第二章实验动物遗传质量控制

第二章实验动物遗传质量控制第一节实验动物的遗传学分类第二节近交系第三节同源导入、同源突变和分离近交系第四节重组近交系和系统杂交动物第五节封闭群动物第六节实验动物的遗传监测2001200420022002第一节实验动物的遗传学分类一、分类同源突变近交系近交系同源导入近交系相同基因类型分离近交系品系重组近交系杂交F1代远交种不同基因类型封闭群突变种品种二、实验动物品种(strain)与品系(stock)概念：指具有相似的外貌特征，独特的生物学特性以及稳定的遗传性能，共同遗传来源和一定遗传结构的动物群体。品系与品种差异：1、品系比品种的群体特点更加突出。2、品系的性状及适应性必须相同。3、品系的基因型相同。第二节近交系一、概念近交系(inbredstrain)：指至少经连续20代以上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20代或以后代数的一对共同祖先，近交系数达98.6%以上的遗传群体。命名：C3H（F130）近交系数：指群体中某个个体通过遗传携带两个同源等位基因的概率。Fn=〔1-(1-△F)n〕×100%全同胞△F=19.1%同父异母△F=11.0%堂兄妹△F=8%亲子交配△F=19.1%近交衰退(inbredinflation)：指在近交过程中动物群体由于基因分离和纯合而产生的不利于个体和群体发育的现象。近交衰退包括：1.由于有害隐性基因的纯合，出现遗传缺陷或某种疾病发生率的提高。2.影响繁育如产子数下降、母性不良。3.个体发育不良，对环境的适应性差。亚系(substrain)：指育成的近交系在繁育过程中，由于残余杂合基因的分离、基因突变的产生和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体。命名：DBA/2；CBA/J；C57BL/6JNomenclatureofInbredSubstrains[原始品系]/[序号(可省略)][实验室编码(LabCode)]NomenclatureofInbredStrains以英文大写字母或字母连接数字表示basedoncoatcolorDBA(DiluteBrownnonAgouti,firstinbredmouse)basedonoriginNZW(NewZealandWhite)basedonphenotypeNOD(Non-ObeseDiabetic)othersBALB/c,C57BL,129StandardAbbreviationsUsedininbredstrainNamesAbbreviationStrainAbbreviationStrain129P129P3/JLC57L/J129S129S1/SvImJCBACaCBA/CaGnLeAHeA/HeJCBCBAAA/JC3C3H/HeJAKAKR/JC3FeC3HeB/FeJCByBALB/cByJD1DBA/1JCBALB/cJD2DBA/2JBC57BLNZBNZB/BlNJB6C57BL/6JNZWNZW/LacJB10C57BL/10JSJLorJSJL/JBRC57BR/cdJSWSWR/J亚系分化：1.全同胞交配达40代之前形成分支，很可能由于残余杂合基因分离导致。2.一个分支与其他分支分开繁殖超过100代，可能由突变形成。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（geneticcontamination）支系（subline）:由于饲养环境的改变，或对动物进行人为的技术处理，对某些动物特征产生影响，形成不同的支系。如：引种、精卵或胚胎移植(eggorembryotransfer,e)、代乳(fosternursing,f)、人工喂养(hand-rearing,h)、冷冻保存(freezepreservation,p)。命名：C3fB6：由C57BL/6代乳的C3H品系。C57BL/6peCBA/H：C57BL/6的受精卵经冷冻保存移植到CBA/H妊娠、代乳获得。二、近交系的特征基因纯合性(homozygosity)遗传稳定性(stability)遗传同源性(isogenicity)表型一致性(uniformity)个体性(individuality)可分辨性(identification)分布的广泛性资料可查性了解已命名大小鼠的途径：《MouseNewsLetter》每2年《InbredStrainsofMice》每2年《CancerResearch》每4年三、常用近交系品系BALB/cAnN遗传背景：1923年MacDowell近交26代引到Snell（加/c）1935年引到Andervont（An：美国国立肿瘤研究所Andervont博士）1951年72代引到NIH。单倍型为H-2dC57BL/6J//Ola遗传背景：1921年Little获得C57BL，1937年分成两个亚系C57BL/6和C57BL/10，1974年从JAX引种到LAC，1983年引种到OLAC（英国牛津实验动物场）。