医学实验动物学：第二章 实验动物遗传质量及其对动物实验的影响

《医学实验动物学：第二章 实验动物遗传质量及其对动物实验的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医学实验动物学：第二章 实验动物遗传质量及其对动物实验的影响（111页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第二章第二章实验动物遗传质量及其对动实验动物遗传质量及其对动物实验的影响物实验的影响第一节第一节 、实验动物遗传学分类及其特、实验动物遗传学分类及其特性性第二节、第二节、 实验动物遗传学质量控制实验动物遗传学质量控制动物的分类 实验动物实验动物 经济动物经济动物 按用途按用途 野生动物野生动物 观赏动物观赏动物 种的概念。种的概念。实验动物的种，品种和品系。实验动物的种，品种和品系。 在生物分类学上，动物在生物分类学上，动物“种种”是动物分类的基本单位，是自然是动物分类的基本单位，是自然选择形成；一般情况下，同种动物选择形成；一般情况下，同种动物交配能顺利繁殖后代，而异种动物交配能顺利繁殖后代

2、，而异种动物存在存在生殖隔离生殖隔离。各种实验动物经过。各种实验动物经过人类的长期驯化、培育和选择，已人类的长期驯化、培育和选择，已与其祖先有着极显著的差异。与其祖先有着极显著的差异。 实验动物学的实验动物学的品种是种以下的非品种是种以下的非自然的单位，是人为选择的产物。自然的单位，是人为选择的产物。人人类根据不同需要把动物的类根据不同需要把动物的外形和生物外形和生物学特性进行改良，选择和定向培育学特性进行改良，选择和定向培育，使之具备某些生物学特性，这些其特使之具备某些生物学特性，这些其特性能性能稳定遗传稳定遗传，就把同种动物中具有就把同种动物中具有不同遗传特性的动物分为不同的品种。不同遗传

3、特性的动物分为不同的品种。英国短毛英国短毛种豚鼠种豚鼠近交系近交系213RAP远交群远交群DH Dunkin HartleyDHP Dunkin Hartley pirbright DHPK如如KM小鼠是封闭群小鼠中的一个品种，小鼠是封闭群小鼠中的一个品种，属我国常用的实验小鼠，属我国常用的实验小鼠，1994年列入国年列入国际实验动物理事会出版的实验小鼠目录际实验动物理事会出版的实验小鼠目录。 品系品系是根据不同的实验目的，是根据不同的实验目的，采用采用近亲交配近亲交配 方式繁殖，且方式繁殖，且遗传背景明确的动物。遗传背景明确的动物。独特的生物学特性独特的生物学特性相似的外貌相似的外貌稳定地遗

4、传特性。稳定地遗传特性。 如如C57BL/6小鼠是近交系小鼠中的一个小鼠是近交系小鼠中的一个品系，属低癌，高补体活性的小鼠；全品系，属低癌，高补体活性的小鼠；全身黑色被毛；其生物学特性稳定地代代身黑色被毛；其生物学特性稳定地代代相传。因此，品系和品种是实验动物分相传。因此，品系和品种是实验动物分类的基本单位。类的基本单位。一.一.近交系近交系Inbred strainInbred strain 经至少连续经至少连续20代的全同胞兄妹交配培代的全同胞兄妹交配培育而成，品系内所有个体都可追溯到育而成，品系内所有个体都可追溯到起源于第起源于第20代或以后代数的一对共同代或以后代数的一对共同祖先，近交

5、系数达到祖先，近交系数达到98.6%以上以上,该品该品系称为近交系。系称为近交系。 经连续经连续2020代以上代以上亲亲代与子代的交配代与子代的交配，与全，与全同胞兄妹的交配有同等同胞兄妹的交配有同等效果。效果。亲兄妹交配亲兄妹交配亲子交配亲子交配F21 X F21 F20 X F21F22 X F22 F21 X F22F23 X F23 F22 X F 23F24F24 近交系数近交系数, F 动物个体的基因组成中纯合子动物个体的基因组成中纯合子在基因型的出现率。后代个体基因在基因型的出现率。后代个体基因位点固定同一祖先基因的比率。位点固定同一祖先基因的比率。 * 体型较大动物的近交系体型

6、较大动物的近交系培育很难获得成功；因为成功培育很难获得成功；因为成功率低，往往成为经济上的沉重率低，往往成为经济上的沉重负担。负担。如犬和猫连续全同胞兄妹交配如犬和猫连续全同胞兄妹交配2020代，代，需要需要2020年左右的时间；鸡和兔也要花年左右的时间；鸡和兔也要花费较长时间。目前根据研究的特别需费较长时间。目前根据研究的特别需要，已培育出兔、犬、猫、鸡、羊、要，已培育出兔、犬、猫、鸡、羊、猪等的若干近交品系。猪等的若干近交品系。通常禽类和兔类等实验动物的血缘系通常禽类和兔类等实验动物的血缘系数达到数达到8080以上时以上时( (相当于亲兄妹交配相当于亲兄妹交配4 4代代) )，即可称为近交

