02第二章__实验动物的遗传学分类

第二章实验动物的遗传学控制第一节概述第二节近交系动物第三节封闭群动物第四节突变系动物第五节杂交群动物第六节实验动物的遗传学质量监测第一节概述一、实验动物在动物分类学上的位置二、实验动物种、品种与品系的概念三、实验动物的遗传学分类方法生物系统分类法•动物界•植物界•真菌界•原生生物界•原核生物界•病毒界动物分类法以小鼠为例•界（Kingdom）动物界•门（Phylum）脊索动物门•纲（class）哺乳动物纲•目（order）啮齿目•科（family）鼠科•属（genus）小鼠属•种（species）小鼠种常用哺乳类实验用动物分类学地位目的名称动物名称贫齿目Edentata犰狳食虫目Insectivora刺猬、鼩鼱、鼹鼠翼手目Chiroptera蝙蝠灵长目Primates猕猴、狨猴、树鼩兔形目Lagomorpha兔、鼠兔啮齿目Rodentia大鼠、小鼠、豚鼠、金黄地鼠、旱獭、黑线仓鼠、棉鼠、长爪沙鼠、鲸目Cetacea须鲸、齿鲸、白鳍豚食肉目Carnivore猫、犬、鼬鳍足目Pinnipedia海豹长鼻目Proboscidea亚洲象奇蹄目Perissodactyla马、驴、骡、犀牛偶蹄目Artiodactyla牛、羊、鹿、猪实验动物种、品种与品系的概念•种（Species）：是生物分类学上的基本单位，由自然选择形成。•品种（Stock）：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，具有某些生物学特性，能稳定遗传。•品系（Strain）：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物群。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。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：•近交系•封闭群（远交系）•突变系•杂交群第二节近交系动物•什么是近交？什么是近交系？近交是指近亲交配。近亲交配的形式有兄妹交配、父女交配和母子交配三种。近交系是指采用连续全同胞兄妹交配（brother-Sisterinbreeding）20代以上，基因型高度纯合，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98.6%，血缘系数达99.6%，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。•近交系数：是指在近亲交配情况下各代减少异质基因/增加纯合基因的百分数。•近交系数的计算公式：Fn=1–（1–ΔF）n•血缘系数：一个群体中个体之间基因组成的相似程度用数值来表示。代数F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常用近交系缩写符号品系全称缩写符号Balb/cCC57BLBC57BL/6B6C57BL/10B10C57BRBRC3HC3CBACBDBA/1D1DBA/2D2AKRAKRⅢR3HRS/JHR近交系小鼠的培育示意图近交后引起的变化1．近交可以降低杂合性，增加纯合性2．近交可将群体分离为不同基因型的品系3．近交可引起近交衰退亚系（Substrain)：在近交系培育和维持过程中，由于残留杂合基因的分离、基因突变以及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为亚系。亚系形成的原因：1.近交40代之前，残留杂合基因的分离2.不同地点繁育100代以上，由于基因突变3.遗传污染后继续近交许多代•支系（Subline）：通过各种非自然繁育技术处理的品系称之为支系。这些处理包括：•人工哺乳(fosteronhandrearing，fh)•其它品系带奶(fosternursing,f)•受精卵移植等(embryotransfer,e)•卵巢移植(ovarytransfer,o)•冷冻保存(cryo-preservation,p)•重组近交系（recombinantinbredstrain）由两个近交系杂交后，再经连续20代以上兄妹交配培育成的近交系，称为重组近交系。•命名：亲代近交系X亲代近交系如：AKRXB例如：由BALB/c与C57BL两个近交系杂交育成的一组重组近交系，分别命名为CXB1、CXB2……几种特殊类型的近交系•分离近交系在近交系培育过程中，采用特定的交配方法，以迫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的两个近交系亚系几种特殊类型的近交系•同源突变近交系（coisogenicinbredstrain）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。•命名：发生突变的近交系-突变基因如：C57BL/6J-bg•同源导入近交系（Congenicinbredstrain）：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-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。•命名：接受基因的近交系.提供基因的近交系-基因名称如：B10.129-H-12b近交系保种和生产流程图B×SB×SB×SB×S或随机交配随机交配核心群增殖群生产群供实验用近交系动物的特征•1.基因的纯合性•2.遗传的同源性•3.表现型的一致性•4.遗传的稳定性•4.对外界因素的敏感性•5.遗传特征的可辨别性•6.遗传组成的独特性•7.背景资料的可查性•8.