第二章实验动物遗传学.

第二章实验动物遗传学本章简要介绍了实验动物遗传学的基本知识，实验动物的遗传分类和命名方法；近交系、封闭群、杂交群动物等的基本概念及其特点。通过本章的学习，了解实验动物遗传学上分类和不同遗传类别实验动物的特点。本章重点1、基本概念：品种、品系、近交系动物、杂交群、杂交F1代动物、封闭群动物、亚系、支系2、实验动物的遗传学分类，各类实验动物的特点和应用3、作为一个品种、品系应该具备的特点。4、各类实验动物的命名。20世纪50年代，罗歇尔(Russel)和布鲁克(Bruch)：┌────┐↓┌────┐↓┌────┐│基因型│───∣表现型│───∣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周围环境发育环境胚胎期、哺乳期生物反应现象，对实验产生相应反应酶、蛋白质、动物形态、新陈代谢特征基因、染色体、DNA及构象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。从遗传学角度讲，实验动物应是具有明确遗传背景并受严格遗传控制的，属于遗传限定性动物。实验动物的遗传背景与反应特性是影响实验结果的重要因素，不同遗传背景与反应性的实验动物，对同一刺激有时可引出不同质和量的反应。C57BL/6J小鼠照射后3mC3H/HeN小鼠照射后3m照射野部位出现脱毛和毛发变白现象第一节实验动物的分类一切动物的分类都离不开传统的生物学分类法则。每一种实验动物都可以在传统分类法中找到自己的位置。以大鼠为例，它属于:脊索动物门—哺乳动物纲—啮齿目—鼠科—大家鼠属—大家鼠种一、实验动物在动物分类学上的位置近交系动物（Inbredstrains)相同基因型杂交F1代动物(F1--Hybrid)相同基因型封闭群动物(Closedcolony)不同基因型遗传特点基因类型二、实验动物按遗传学控制分类突变系动物（mutantstrainanimal）遗传限定的动物相同基因类型不同基因类型近交系封闭群同源突变近交系同源导入近交系分离近交系重组近交系杂交F1代远交种突变种品系品种种(species)：是动物学分类系统上的基本单位。为一群形态相似、能相互交配的自然群体，它们在生殖上与其他群体相隔离。三、种、品种和品系的概念品种(stock)：是人们根据不同需要而对动物进行改良、选择，即定向培育，并具有某种特定外形和生物学特性的动物群体，其特性能较稳定地遗传。如新西兰白兔、青紫兰兔、日本大耳白兔。新西兰兔品系(strain)：即“株”，为实验动物学的专用名词。指来源明确，并采用某种交配方法繁殖，而具有相似的外貌、独特的生物学特征和稳定的遗传特性，可用于不同实验目的的动物群体。例如，C57BL/6是近交系动物中的一个品系，属低癌组、高补体活性的动物。肌萎缩症(dystrophiamuscularis)小鼠是带有突变基因(dy/dy)的品系动物。动物分类学中，种(species)是分类的基本单位。而实验动物学中把同一种动物中具有不同遗传特性的动物分成不同的品种(stock)、品系(strain)。品种(stock)和品系(strain)是实验动物的基本分类单位。是人工选择的产物。习惯上：近交系动物称为品系封闭群动物称为品种例如：C57BL／6小鼠是近交系动物中的一个品系，KM小鼠是封闭群中的一个品种。KM小鼠四、作为品种、品系的条件1.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。毛色是黑色的毛色是白色的毛色是淡棕色的2.独特的生物学特性独特的生物学特性是一个品系、品种存在的基础。在长期的研究过程中，在一些动物身上发现了所需要的不同于其他动物的生物学特性，进行定向选择，将这些特性保留下来，成为今天为数众多的品系、品种。每个品系、品种的生物学特性都有或多或少的差别。例如A品系，在经产鼠中高发乳腺肿瘤，对致癌物质敏感，易产生肺癌，老年鼠多有肾脏病变；AKR品系自发淋巴细胞白血病（60%-90%）；ICR品种繁殖能力强。作为一个品系或品种，不仅要有相似的外貌特征，独特的生物学特性，更重要的是要有稳定的遗传性能，即在品系、品种自群繁殖时，能将其特性稳定地传给后代。••••••（三）稳定的遗传性能如：DBA系已维持了70多年，C57BL系已维持60多年，至今仍与原品系极相似。任何品系、品种都可追溯到其共同的祖先，并由此分支经选育而成。任何品系、品种遗传结构也应是独特的。例如：KM小鼠Glo1(乙二醛酶1）位点为a基因单一型，而NIH小鼠在该位点基因呈多态性分布，a、b基因频率分别为67％和33％。（四）具有共同的遗传来源和一定的遗传结构KM小鼠NIH小鼠近交系小鼠的起源与谱系之一1.近交（inbreeding)：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。2.近交方式：全同胞交配、亲子交配、半同胞、叔侄、祖孙等交配类型。近交衰退：即近交后代出现生长、成活、生育、抗病适应环境等方面的减退。第二节近交系动物一、基本概念近交衰退的表现由于有害隐性基因的纯合，可能暴露出一些遗传缺陷或某种疾病较高的发生率，这些特殊的生物学特征，在医学领域非常重要。出现如产仔数下降，母性不良等影响繁育的现象。个体发育不如杂合子动物，对环境的适应性差，使得近交系动物在饲育上存在一定的难度。3.近交程度：近交系数coefficientofinbreeding根据近亲交配的世代数，将基因的纯化程度用百分比来表示。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％。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。