7、系。，即可称为近交系。近交系动物的命名近交系动物的命名一般以大写英文字母命名，亦可以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用大写英文字母加阿拉伯数字命名，符号应尽量简短。如名，符号应尽量简短。如A A系，系，TA1TA1系等。系等。C3h C3H C3HBalb/c, 129, A, C57BL/6亚系和支系亚系和支系C57BL/6J近交系的遗传学特性近交系的遗传学特性及应用及应用1.1.基因纯合性基因纯合性 经过连续经过连续2020代以上的近亲繁殖代以上的近亲繁殖, ,近交品系个体基因已有近交品系个体基因已有98.6%98.6%以上纯以上纯合；这样的个体与品系内任何一个合

8、；这样的个体与品系内任何一个动物交配所产生的后代，也应是纯动物交配所产生的后代，也应是纯合子。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。 2.2.同基因性同基因性 同一个近交品系中所有个体在遗传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，也基本相同的遗传组成和遗传特点，也就是就是基因型相同基因型相同。因此，同品系个体。因此，同品系个体间可进行组织或肿瘤移植，也可用一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。只动物检测该品系的基因型。 3.3.表现型的均一性表现型的均一性 同一近

9、交系动物，在相同环境因素同一近交系动物，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、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、可遗传疾病的发病率、对药物的反应、甚至行为的类型等。甚至行为的类型等。用较少量的近交系用较少量的近交系动物可达到生物统计需要的精密度动物可达到生物统计需要的精密度。 4.4.遗传稳定性遗传稳定性 近交系动物的基因高度纯合，坚持近亲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

10、稳定状传变异，使动物的基因型可长期处于稳定状态，导致近交系动物态，导致近交系动物长期遗传稳定性。长期遗传稳定性。近交近交系动物的遗传变异仅发生在少量残留杂合基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。因，或基因的突变，而这种机率非常低。 5. 5. 个体性个体性 每个品系在遗传上都是独特的，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，在研别显示在量上，而不是在质上，在研究上非常有用：究上非常有用： 可在众多的近交系中，可在众

11、多的近交系中，筛选出对某些因子敏感，和不敏感的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。品系，以达到不同的研究目的。 6.6.分布广泛性分布广泛性 近交系动物个体具备品系的全能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，性，任何个体均可携带该品系全部基因库，引种仅需引种仅需1-21-2对动物。不少近交系动物已分对动物。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家的科学家有可能重复或验证已取得的理论和数据。和数据。 7.7.背景资料和数据较完整背景资料和数据较完整 近

12、交系动物在培育和保种过程中都有近交系动物在培育和保种过程中都有详细记录，一些常用品系详细记录，一些常用品系具有相当数量的具有相当数量的背景资料；有大量文献记载了各种品系的背景资料；有大量文献记载了各种品系的生物学特性。生物学特性。这些有关品系的特征、寿命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的设计和动物实验结果的解释提供便利条件。件。 8.8.可分辨性可分辨性 每个近交系都有自己独特的生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，通过建立品传质量

13、监测方法后，通过建立品系的遗传概貌，和定期的遗传检系的遗传概貌，和定期的遗传检测，可以分辨混杂在一起的两个，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。或两以上外貌近似的品系动物。近亲交配的意义近亲交配的意义和弊端和弊端意意 义义 近亲交配是实验动近亲交配是实验动物获得物获得遗传均一性遗传均一性的典型方法的典型方法。 使用较少使用较少的近交系动的近交系动物，即可达到统计学物，即可达到统计学要求的精密度。要求的精密度。 同一近交系的全同一近交系的全部动物，在遗传上部动物，在遗传上相同，相同，减少了表现减少了表现型的变异型的变异。 在在个体之间能互个体之间能互相接受皮肤和肿瘤相接受皮

14、肤和肿瘤移植移植。遗传质量可看作是遗传质量可看作是长期稳定长期稳定近亲交配的弊端近亲交配的弊端 固定基因时，有固定基因时，有害的隐性基因也害的隐性基因也会纯合，会纯合，出现不出现不利的性状利的性状而造成而造成育种失败；育种失败； 近交还可能导致多基因近交还可能导致多基因之间丧失平衡，从而使之间丧失平衡，从而使高度纯化的动物高度纯化的动物对不良对不良环境的调节适应能力降环境的调节适应能力降低；低； 近交使动物失去为保持足够生物适合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，从而度所必需的最低水平的基因杂合性，从而影影响动物生长率，寿命，对疾病的感受性，生响动物生长率，寿命，对

