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ShanghaiJiaoTongUniversity实验动物遗传质量控制ShanghaiJiaoTongUniversity1、实验动物的遗传背景是影响实验动物实验结果发生变异的主要因素2、同基因型动物：品系内所有个体的遗传背景相同或相近。不同基因型动物：品系内所有个体的遗传背景具有较大的差异。3、实验动物遗传学质量控制是实验动物标准化的主要内容之一。从遗传学角度讲，实验动物是具有明确遗传背景并受严格遗传控制的遗传限定动物。根据其遗传特点不同，实验动物分为近交系、封闭群（远交群）和杂交一代动物。实验动物遗传控制基本概念ShanghaiJiaoTongUniversity4、在动物分类学中，“种“（spcies)是动物分类的基本单位。而实验动物学品种(stock)、品系(strain)的概念超出了一般动物学分类的概念，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、品系，它们各自有其品种品系的特征。品种、品系才是实验动物分类的基本单位。ShanghaiJiaoTongUniversity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ShanghaiJiaoTongUniversityShanghaiJiaoTongUniversity5、实验动物品种品系应具备的四个基本条件：A:相似的外貌特征；B：独特的生物学特性；C：稳定的遗传性能；D：具有共同的遗传来源和一定的遗传结构。ShanghaiJiaoTongUniversity•交配制度是动物不同代之间以某种特定的交配方式相互发生联系，其预期的基因传递结果是通过遗传学和概率的知识来分析表达。•交配型是不同基因型之间通过动物交配实现交流的方式。分为：近交（Incross）、杂交（Cross）、间（Intercross）和回交（Backcross）交配制度和交配型ShanghaiJiaoTongUniversity•纯合子交配（Incrosses）：为亲代相同的显性纯合子交配，如A/A×A/A和a/a×a/a。•杂交（Crosses）:为亲代不相同的纯合子交配，如A/A×a/a和a/a×A/A•回交（backcross）：为亲代显性纯合子与杂合子交配。如A/A×a/A；a/A×A/A；a/A×a/a和a/a×a/A•自交或称互交（Intercrosses）：亲代为两个杂合子交配：如a/A×a/AShanghaiJiaoTongUniversity•1．纯合子：同源染色体的相对位点上具有两个相同的基因称为纯合子（Homozygote），如AA（显性纯合子），aa（隐性纯合子）。•2．杂合子：两个基因不相同时，即由一个显性基因和一隐性基因结合而成的杂合子交（Heterozygote），如Aa。ShanghaiJiaoTongUniversity•（1）纯合子交配（Incrosses）：为亲代相同的显性纯合子交配，如A/A×A/A和a/a×a/a。亲代：♂ＡＡ×♀ＡＡ子代：基因型AA，表现型A。ShanghaiJiaoTongUniversity•（2）杂交（Crosses）:为亲代不相同的纯合子交配，如A/A×a/a和a/a×A/A。•亲代：♂ＡＡ×♀aa子代：•基因型Ａa，表现型A。ShanghaiJiaoTongUniversity•回交（Backcrosses）：为亲代显性纯合子与杂合子交配。如A/A×a/A；a/A×A/A；a/A×a/a和a/a×a/A•亲代：♂Ａa×♀AA子代：•基因型：1AA，1Aa表现型：AShanghaiJiaoTongUniversity•（4）自交或称互交（Intercrosses）：亲代为两个杂合子交配：如a/A×a/A。•亲代：♂Ａa×♀Aa子代：基因型：1/4AA，2/4Aa,1/4aa。表现型：3/4A，1/4a。