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实验动物的遗传学分类及其质量控制第二章实验动物遗传学质量标准化的意义1、增加动物实验结果的均一性和重复性。2、根据动物基因组与人类基因组的不同，可以在遗传限定的动物身上复制出更多的人类疾病模型。3、标准化实验动物有利于动物基因组作图。4、建立生物信息数据库。实验动物的分类一般生物学意义上动物的分类原则包括界、门、纲、目、科、属、种。就实验动物而言品种、品系才是其分类的最基本单位。同时可以根据不同的标准进行分类。实验动物的遗传学分类：基因是否相同微生物学分类实验动物的分类实验动物在生物学的分类：界(kingdom，regnum)动物界门(phylum，phylum)脊椎动物门纲（class，classis）哺乳纲目order，ordo)食肉目科(family，familia)犬科属(genus，genus)犬属种(species，species)家犬种常用实验动物在动物学的分类位置目科属实验动物目科属实验动物有袋目大袋鼠科袋鼠属袋鼠啮齿目鼠科仓鼠属黑线仓鼠灵长目猴科猕猴属猕猴鼠科棉鼠属棉鼠狨科狨猴属狨猴豚鼠科豚鼠属豚鼠猩猩科猩猩属猩猩仓鼠科沙鼠属长爪沙鼠兔形目兔科兔属兔鼠科田鼠属田鼠鼠兔科鼠兔属鼠兔食肉目猫科猫属猫啮齿目鼠科大鼠属大鼠犬科犬属犬鼠科小鼠属小鼠偶蹄目野猪科猪属猪鼠科仓鼠属金黄鼠牛科羊属第一节实验动物的遗传学分类从遗传观点讲，实验动物应是遗传限定的动物。根据基因型是否相同，将实验动物可分为近交系、封闭群、杂交群。相同基因型不同基因型近交系（纯合）杂交F1（杂合）封闭群（杂合）突变种封闭群（远交种）实验动物品种、品系1.种：“种”（species）是生物学分类的最基本单位，在实验动物中，种是指一群形态相似、可以相互交配且后代有繁殖能力的，在生殖上与其他群体相隔离的同一种类的动物。2.实验动物品种（stock，breed）：一般指具有一些容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、KM小鼠等。3.品系（strain）：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。如BALB/c、C57,C3H。作为品种、品系应具备的条件1.相似的外貌特征：例如小鼠C57BL/6品系的毛色是黑色的,KM品种的毛色是白色的，DBA/2品系的毛色是灰色的。当然,相似的外貌特征只是品系、品种应具备的条件之一，不同品系、品种的动物也有相似的外貌,但它们在其他的条件上是有区别的。2.独特的生物学特性：A品系母鼠红斑狼疮细胞和抗核抗体均为阳性，体内缺乏补体C5，易发中度听觉性痉挛，对麻疹病毒高度敏感、对X线高度敏感，对致癌物质敏感，易发生肺癌，繁殖母鼠乳腺癌为发病率为80%。AKR品系小鼠白血病自发率可达90%，对百日咳组织胺易感因子敏感。C3H品系小鼠毛色是棕灰色，乳腺癌发病率高达97%，对肝癌因素敏感、对狂犬病病毒敏感。ICR小鼠繁殖能力强，母性好，经常作为胚胎移植的代乳动物。3.稳定的遗传性能在不断的育种过程中性状不会分离，遗传性能稳定，能将其特性稳定的传给后代。比如杂交F1代繁殖后代时，不论采用何种繁殖交配方式，从F2代开始其遗传性状都会不断发生分离，因此F1代动物不能成为一个品系，也不具有保种价值。4.具有共同的遗传来源和一定的遗传结构：任何品种和品系在遗传上是同源的，都可追溯到共同的祖先，并由其祖先分支经选育而成，任何品系、品种遗传结构也应该是独特的。第二节、近交系动物（一）普通近交系概念：至少经过20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20代或以后代数的一对共同祖先的动物群。近交系动物的近交程度用近交系数表示，近交系数应大于98.6%，动物群内所有的个体98.6%以上的遗传基因是相同的。通常科研交流所说的近交系一般是指普通近交系。近交系数：指群体中某个体通过遗传，携带2个同源等位基因（即源于同一祖先的基因）的概率。