15、疾病的感受性，生活力，体力及繁殖能力活力，体力及繁殖能力。 鉴于近交系动物具备上述特性，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。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学、实验治疗和新抗癌药物的研究等都作出重大贡献。究等都作出重大贡献。 随着生物医学科学研究的发展，已培随着生物医学

16、科学研究的发展，已培育成功各种人类疾病的动物模型，如：育成功各种人类疾病的动物模型，如：高血高血压大鼠、癫痫大鼠、糖尿病小鼠、白血病小压大鼠、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、免疫鼠，白内障小鼠、先天性肌萎缩小鼠、免疫缺陷型小鼠缺陷型小鼠等等。这些近交系动物家系清楚，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，比较理想取材方便，是进行基因连锁分析，比较理想的实验材料。的实验材料。 在某些涉及组织细胞或肿瘤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。性一致与否，是实验成败的关键。因此，

17、近交系动物成为不可缺少因此，近交系动物成为不可缺少的实验动物。的实验动物。近交系动物的保持目前最广泛采用的是建立全同目前最广泛采用的是建立全同胞亲兄妹交配核心群胞亲兄妹交配核心群保持过程中的技术问题保持过程中的技术问题选择与淘汰选择与淘汰近交系动物的生产近交系动物的生产少量生产少量生产 核心群内得到核心群内得到大量生产大量生产 红绿灯制红绿灯制二二. .封闭群封闭群( (远交群远交群) ) Closed colony or Closed colony or Outbred stockOutbred stock封闭群动物的概念封闭群动物的概念 以非近交交配方式进行繁殖以非近交交配方式进行繁殖生产

18、的一个实验动物种群，在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不从其外部引入新个体的条件下，至少连续繁殖下，至少连续繁殖4 4代以上，称代以上，称为一个封闭群，或叫远交群。为一个封闭群，或叫远交群。 封闭群可分为起源于近交系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但并不进行全同胞交配的维持群群; ; 和起源于非近交系和起源于非近交系, ,亦不进亦不进行全同胞交配的维持群两类。行全同胞交配的维持群两类。 群体世代间近交系数上升群体世代间近交系数上升率必须低于率必须低于1%1%。这类动物和这类动物和近交系不同，在动物群体内近交系不同，在动物群体内的个体之间，具有某种程度

19、的个体之间，具有某种程度的遗传学差异。的遗传学差异。 例如例如ddNddN小鼠，小鼠，WistarWistar大鼠、我国各研究单位大鼠、我国各研究单位长期自行繁殖的长期自行繁殖的KMKM小鼠、小鼠、青紫兰兔、新西兰白兔、青紫兰兔、新西兰白兔、大耳白兔等均属此类。大耳白兔等均属此类。封闭群动物的命名封闭群动物的命名 封闭群由封闭群由2-42-4个大写英文字个大写英文字母命名，种群名称前标明保持者的母命名，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，英文缩写名称，第一个字母须大写，后面的字母小写，一般不超过后面的字母小写，一般不超过4 4个个字母。保持者与种群名称之间用冒字母。保持者与种

20、群名称之间用冒号分开。号分开。 如：如：N：NIH表示美国国立表示美国国立卫生研究院（卫生研究院（N）保持的）保持的NIH封闭封闭群小鼠。群小鼠。 Ssmu:KM表示上海表示上海第二医科大学保持的第二医科大学保持的KM封闭群小鼠封闭群小鼠 。封闭群动物的遗传封闭群动物的遗传学特性及应用学特性及应用 对于封闭群的研究，无对于封闭群的研究，无论在理论上还是实践上，论在理论上还是实践上，无论在国内还是国外，都无论在国内还是国外，都落后于近交系。落后于近交系。 其原因在于封闭群是属于群其原因在于封闭群是属于群体遗传理论范畴，不仅群体遗传学体遗传理论范畴，不仅群体遗传学本身产生较晚，而且该理论又不能本身

21、产生较晚，而且该理论又不能机械地套用于封闭群。至今，对封机械地套用于封闭群。至今，对封闭群动物的研究工作几乎都局限于闭群动物的研究工作几乎都局限于实验小鼠和大鼠，且资料也甚少。实验小鼠和大鼠，且资料也甚少。1.1.基因库大，杂合率高基因库大，杂合率高 封闭群是一种长期与外界隔离，雌雄个体间能够随即交封闭群是一种长期与外界隔离，雌雄个体间能够随即交封闭群是一种长期与外界隔离，雌雄个体间能够随即交封闭群是一种长期与外界隔离，雌雄个体间能够随即交配的动物群，配的动物群，配的动物群，配的动物群，其遗传组成比较接近自然状态下的动物群体结构，具其遗传组成比较接近自然状态下的动物群体结构，具其遗传组成比较接