ShanghaiJiaoTongUniversityShanghaiJiaoTongUniversity•概念：近交系动物也叫纯系动物，是相同基因类型动物中最主要的一种。它是经连续20代以上的全同胞兄妹或亲子交配培育而成，且品系内所有个体都可追溯到起源于20代或以后的一对共同祖先的遗传群体。•从遗传上来说，近交系的培育是从群体多态杂合的遗传组成中，选择保留一小部分，淘汰其它大部分的一个过程。经过20代近交后，近交系的个体有98.6%的遗传位点是纯合的，因此个体间的遗传差异很小。然而，不同近交系之间由于近交而固定的基因不同，遗传差异很大。近交系InbredstrainShanghaiJiaoTongUniversity•通常禽类和兔类等实验动物的血缘系数达到80％以上时(相当于亲兄妹交配4代)，即可称为近交系ShanghaiJiaoTongUniversity全同胞交配的近交系数世代F%世代F%1251190.8237.51292.53501394459.41495.1567.21596.1673.41696.8778.51797.4882.61897.9985.91998.31088.62098.6ShanghaiJiaoTongUniversity•近交系数（CoefficientofInbreeding,F):即动物个体的基因组成中，纯合子基因的出现率。又可称为后代个体基因位点固定同一祖先基因的比率。•血缘系数（CoefficientofRelationship，R）：是两个个体间的遗传学相似性。ShanghaiJiaoTongUniversity•优点：纯合性；同源性；均一性；长期的遗传稳定性；可分辩性；个体性；分布的广泛性；背景资料和数据较为完整•缺点：近交系的主要缺点在于近交形成的近交衰退现象，表现在其生活力和生育力降低，对外界环境的变化较为敏感，抗病和适应环境等能力减退。这就增加了近交系动物饲养繁殖的难度。ShanghaiJiaoTongUniversity近交系动物的命名一般以大写英文字母命名，亦可以用大写英文字母加阿拉伯数字命名，符号应尽量简短。如A系，TA1系等。•例如：C3hC3HC3HBalb/c,129,A,C57BL/6ShanghaiJiaoTongUniversityC3hC3H(√)C3HBalb/c,129(√),A(√),C57BL/6BeggalbinoShanghaiJiaoTongUniversity近交系动物的特性1、基因纯合性在一个近交系内所有动物的所有基因位点都是纯合子、个体之间、祖代个体与后代个体之间都是纯合子。这样的个体与品系内任何一个动物交配所产生的后代，也应是纯合子。因此，同一近交系动物的基因是一致的，没有暗藏的隐性基因。2、同基因性同一个近交品系中所有个体在遗传上是同源的，个体间极为相似，具有基本相同的遗传组成和遗传特点，也就是基因型相同。因此，同品系个体间可进行组织或肿瘤移植，也可用一只动物检测该品系的基因型。ShanghaiJiaoTongUniversity3、表现型的均一性同一近交系动物，在相同环境因素的作用下，由于同基因性，其表现型是均一的，如血型、组织型、体重、毛色、可遗传疾病的发病率、对药物的反应、甚至行为的类型等。因此,使用较少量的近交系动物可达到生物统计需要的精密度。4、长期的遗传稳定性近交系动物的基因高度纯合，坚持近亲交配则增加其在特定部位纯合子，减少了遗传变异，使动物的基因型可长期处于稳定状态，导致近交系动物长期遗传稳定性。近交系动物的遗传变异仅发生在少量残留杂合基因，或基因的突变，而这种机率非常低。近交系动物的特性ShanghaiJiaoTongUniversity5、个体性每个品系在遗传上都是独特的，有些品系可能发生一些疾病，成为研究人类疾病理想的模型。品系间的差别显示在量上，而不是在质上，在研究上非常有用：可在众多的近交系中，筛选出对某些因子敏感，和不敏感的品系，以达到不同的研究目的。