Falconer：Fn=[1-(1-△F)n]×100%例如：F20=[1-(1-0.19)20]×100%=98.6%近交系动物的特征遗传基因位点的纯合性遗传组成的同源性遗传组成的独特性遗传组成的可分辨性长期的遗传稳定性表型的一致性国际分布广泛和背景资料完整对外界环境变化较为敏感抗病力和适应环境的能力减退生活力和生育力下降，生产饲养成本增高纯合性：通过连续20代以上的近亲繁殖，品系内动物的所有基因位点都是纯合的，基因是一致的，遗传组成是相同的，在这些动物中没有隐藏的隐性基因。同源性：一个近交品系中所有个体在遗传上是同源的，可以追溯到一对共同的祖先，具有基本完全相同的遗传组成。所以，在同一品系内的动物个体间进行皮肤和肿瘤移植不会发生异体排斥。独特性：经过近交培育后。每个品系从物种的整个基因库中只能获得极少部分基因，这些基因的组合构成了该品系独特的遗传组成。因此各个品系具有独自的遗传组成和生物学特征。这些遗传和表型的独特性使各个品系之间的差异相当大。可分辨性：每个近交系都有各自特有的遗传概貌，可建立遗传概貌图，包括毛色基因、生化基因和免疫学性状基因等。长期遗传稳定性：由于近亲繁殖增加了在特定部位纯合子相互配合的可能性，所以减少了遗传变异，使基因型长期处于稳定状态，人为选择不会改变其基因型，个体遗传仅发生在几率很低的少量残留杂合基因或基因突变上。表型一致性：由于近交系动物是相同基因型的动物，同一品系内的动物在相同环境因素下的表型也是一致的，任何可遗传的生物学特征如毛色、体重、血型、组织型、生化同功酶、形态学特征完全相同。背景资料完整：近交系动物由于在培育和保种过程中都有详细记录。加之这些动物分布广泛，应用广泛，已经积累了相当数量的文献记载着各个品系的生物学特性，另外对任何近交系的每一项研究又增加了该品系的研究履历。国际分布广泛：近交系动物个体具备一个品系动物的全能性，任何个体均可携带该品系全部基因库，引种非常方便，仅需2至3对动物即可将该品系传代下去，容易广泛分布。对外界环境变化较为敏感抗病力和适应环境的能力减退生长力、成活力和生育力下降，生产饲养成本增高近交衰退的原因：1、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，处于杂合状态时这些有害基因的作用被显性的杂合等位基因所掩盖是不表现出病态，但经过近亲繁殖，纯合的基因比例渐渐增多，于是有害的隐性基因相遇成为纯合子而表现出不利的性状，对个体的生长发育、抗病力、繁殖等产生明显的不利影响。例如杂交动物所带有的不育的隐性基因往往被其显性的等位基因所掩盖，而不表达其不育的性状，但由于近交，动物的纯合性逐渐增高，不育的现象也就表现出来，所以很多近交系动物交配后发生不孕的现象很普遍。近交衰退的原因：2、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，对环境适应较好的野生动物或杂交动物，由于自然选择的作用有利于保存那些生物适应能力较强的基因组合，具有平衡的多基因系统，近交繁殖往往会破坏这个平衡，对个体发育造成不利影响。近交类型（1）纯交：相同基因型个体之间交配，如AA×AA，下一代全部为纯合子（2）回交：纯合子与杂合子交配AA×Aa，下一代中纯合子、杂合子各占一半。（3）互交：相同杂合子之间交配，Aa×Aa，其后代1/2为杂合子（Aa），1/4为显性纯合子（AA），1/4为隐性纯合子（aa）。（4）杂交：为亲代不相同的纯合子交配，A/A×a/a，子代的基因型为Aa、表现型为A。近交系动物的命名近交系小鼠的命名已由国际统一规定，由国际实验动物科学委员会（LCLAS）的小鼠标准化遗传命名委员会制定命名法，并由该组织对各国培育的新品系作鉴定和认可。对承认的近交系动物四年公布一次信息，介绍各个品系的历史、来源、独特的生物学特性、培育人的人名、单位名的规定写法和遗传背景，基因组成、缩写符号及标准命名等，这些资料供全世界参考。为什么要学习命名方法？看懂：会用：购买时繁殖时：C57BL/Jnga(F73+26)发表文章时普通近交系动物的命名1.