22、近自然状态下的动物群体结构，具其遗传组成比较接近自然状态下的动物群体结构，具有类似于人类群体遗传异质性的遗传组成。有类似于人类群体遗传异质性的遗传组成。有类似于人类群体遗传异质性的遗传组成。有类似于人类群体遗传异质性的遗传组成。其基因的杂合率较高，其基因的杂合率较高，其基因的杂合率较高，其基因的杂合率较高，个体间的基因型不一致，因此，群体基因库较近交系大。个体间的基因型不一致，因此，群体基因库较近交系大。个体间的基因型不一致，因此，群体基因库较近交系大。个体间的基因型不一致，因此，群体基因库较近交系大。2.2.群体基因频率基本保持稳定群体基因频率基本保持稳定 封闭群动物不从其外部引入新封闭群动

23、物不从其外部引入新基因，又坚持随机交配，从而使群基因，又坚持随机交配，从而使群体在群体基因频率可达到哈台体在群体基因频率可达到哈台温温伯格平衡，一定范围内保持相对稳伯格平衡，一定范围内保持相对稳定的遗传特征。定的遗传特征。 哈代哈代-温伯格平衡的数学证明温伯格平衡的数学证明配子配子精精 子子卵卵 子子基基因因AaA频频率率p0q0p0p02p0 q0aq0p0 q0q02 N 代代A基因频率为基因频率为p0，a基因频率为基因频率为q0N+1代代A基因频率为基因频率为p1，a基因频率为基因频率为q1 (P0+ q0=1)p1= p02+p0 q0 =p0（p0 + q0） = p0q1=q02+

24、p0 q0 =q0 （p0 + q0） = q0 3. 封闭群内个体间差异程度主要封闭群内个体间差异程度主要取决于其祖代起源取决于其祖代起源 鉴于封闭群动物具备上鉴于封闭群动物具备上述特性，在遗传学研究中，述特性，在遗传学研究中，常作为选择实验的基础群体，常作为选择实验的基础群体，供作某性状遗传力的研究。供作某性状遗传力的研究。封闭群动物的遗传组成具封闭群动物的遗传组成具有很高的杂合性有很高的杂合性其繁殖力和生活力较强其繁殖力和生活力较强 表现为平均胎产仔数多，胎间隔短，仔鼠离乳率高，表现为平均胎产仔数多，胎间隔短，仔鼠离乳率高，表现为平均胎产仔数多，胎间隔短，仔鼠离乳率高，表现为平均胎产仔数

25、多，胎间隔短，仔鼠离乳率高，生长快，成熟早，抗病力强，寿命长生长快，成熟早，抗病力强，寿命长生长快，成熟早，抗病力强，寿命长生长快，成熟早，抗病力强，寿命长；生产成本低，可大量供应生产成本低，可大量供应广泛用于各种预试验、学生教学和常广泛用于各种预试验、学生教学和常规的药物筛选和毒性试验中。规的药物筛选和毒性试验中。封闭群动物的保持和生产封闭群动物的保持和生产随机繁殖法随机繁殖法分组循环法分组循环法最大限度避免近交法最大限度避免近交法四四. . 重组近交系和重组近交系和重组同类系重组同类系Recombinant inbred strain Recombinant inbred strain R

26、ecombinant congenic strainRecombinant congenic strain回交和杂交的特性回交和杂交的特性1.回交回交 一种实验动物与另一一种实验动物与另一种不同遗传特性的近交系交种不同遗传特性的近交系交配获得配获得N1，N1带有带有1/2近近交系的基因组成；交系的基因组成；N1再与该再与该近交系交配得到近交系交配得到N2，N2带带有有3/4近交系的基因组成。近交系的基因组成。 如果就这样与近交系进行如果就这样与近交系进行n n次回交，按次回交，按1-1-（1/21/2）n n 的概率替的概率替换近交系的基因；经换近交系的基因；经7-87-8次回交，次回交，将能

27、得到大体上同近交系具有相将能得到大体上同近交系具有相同基因组成的新品系。同基因组成的新品系。 在非近交系动物中发在非近交系动物中发现新的突变基因时，用该现新的突变基因时，用该种交配方法，将基因导入种交配方法，将基因导入已有的近交系，比将发生已有的近交系，比将发生突变的动物培育成新的近突变的动物培育成新的近交系效率更高。交系效率更高。 2. 2.杂交杂交 就是将不同的群体或品系就是将不同的群体或品系动物进行交配。动物进行交配。 假设近交系假设近交系A的基因型为的基因型为A1/A1，B1/B1，C1/C1；近近交系交系B的基因型为的基因型为A2/A2，B2/B2，C2/C2 。两种品系内的血缘系数