近交系动物的特性ShanghaiJiaoTongUniversity6、分布广泛性近交系动物个体具备品系的全能性，任何个体均可携带该品系全部基因库，引种仅需1-2对动物。不少近交系动物已分布在世界各地，意味着：不同地区，不同国家的科学家有可能重复或验证已取得的理论和数据。近交系动物的特性ShanghaiJiaoTongUniversity7、背景资料和数据完整性近交系动物在培育和保种过程中都有详细记录，一些常用品系具有相当数量的背景资料；有大量文献记载了各种品系的生物学特性。这些有关品系的特征、寿命和自发性疾病等资料，对今后的研究工作的设计和动物实验结果的解释提供便利条件。8、可分辨性每个近交系都有自己独特的生化标志基因。研究者在掌握了遗传质量监测方法后，通过建立品系的遗传概貌，和定期的遗传检测，可以分辨混杂在一起的两个，或两以上外貌近似的品系动物。近交系动物的特性ShanghaiJiaoTongUniversity•近亲交配是实验动物获得遗传均一性的典型方法。•使用较少的近交系动物，即可达到统计学要求的精密度。•同一近交系的全部动物，在遗传上相同，减少了表现型的变异。•在个体之间能互相接受皮肤和肿瘤移植。近亲交配的意义ShanghaiJiaoTongUniversity•近亲交配20代后，同品系的全部个体基因位点纯合性可达到98.6%，在这种纯合性的种群内，不携带不表现的隐性基因。•近交系的变化只能是发生突变的结果，而基因突变发生率是很低的。因此，近交系的遗传质量可看作是长期稳定的。近亲交配的意义ShanghaiJiaoTongUniversity•固定基因时，有害的隐性基因也会纯合，出现不利的性状而造成育种失败；•近交还可能导致多基因之间丧失平衡，从而使高度纯化的动物对不良环境的调节适应能力降低；•近交使动物失去为保持足够生物适合度所必需的最低水平的基因杂合性，从而影响动物生长率，寿命，对疾病的感受性，生活力，体力及繁殖能力。近亲交配的弊端ShanghaiJiaoTongUniversity•鉴于近交系动物具备上述特性，其应用首推遗传学研究，可消除杂合遗传背景的影响，以较少的动物取得较一致的动物实验结果。•其次，近交系动物在肿瘤研究工作中应用最广泛，被培养的品系也最多；对肿瘤的病因学、发病学、实验治疗和新抗癌药物的研究等都作出重大贡献。近交系的应用ShanghaiJiaoTongUniversity•在某些涉及组织细胞或肿瘤移植的实验中，个体间组织相容性一致与否，是实验成败的关键。因此，近交系动物成为不可缺少的实验动物。•随着生物医学科学研究的发展，已培育成功各种人类疾病的动物模型，如：高血压大鼠、癫痫大鼠糖尿病小鼠、白血病小鼠，白内障小鼠、先天性肌萎缩小鼠、免疫缺陷型小鼠等等。这些近交系动物家系清楚，取材方便，是进行基因连锁分析，比较理想的实验材料。近交系的应用ShanghaiJiaoTongUniversity•概念：Closedcolonyoroutbredstock以非近交交配方式进行繁殖生产的一个实验动物种群，在不从其外部引入新个体的条件下，至少连续繁殖4代以上，称为一个封闭群，或叫远交群。封闭群（远交群）ShanghaiJiaoTongUniversity•封闭群可分为起源于近交系,但并不进行全同胞交配的维持群;•起源于非近交系,亦不进行全同胞交配的维持群两类。•群体世代间近交系数上升率必须低于1%。这类动物和近交系不同，在动物群体内的个体之间，具有某种程度的遗传学差异。例如ddN小鼠，Wistar大鼠、我国各研究单位长期自行繁殖的KM小鼠、青紫兰兔、新西兰白兔、大耳白兔等均属此类。ShanghaiJiaoTongUniversity•封闭群由2-4个大写英文字母命名，•种群名称前标明保持者的英文缩写名称，第一个字母须大写，后面的字母小写，一般不超过4个字母。•保持者与种群名称之间用冒号分开。封闭群动物的命名ShanghaiJiaoTongUniversity如：N：NIH表示美国国立卫生研究院（N）保持的NIH封闭群小鼠。Ssmu:KM表示上海第二