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%。4.近交系动物（纯系动物）：至少经过20代以上的连续全同胞交配或亲子交配培育而成，品系内所有个体都可追溯到起源于第20代或以上代数的一对共同祖先的动物群。近交系数达98.6%以上。全同胞交配的近交系数世代F世代F世代F00125237.5350.0778.5882.6985.91088.690.81495.11596.11696.81797.41897.91998.32098.6567.2673.41292.51394459.411近交系动物的命名1952年以前没有国际通用的近交系标准命名制度，所以往往出现一个品系使用多个不同的名字。一个品系从一个研究者或单位传到另一个研究者或单位，名字往往会改变。1952年成立了近交系小鼠标准命名委员会（CSNM），该组织定期在《MouseNewLetter》、《InbredStrainMice》刊物上刊登新出现的近交系小鼠品系的名称。国际命名方法的有关规定分述如下：⑴近交系的命名统一用1~4个大写英文字母来表示，如A、BA、DBA、STAR等分别表示４个不同的近交系。⑵有些品系２个大写英文字母间加入１~２个阿拉伯数字，书写时要与英文字母平行，如C3H、C57BL、C57BR等；不可用下标形式（过去教材都用下标）。(3)非正规的命名，如果已广泛为国际学术界所公认者，可继续沿用，如129、101、615等品系。(4)近交代数的表示方法用英语字母F(Filial的缩写)来表示如:A(F58)常用近交系的缩写品系缩写品系缩写AKRAKC57BRBRBALB/cCC57LLC3HC3DBA/1D1C57BLBDBA/2D2CBACBHRS/JHRC57BL/6B6C57BL/10B10是指育成的近交系在培育过程中，由于残余杂合子基因的分离和基因突变的产生而导致部分遗传组成改变而形成遗传差异的近交系动物群，称为该品系的亚系。亚系的分化是指一个近交系内各个分支的动物之间已经发现或十分可能存在遗传差异。5.亚系(substrain):如：CBA的亚系CBA/J是有视网膜退变基因的，CBA/ca则没有这种基因；两者对放射线的敏感性不同，组织相容性也不同，至少有个5位点是不同的。在原品系的名称后加/，后表明亚系的符号。亚系的符号有以下3种。1.数字名称例：DBA/1，DBA/22.用培育出亚系的研究单位或研究者的英文名称缩写来表示。第一个字母大写，随后字母小写。例：CBA/J3.当一个保持者所保持的一个近交系具有两个以上的亚系时，可用在数字后再加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一些建立及命名较早，且人们所知的近交系，亚系名称可用小写英文字母表示。例：BALB/c、C57BR/a和C57BR/cd。是美国杰克逊研究所的CBA近交系的亚系。亚系的命名C57BL/6J第57号雌鼠Blank黑色Jackson实验室6表示亚系李莉培育BALB／c近交系小鼠，小鼠胚胎经冷冻并在液氮中保存10年，复苏后移植到ICR小鼠的体内，生出的小鼠属于BALB／c小鼠的。A品系B亚系C支系D重组近交系6.支系(subline):是指经过人工技术处理后的品系或亚系称为支系。当饲养环境改变，或对动物进行某些技术性处理时，有可能对某些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。下列情况可视为支系：（1）引种到另一实验室。（2）经过某种技术处理，包括：代乳(fosternursing，f)受精卵或胚胎移植(eggsofembryotransfer，e)人工喂养(handrearing，h)卵巢移植(ovarytransplant，o)、冷冻保存(freezepreservation，p)人工喂养加代乳(fosteronhand-rearing，fh)。1.由引种形成的支系，在原品系或亚系名称后加一斜线，斜线后标上引种者缩写符号，符号通常由一个大写字母后接1～3个小写字母组成，如C57BL/6J/Lac，表示保存于英国实验动物中心的C57BL/6J的一个亚系。2.代乳在近交系符号后加f。例如C3Hf，即表示C3H是经代乳寄养育成的支系。在f后，再加一个品系命名符号，例如C3HfC57BL，即表示C3H是用C57BL代乳后育成的支系支系的命名3.受精卵或胚胎移植(eggsofembryotransfer，e)，在两个品系的名称符号间加e。例如：AeB，即A的受精卵移植到C57BL母鼠的子宫里。AeC3HfBALB/c，则表示A品系胚胎移植在C3H品系母鼠的子宫里并经BALB/c代乳后育成的支系。3.卵巢移植(Ovarytransplant,o)如：C3HoC57BL，表示C3H母鼠卵巢移植于C57BL。4.人工哺乳(Handrearing,h)人工哺乳用符号h表示。如DBA／2h。5.病毒的植入或清除。表示方法在近交系符号后附上一个用大写字母表示的病毒符号并在病毒符号后接上+或－号，以表示植入或清除某一个病毒，例如C3H／He-MTV+，表示纯化的小鼠胸腺病毒已接种于剖腹手术取得的C3H／He品系的幼鼠。C57BL／6J小鼠品系来源C57BL品系包括12个亚系：C57BL／10J、C57BL／10ScNJ、C57BL／10ScSnJ、57BL／10SnJ、C57BL／10SxJ，C57BL／10WtRkJ、C57BL／6By，C57BL／6ByJ，C57BL／6HaJI、C57BL／6JEiJ，C57BL／6NJ，C57BL／6J.1921年C．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JacksonLab，形成C57BL／6J；1951年从Jacks