28、两种品系内的血缘系数R=1；而两种品系无共同的祖先而两种品系无共同的祖先R=0。 把这两种品系进行杂交，产把这两种品系进行杂交，产生生F1的基因型是均一的的基因型是均一的A1/A2，B1/B2，C1/C2；个体各基；个体各基因位点均是杂合型，又保持了个因位点均是杂合型，又保持了个体遗传均一性，即体遗传均一性，即F1的各个体间的各个体间血缘系数血缘系数R=1；还可能出现新的；还可能出现新的遗传特性。遗传特性。 如近交系如近交系NZB和和NZW的的F1F1中发现了自中发现了自身免疫性疾病鼠。身免疫性疾病鼠。重组近交系重组近交系 重组近交系重组近交系 由两个近由两个近交系杂交后，经连续交系杂交后，经

29、连续2020代以代以上兄妹交配育成的近交系。上兄妹交配育成的近交系。重组同类系重组同类系 由两个近交系杂交后，子由两个近交系杂交后，子代与两个亲代中的一个近交系代与两个亲代中的一个近交系进行数次回交（通常回交进行数次回交（通常回交2 2次）次），再经无特殊基因选择的近亲，再经无特殊基因选择的近亲交配而育成的近交系。交配而育成的近交系。重组近交系的命名重组近交系的命名 由两个亲代近交系的缩写由两个亲代近交系的缩写名称中间加大写英文字母名称中间加大写英文字母X X命命名。由相同双亲交配育成的名。由相同双亲交配育成的一组近交系用阿拉伯数字予一组近交系用阿拉伯数字予以区分。以区分。如：由如：由BALB

30、/c与与C57BL/6杂交育成的一组近交系分别命名杂交育成的一组近交系分别命名为为CXB1、CXB2。重组同类系的命名重组同类系的命名 由两个亲代近交系的缩写名由两个亲代近交系的缩写名称中间加小写英文字母称中间加小写英文字母c c命名，其命名，其中用作回交的亲代近交系（称受中用作回交的亲代近交系（称受体近交系）在前，供体近交系在体近交系）在前，供体近交系在后。由相同双亲育成的一组同类后。由相同双亲育成的一组同类系用阿拉伯数字予以区分。系用阿拉伯数字予以区分。如：由如：由BALB/c为受体近交系，以为受体近交系，以STS为供体近交系（为供体近交系（S S），经），经2 2代回代回交育成的一组重组

31、同类系分别命名交育成的一组重组同类系分别命名为为CcS1、CcS2。 重组近交系和重组同类系的重组近交系和重组同类系的遗传学特性及应用遗传学特性及应用 重组近交系是实验动物重组近交系是实验动物近十年来遗传学的最重要发展近十年来遗传学的最重要发展成果之一。成果之一。 以两个无关的近交系进以两个无关的近交系进行杂交，产生行杂交，产生F1F1后，再兄妹后，再兄妹交配连续交配连续2020代以上育成一组代以上育成一组近交系。该组近交系既有其近交系。该组近交系既有其双亲品系的特性，又有重组双亲品系的特性，又有重组后每个重组近交系的特性。后每个重组近交系的特性。 重组近交系已广泛应用于新的多态性基重组近交系

32、已广泛应用于新的多态性基因位点和新的组织相容性位点的鉴定、多态因位点和新的组织相容性位点的鉴定、多态性位点的多效性及其连锁性的研究；还用于性位点的多效性及其连锁性的研究；还用于动物寿命、自发性和诱发性疾病的研究；动物寿命、自发性和诱发性疾病的研究； 以及生理学、药理学、形态学和行为学等方以及生理学、药理学、形态学和行为学等方面的研究。面的研究。 第二节第二节 实验动物遗传学质量控制实验动物遗传学质量控制 随着生物医学科研的发展随着生物医学科研的发展及其需要，目前世界上已培育及其需要，目前世界上已培育成功数百种近交品系和封闭群成功数百种近交品系和封闭群动物，加上不同的亚系和新建动物，加上不同的亚

33、系和新建的突变群，其种（品系）数量的突变群，其种（品系）数量愈千。愈千。在各科研或教学单位的实验动物在各科研或教学单位的实验动物饲育繁殖部门，一般都保持几个饲育繁殖部门，一般都保持几个或几十近交系。而在多个品系动或几十近交系。而在多个品系动物生产繁殖过程中，无法确保绝物生产繁殖过程中，无法确保绝对不发生计划外杂交对不发生计划外杂交。有必要进行实验动物有必要进行实验动物的遗传质量控制的遗传质量控制 科研人员都希望科研人员都希望证明各自所得到的证明各自所得到的品系动物的遗传背品系动物的遗传背景是符合标准的景是符合标准的； 生产繁殖部门希生产繁殖部门希望确证：所提供望确证：所提供的实验动物符合的实验