一般用1－4个大写英文字母表示，如A、AE、BA、AKR、DBA、NZB、STAR2.大写英文字母结合数字，如TA1、TA2、C3H、C57BL3.惯用的非正规命名已为国际广泛认同可保留沿用，如129、615、1014.近交代数表示：品系名称后括号内用大写英文字母F加数字表示兄妹交配的代数，（Filial，F）如C3H(F130)、A（F78）；若从其他实验室引入的近交系或亚系，又经自己的实验室繁殖若干代，其近交代数的表示是在F后先标明引入时的代数，再加上自己实验室繁殖的代数，如C57BL/Jnga(F73+26)。若之前繁殖代数资料不全，则在已知代数前加？，如AKR（F？+10）。关系相近原则：同来源的不同品系，其名称基本相似，差异部分用一个不同大写英文字母表示。如NZB、NZO、NZW、NZX、NZY等5.品系优先权：任何品系或亚系命名均应参照国际命名委员会的规则命名，如果出现两品系命名符号相同，则保留先正式公布者，并以发表在《MouseNewsLetter》、《InbredStrainsofMice》两个刊物上的品系为准。6.书写品系符号要完整，应使用公布的全称，不能随便缩写(写论文报告时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或亚系）。CBA国际上公布的品系缩写有：AKR--AKBALB/c--CC3H--C3C57BL--BC57BL/6--B6C57BL/10--B10DBA/1--D1DBA/2--D2CBA—CBDBA—DHRS/J——HRRⅢ——R3亚系和支系的概念亚系（substrain）：育成的近交系在培育过程中由于杂合子基因的分离、基因突变以及抽样误差导致部分遗传组成改变而形成遗传差异的近交系动物群。形成原因：1）在兄妹交配代数达40代前形成的分支，很可能由于遗传漂变即残余杂合性而导致形成亚系。2）同一近交系长年处于分离状态，即一个分支与其他分支分开繁殖超过100代，可能由于基因突变形成亚系。3）已发现一个分支与其他分支存在遗传差异。产生这种差异的原因可能是残留杂合、突变或遗传污染。遗传漂变：是指一个品系动物的基因型在饲养过程中由于残留杂合基因分离等原因发生的随机改变。基因突变：由于动物基因组中某个核苷酸残基的置换、缺失或插入，引起一个等位基因的改变。遗传污染：通常是由于其他品系动物与本品系动物发生交配所致。由于遗传污染形成的亚系，通常与原品系之间遗传差异较大，因此对这样形成的亚系应重新命名。例如A近交系在发生遗传污染后，重新命名为AZG。亚系的命名在品系名称后加一道斜线（/），斜线后标明亚系的符号，亚系的符号可以是以下四种：a)数字，如DBA/1、DBA/2等。b)培育或产生亚系的单位或人的缩写英文名称，第一个字母用大写，以后的字母用小写。使用缩写文名称应注意不要和已公布过的名称重复。例如：A/He，表示A近交系的Heston亚系；CBA/J，表示由美国杰克逊研究所保持的CBA近交系的亚系。c)当一个保持者保持的一个近交系具有两个以上的亚系时，可在数字后再加保持者的缩写英文名称来表示亚系。如：C57BL/6J，C57BL/10J分别表示由美国杰克逊研究所保持的C57BL近交系的两个亚系。d)斜线号后数字与缩写同时使用C57BL/6J（F118）是指近交到118代由JacksonLaboratory培育的C57BL的6J亚系。A/He(F87)是指近交到87代由Heston培育的A品系的亚系。作为以上命名方法的例外情况是一些建立及命名较早，并为人们所熟知的近交系，亚系名称可用小写英文字母表示，如BALB/c、C57BR/cd等。由于遗传污染形成的亚系，通常与原品系之间遗传差异较大，因此对这样形成的亚系应重新命名。例如由GLaxo保持的A近交系在发生遗传污染后，重新命名为A2G。支系的形成：一个近交系或亚系内部，由于饲养环境的改变或对动物进行技术处理时，可能对近交系的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。对这