单倍型为H-2b。DBA/2N遗传背景：1909年Little培育，1951年由JAX引到NIH。淡棕色。单倍型为H-2dC3H/He//Ola遗传背景：1920年Strong用Bagg白化雌鼠与DBA雄鼠交配后，选择高乳腺肿瘤发病率动物培育，1930年引到Andervont近交35代后，于1941年引到Heston，1978年引到OLAC。野鼠色。单倍型为H-2kCBA/J//Ola遗传背景：1920年Strong用Bagg白化雌鼠与DBA雄鼠交配后，选择低乳腺肿瘤发病率动物培育培育，1947年引到Andervont近交35代后，于1948年引到JAX，1983年引到OLAC。野鼠色。单倍型为H-2k第三节同源导入、同源突变和分离近交系一、同源性（homologous）指基因的来源相同，即控制同类性状的基因。二、同源突变近交系和同源导入近交系同源突变近交系（coisogenicinbredstrain）：两个近交系，除一个指明位点等位基因不同外，其他遗传基因相同。命名：C57BL/6J-bg/bg原品系突变基因以纯合状态保存同源导入近交系（congenicinbredstrain）：通过杂交-互交或回交等方式将一个基因导入到近交系中，由此形成的一个新近交系与原近交系只在一个小染色体片段上的基因不同。命名：B10.129-H-12b配系C57BL/10供系129目的基因符号三、分离近交系分离近交系(segregatinginbredstrain)：培育近交系的同时，采取一定的交配方法使个别位点的基因处于杂合状态，从而分离出该基因位点上带有不同等位基因的两个近交亚系。命名：DW-dw/+品系杂合基因符号第四节重组近交系和系统杂交动物一、重组近交系(recombinantinbredstrainRI)概念：由两个无血缘关系的近交系杂交后得到F2代，分组分别连续20代以上全同胞交配而育成的一组近交系。RI特点：1、RI的遗传成分虽然限于两个祖系，但不均等。2、与普通近交系一样，具有极高的纯合性。3、品系分布模式的形成，由基因自由组合与互换导致。应用：1、分离分析2、连锁分析3、功能分析命名：BXD-1♀C57BL/6J♂DBA/2J二、系统杂交动物(hybrids)概念：由不同品系或种群之间杂交产生的后代。杂交一代动物：由两个无关的近交品系杂交而繁殖的第一代动物，其遗传组成均等地来自两个近交品系，属遗传均一并具有表现型相同的动物。F1hybrid在每个基因座上都有与父系或母系相同的遗传基因(isogenicity)特点：1、杂交优势，克服了近交引起的近交衰退。2、遗传与表型上的均质性。3、分布广泛。命名：B6D2F1♀C57BL/6♂DBA/2[母系亲代品系*][父系亲代品系*]F1*英文大写缩写应用：1、干细胞研究。2、移植免疫研究。3、细胞动力学研究。4、单抗研究第五节封闭群动物一、群体的遗传结构基因频率(allelesfrequency)：在一个二倍体群体中某一基因对其等位基因的相对比率(p、q)。基因型频率(genotypefrequency)：一个群体中某一性状的各种基因型间的比率(D、H、R)。基因频率与基因型频率的关系P=D+1/2Hq=R+1/2H随机交配(randommating)：在一个有性繁殖的生物群体中，任何一个雌性或雄性的个体与任何一个相反性别的个体交配的概率都相等。Hardy-Weinberg定律：1、在随机交配的大群体中，如果没有突变、选择和迁移，则群体每一世代的基因频率保持不变。2、任何一个大群体，无论其基因频率如何，只要经一代随机交配，基因型频率达到平衡。3、平衡状态下D=p2H=2pqR=q2二、封闭群动物（closedcolony）定义：以非近亲交配方式进行繁殖生产，在不从外部引入新的血缘条件下，至少连续繁殖4代以上的种群。特点：1、一定的杂合性：不引入新的基因，又不使群体内基因丢失。2、相对的稳定性：群体在一定范围内保持相对稳定的遗传特征。3、个体差异取决于祖代动物。4、较强的繁殖力、抗病力。5、群体易保存有模型价值的突变基因。命名：N：NIH由美国国立卫生研究院保存的NIH小鼠。应用：1、类似人群体遗传的异质性组成，在药物筛选、毒性试验方面有不可替代的作用。2、可大量供应，用于预试验、教学。3、用于携带突变基因。遗传是会发生改变的我们为什么长的不同呢？第六节实验动物的遗传监测一、近交系的遗传监测免疫学方法1、皮肤移植：背部、耳部、尾部，但雌性对雄性的Y抗原产生排斥。2、血凝试验3、细胞毒试验4、免疫双扩散试验生化电泳法1、生化标记：同工酶、同种异构蛋白。2、支持物：纸电泳、凝胶电泳、薄膜电泳。形态学方法1、毛色基因检测法2、下颌骨测量分子生物学技术1、限制性片段长多态2、简单序列长多态3、DNA指纹二、封闭群动物的遗传监测群体的形态学：毛色、体型、体重、下颌骨繁殖性能：离乳率、产仔率血液常数：白细胞计数、红细胞计数、血红蛋白含量一些质量性状的基因与基因型频率：生化标记、免疫遗传标记