34、动物符合遗传控制的质量。遗传控制的质量。 当今，人类已步入当今，人类已步入2121世纪生命世纪生命科学新时代，世界范围内蓬勃发展科学新时代，世界范围内蓬勃发展新技术革命。随着各种新技术，新新技术革命。随着各种新技术，新检测方法的建立，可用于实验动物检测方法的建立，可用于实验动物遗传质量检测的新技术也越来越多。遗传质量检测的新技术也越来越多。 国际实验动物理事会国际实验动物理事会提出了实验动物质量检测提出了实验动物质量检测必须符合必须符合“4E4E原则原则”。准确准确 Exact简便简便Easy 有效有效Efficient 经济经济Economic目前常用的检测方法目前常用的检测方法 生化标生化

35、标志基因志基因位点检位点检测测 皮肤皮肤移植移植 下颌骨下颌骨形态学形态学分析分析 毛色基毛色基 因交配因交配测试等测试等实验动物的遗传质量控制的意义实验动物的遗传质量控制的意义 每个品每个品系（或系（或种群）种群）的遗传的遗传概貌；概貌； 定期进行常定期进行常规质量检测，规质量检测，证明被检动物证明被检动物质量是否符合质量是否符合遗传概貌；遗传概貌； 签发品签发品系（种系（种群）的群）的合格证合格证书。书。一一. .遗传概貌的确定遗传概貌的确定 近交系遗传概貌是指一套近交系遗传概貌是指一套生化标志基因位点生化标志基因位点, ,根据这些位根据这些位点可确切无误地判定品系点可确切无误地判定品系,

36、 ,并将并将其同其它近交品系其同其它近交品系, ,甚至可能只甚至可能只有有1-21-2个位点不同的亚系区分开个位点不同的亚系区分开来。来。 从理论上讲，遗传概貌从理论上讲，遗传概貌应至少由每条染色体的应至少由每条染色体的3 3个位个位点组成：每条染色体着丝点点组成：每条染色体着丝点相应的近端和远端各相应的近端和远端各1 1个位点个位点和中部和中部1 1个位点。个位点。 一旦确定了遗传概貌一旦确定了遗传概貌后，检测特定的染色体就后，检测特定的染色体就能够完成近交系遗传质量能够完成近交系遗传质量的判定。的判定。 在某些书上，对实验动在某些书上，对实验动物的遗传质量检测的介绍仅局物的遗传质量检测的介

37、绍仅局限于近交系动物，忽视了封闭限于近交系动物，忽视了封闭群动物同样需要遗传质量的检群动物同样需要遗传质量的检测，且其遗传概貌包括的内容测，且其遗传概貌包括的内容更多，检测的工作量更大。更多，检测的工作量更大。 国际实验动物理事会对国际实验动物理事会对封闭群实验动物遗传概貌应封闭群实验动物遗传概貌应包括的内容作出要求。包括的内容作出要求。封闭群动物遗传概貌内容封闭群动物遗传概貌内容 繁殖数据繁殖数据 整体分析整体分析胎间隔胎间隔 整体脂肪含量整体脂肪含量 成活新生数成活新生数 整体干物质含整体干物质含量量离乳仔数离乳仔数 血液学数据血液学数据幼仔体重（幼仔体重（2 2周龄）周龄） 血红细胞计数

38、血红细胞计数淘汰种鼠特点淘汰种鼠特点 血白细胞计数血白细胞计数形态测定数据形态测定数据 血红蛋白含量血红蛋白含量体长体长 血细胞比容血细胞比容体重体重 平均细胞容积平均细胞容积1111个下颌骨测量数据个下颌骨测量数据 尺骨长尺骨长 二二. .遗传质量检测方案的设计遗传质量检测方案的设计 在确定了近交系动物的遗传在确定了近交系动物的遗传概貌后，为了保证遗传质量检测概貌后，为了保证遗传质量检测的可靠和完善，又实现的可靠和完善，又实现“4E4E原则原则”，没有必要（也不可能）不停息，没有必要（也不可能）不停息的对遗传概貌中的所有位点进行检的对遗传概貌中的所有位点进行检测。测。检测方案的设计检测方案的

39、设计1.1.执行了检测方案，就能及时发现近交系动物执行了检测方案，就能及时发现近交系动物计划外的杂交。计划外的杂交。2.2.方案必须规定检测足够数量的染色体，以利方案必须规定检测足够数量的染色体，以利确定被测品系具有相同的基因型。确定被测品系具有相同的基因型。3.3.方案必须以对尽可能少的动物的检测结果，方案必须以对尽可能少的动物的检测结果，实行全同胞质量监测实行全同胞质量监测。 在实验动物国家标准在实验动物国家标准哺乳类实验哺乳类实验动物的遗传质量控制动物的遗传质量控制（GB14923-2001）中规定：中规定： 对基础群，凡在子代留有种对基础群，凡在子代留有种鼠的亲本动物都应进行检测；鼠的

