Balb/cXC57BL/6Balb/cXC57BL/6Balb/cXCBA-T6Balb/cXCBA-T6Balb/c X C3HBalb/c X C3HBalb/c X DBA/2Balb/

25、c X DBA/2Balb/c X C57BLBalb/c X C57BLC3H X C57BLC3H X C57BLC3H X DBA/2C3H X DBA/2129XC57BL/6-129XC57BL/6-dydy第六节第六节 遗传学监测遗传学监测为什么要进行遗传监测？为什么要进行遗传监测？1.基因突变和遗传漂变基因突变和遗传漂变2.残留杂合基因的分离残留杂合基因的分离3.人为造成遗传污染人为造成遗传污染监测目的监测目的1.近交系动物：保证近交系动物基因的高近交系动物：保证近交系动物基因的高度纯合，淘汰各种原因引起的遗传变异度纯合，淘汰各种原因引起的遗传变异的个体。的个体。2.封闭群动物：

26、防止群体内个体之间发生封闭群动物：防止群体内个体之间发生近交，保持整个群体各位点的基因频率近交，保持整个群体各位点的基因频率稳定在一定的范围。稳定在一定的范围。3.突变系动物：防止突变基因在繁殖过程突变系动物：防止突变基因在繁殖过程中丢失。中丢失。近交系动物遗传质量监测常用方法近交系动物遗传质量监测常用方法原原 理理方方 法法评评 价价形态学形态学1.1.下颌骨形态分析法下颌骨形态分析法较复杂，需要经过复杂计算，捕杀较复杂，需要经过复杂计算，捕杀大量动物大量动物2.2.毛色基因测试法毛色基因测试法简单，但需长时间观察简单，但需长时间观察3.3.染色体带纹分析法染色体带纹分析法较复杂，准确性较差

27、较复杂，准确性较差免疫学免疫学1.1.同系异体植皮法同系异体植皮法简单，有权威性，得到结果时间长简单，有权威性，得到结果时间长2.H-22.H-2复合体监测法复合体监测法较复杂，费用高，准确性较高较复杂，费用高，准确性较高3.3.混合淋巴细胞培养混合淋巴细胞培养较复杂，费用高，需一定设备较复杂，费用高，需一定设备生物化学生物化学生化标记电泳法生化标记电泳法经济、准确性高，普遍采用经济、准确性高，普遍采用近交系动物遗传监测结果的判断与处理近交系动物遗传监测结果的判断与处理检测结果检测结果判判 断断处处 理理与标准遗传概貌完与标准遗传概貌完全一致全一致未发现遗传变异，未发现遗传变异，遗传质量合格遗

28、传质量合格有一个位点的标记有一个位点的标记基因与标准遗传概基因与标准遗传概貌不一致貌不一致可疑可疑增加检测位点和增加检测位点和方法重新检测，方法重新检测，确认只有一个位确认只有一个位点改变，可命名点改变，可命名位同源突变系位同源突变系两个或两个以上位两个或两个以上位点与标准遗传概貌点与标准遗传概貌不一致不一致不合格不合格淘汰，重新引种淘汰，重新引种复习题复习题名词解释：名词解释：种、品种、品系、近交系、亚系、支系、同种、品种、品系、近交系、亚系、支系、同源突变近交系、同源导入近交系、重组近交系、源突变近交系、同源导入近交系、重组近交系、封闭群动物、突变系封闭群动物、突变系思考题：思考题：1 1）什么叫品系？试述作为一个品系所具备的特）什么叫品系？试述作为一个品系所具备的特征。征。2 2）什么叫亚系？试述亚系形成的原因。）什么叫亚系？试述亚系形成的原因。3 3）什么叫系统杂交动物？试述其具有的几种特）什么叫系统杂交动物？试述其具有的几种特征。征。4 4）试述近交系动物的特点和缺点。）试述近交系动物的特点和缺点。