国际分布的广泛性1）缺乏普遍性2）对环境适应能力差3）产子数量少4）体型小5）维持费用高近交系动物的缺点1）实验反应均一2）近交系动物个体间组织相容性一致3）可获得大量先天性畸形及先天性疾病的动物模型4）某些近交系具有一定的自发或诱发肿瘤发生率近交系动物的应用第三节封闭群动物•定义：封闭群（closedcolony）是指以非近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4代以上的动物。•远交系动物：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。远交系动物的遗传组成比较接近于自然状态下的动物群体结构。•常用的远交系：小鼠：ICR、KM大鼠：Sprague-Dawley（SD），Wistar有效群体大小•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。•F1=1/2NeF1：近交系数上升率Ne：有效群体数量封闭群的繁殖方法封闭群采用循环交配法。最常用的是三级循环交配，即将种群分为A、B、C组，在繁殖下一代时，把不同组生产的♂和♀组合进行交配。交配组合图如下所示：新♂♀ABCBCACAB新♂♀ABCBCACAB封闭群的特点及应用•封闭群动物的应用1、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、繁殖率高、产仔多，广泛用于预实验和学生教学2、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物。•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+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变。如：ICR-nu/nu第四节突变系动物基因突变原因•自发突变•诱发突变物理因素：宇宙射线，X射线化学致突变剂：N-乙基-N-亚硝基脲（N-ethyl-N-nitrosourea,ENU）,苯丁酸氮芥（chlorambucil,CHL）基因突变的表现形式实质是基因DNA序列上碱基对发生了变化表现形式：可见突变：裸小鼠，裸大鼠血液生化突变致死性突变：显性和隐性突变系•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，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：Ca:白内障dw:侏儒症dy:肌失养症ob:肥胖症nu:裸鼠•又称系统杂交动物，F1代动物定义：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“F1”代。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：1.具有杂交优势，生活力和抗病力比近交系强。2.各个个体的基因型相同，是其父母基因型的组合。3.表型一致，对试验反应均一。4.具备双亲的生物学特性。5.由于基因互作，可产生不同于双亲的新性状。6.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。第五节杂交群动物常用的系统杂交小鼠的组合F1代小鼠名称交配亲代名称F1代小鼠名称交配亲代名称AKD2F1BA2GF1BCF1BCBAF1BC3F1B6AF1B6D1F1CAF1CAKF1CBAAF1AKRXDBA/2C57BLXA2GC57BLXBalb/cC57BLXCBAC57BLXC3HC57BL/6XAC57BL/6XDBA1Balb/cXABalb/cXAKRCBAXACBA-T6D2F1CB6F1CCBA-T6F1CC3F1CD2F1CBF1C3BF1C3D2F1129B6F1-dyCBA-T6XDBA/2Balb/cXC57BL/6Balb/cXCBA-T6Balb/cXC3HBalb/cXDBA/2Balb/cXC57BLC3HXC57BLC3HXDBA/2129XC57BL/6-dy第六节遗传学监测•为什么要进行遗传监测？1.基因突变和遗传漂变2.残留杂合基因的分离3.人为造成遗传污染•监测目的1.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的个体。2.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中丢失。近交系动物遗传质量监测常用方法原理方法评价形态学1.下颌骨形态分析法较复杂，需要经过复杂计算，捕杀大量动物2.毛色基因测试法简单，但需长时间观察3.染色体带纹分析法较复杂，准确性较差免疫学1.同系异体植皮法简单，有权威性，得到结果时间长2.H-2复合体监测法较复杂，费用高，准确性较高3.混合淋巴细胞培养较复杂，费用高，需一定设备生物化学生化标记电泳法经济、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检测结果判断处理与标准遗传概貌完全一致未发现遗传变异，遗传质量合格有一个位点的标记基因与标准遗传概貌不一致可疑增加检测位点和方法重新检测，确认只有一个位点改变，可命名位同源突变系两个或两个以上位点与标准遗传概貌不一致不合格淘汰，重新引种复习题•名词解释：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、封闭群动物、突变系•思考题：1）什么叫品系？试述作为一个品系所具备的特征。2）什么叫亚系？试述亚系形成的原因。3）什么叫系统杂交动物？试述其具有的几种特征。4）试述近交系动物的特点和缺点。