40、亲本动物都应进行检测；对生产群动物每年至少进行一对生产群动物每年至少进行一次遗传质量检测，每次应采样次遗传质量检测，每次应采样6 6只。只。三三. .生化标志基因位点测试生化标志基因位点测试 当前生物化学进展，已能灵敏地测定当前生物化学进展，已能灵敏地测定蛋白质化学结构的微小差异，这些差异由蛋白质化学结构的微小差异，这些差异由遗传基因决定，是个体及品系固有的特性，遗传基因决定，是个体及品系固有的特性，可用作鉴定品系和个体的判定。可用作鉴定品系和个体的判定。 使用电泳技术显示蛋白质不同性状，使用电泳技术显示蛋白质不同性状，便能建立每一近交系独特的基因概貌。便能建立每一近交系独特的基因概貌。 如如

41、A/He小鼠的异柠檬酸小鼠的异柠檬酸脱氢酶脱氢酶Idh-1表型为表型为A型，基因型，基因型是型是a/a，在基因概貌中记为，在基因概貌中记为a；A/He小鼠的多肽酶小鼠的多肽酶Pep-3表表型为型为B型，基因型是型，基因型是b/b，在基，在基因概貌中记为因概貌中记为b。 经研究，目前实验小鼠经研究，目前实验小鼠至少有至少有6464种生化标记（同功种生化标记（同功酶或蛋白质）位点；在大鼠酶或蛋白质）位点；在大鼠近交系中，生化标记位点仅近交系中，生化标记位点仅有少量的报道。有少量的报道。 在实验动物国在实验动物国家标准家标准哺乳哺乳类实验动物的类实验动物的遗传质量控制遗传质量控制（GB14923-2

42、001） 对近交系小鼠对近交系小鼠选择位于选择位于10条染条染色体上的色体上的13个生个生化位点化位点 对近交系大鼠对近交系大鼠选择选择9个生化位个生化位点，作为生化点，作为生化标记检测。标记检测。 生化标志基因位点测试生化标志基因位点测试法是一种得到法是一种得到广泛应用广泛应用的灵敏的灵敏的遗传质量检测方法，它能证的遗传质量检测方法，它能证实近交系和确定亚系间的遗传实近交系和确定亚系间的遗传关系，具有较高的应用价值。关系，具有较高的应用价值。 该方法必须严格选择该方法必须严格选择每一种显示同功酶的缓冲每一种显示同功酶的缓冲液，电泳的温度、时间、液，电泳的温度、时间、电压和电流的最佳值。使电压

43、和电流的最佳值。使用这种方法需要一定的技用这种方法需要一定的技术和设备。术和设备。四四. .皮肤移植皮肤移植 实验证明动物具有接受或实验证明动物具有接受或排斥所植皮肤的能力。每个近排斥所植皮肤的能力。每个近交系的全部个体在遗传上高度交系的全部个体在遗传上高度纯合，所以，同品系的个体间纯合，所以，同品系的个体间能互相接受皮肤移植；而不同能互相接受皮肤移植；而不同品系的个体间植皮就会互相排品系的个体间植皮就会互相排斥。斥。 皮肤移植也是的常皮肤移植也是的常用的遗传质量检测方法，用的遗传质量检测方法，在国家推荐标准在国家推荐标准（GB/T14927.2-2001）实验动实验动物近交系小鼠物近交系小鼠

44、大鼠皮肤移大鼠皮肤移植法植法中，对该方法的基中，对该方法的基本操作步骤有详细的介绍本操作步骤有详细的介绍和规定。和规定。 小鼠和大鼠的检测中普遍采用的小鼠和大鼠的检测中普遍采用的是快速、有效的尾部皮肤移植法。是快速、有效的尾部皮肤移植法。 植皮后至少观察植皮后至少观察100100天，只有在天，只有在100100天以上植皮双方均不发生排斥，天以上植皮双方均不发生排斥，才能证实待测小鼠或大鼠的遗传纯合才能证实待测小鼠或大鼠的遗传纯合性。性。 在对已知品系检测时，在对已知品系检测时，若急性排斥占手术例数若急性排斥占手术例数30%30%，须重新考虑采样，以确，须重新考虑采样，以确认是技术性还是其他原因

45、认是技术性还是其他原因造成的结果。造成的结果。供供 体体受受 体体移植结移植结果果近交系近交系同品系同性别同品系同性别接受接受近交系近交系不同品系不同品系排斥排斥近交系近交系本品系同其他品系杂本品系同其他品系杂交交F1F1接受接受近交系近交系 同品系同品系接受接受近交系近交系 同品系同品系排斥排斥杂交杂交F F1 1F1F1亲代品系亲代品系排斥排斥杂交杂交F1F1杂交杂交F2F2接受接受杂交杂交F2F2杂交杂交F1F1排斥排斥（少数（少数接受）接受）实验动物皮肤移植规律实验动物皮肤移植规律皮肤移植法优点：皮肤移植法优点： 易掌握、高度灵敏、经济、不易掌握、高度灵敏、经济、不需昂贵设备、对植皮接

46、果的排斥或需昂贵设备、对植皮接果的排斥或接受容易判断。接受容易判断。 皮肤移植法不足皮肤移植法不足：该方法费该方法费时：为检测非时：为检测非H-2H-2组织相容性基因的差组织相容性基因的差异，需观察异，需观察100100天天后才能作出判断；后才能作出判断； 饲养植皮动物需一定饲养植皮动物需一定饲养饲养空间空间； 会出现会出现一些系技术或其他非免疫一些系技术或其他非免疫因素植皮实验失败。因素植皮实验失败。 该方法该方法不是鉴别新品系不是鉴别新品系的理的理想方法。想方法。五五. .下颌骨形态学分析下颌骨形态学分析 下颌骨形态是高度遗传的下颌骨形态是高度遗传的性状，由多态性位点确定。下颌性状，由多态

47、性位点确定。下颌骨的形态和大小在小鼠的近交系骨的形态和大小在小鼠的近交系间存在明显差异，所以，下颌骨间存在明显差异，所以，下颌骨分析是一种合理的方法分析是一种合理的方法。 该方法是一种灵敏和有效的鉴别和检测亚该方法是一种灵敏和有效的鉴别和检测亚系变异（源于遗传混杂和突变）的技术。系变异（源于遗传混杂和突变）的技术。正常环境因素及饲养管理对下颌骨形态几正常环境因素及饲养管理对下颌骨形态几乎没有什么影响，乎没有什么影响，5050日龄后下颌骨基本上不再生长，其形态日龄后下颌骨基本上不再生长，其形态也不再发生变化。也不再发生变化。 检测前，制作测量用的标准检测前，制作测量用的标准直角坐标底板，直角坐标

48、底板， 在近交系核心群在近交系核心群中随机取中随机取60日龄以上的成年雄鼠，日龄以上的成年雄鼠，每次取样每次取样1010只为只为1 1组，组，制备下颌骨制备下颌骨标本后，标本后， 在显微镜下，放大在显微镜下，放大1010倍倍测量在直角坐标底板上下颌骨测量在直角坐标底板上下颌骨1111个个形态特征参考点的距离。形态特征参考点的距离。 将所测量值的平均数将所测量值的平均数作统计分析，利用判别函作统计分析，利用判别函数确定下颌骨形态。如果数确定下颌骨形态。如果测量值集中，则表明在被测量值集中，则表明在被测小鼠间无显著的遗传差测小鼠间无显著的遗传差异。异。 下颌骨形态分析是一种灵敏、经下颌骨形态分析是

49、一种灵敏、经济、简便、可同时检验大量的遗传位济、简便、可同时检验大量的遗传位点的遗传监测方法。点的遗传监测方法。若配以扫描机将若配以扫描机将下颌骨形态扫入电脑，经下颌骨形态扫入电脑，经电脑电脑测量其测量其形态特征参考点的距离，并由电脑完形态特征参考点的距离，并由电脑完成统计分析，既可减少人为误差，还成统计分析，既可减少人为误差，还可加快统计分析的速度。可加快统计分析的速度。 六六.毛色基交配测试毛色基交配测试 小鼠毛色主要受小鼠毛色主要受A A、B B、C C三个等位基因控制，它三个等位基因控制，它们分别在不同的染色体上。们分别在不同的染色体上。 cc基因是其他毛色基因基因是其他毛色基因的上位

50、基因。白化小鼠的上位基因。白化小鼠cc等位基因是已知的，等位基因是已知的，A，B是待测基因。毛色基因交配是待测基因。毛色基因交配测试可把隐性的毛色基因显测试可把隐性的毛色基因显示出来。示出来。A-B-C-为野生色为野生色A-bbC-为桂皮色为桂皮色aaB-C-为黑色为黑色aabbC-为棕色为棕色 根据遗传学原理，被测个体与已根据遗传学原理，被测个体与已知复隐性基因个体交配，可以从知复隐性基因个体交配，可以从F F1 1的的毛色判断待测小鼠基因型；如待测小毛色判断待测小鼠基因型；如待测小鼠鼠A A、B B位点是纯合的，则杂交位点是纯合的，则杂交F1F1的毛的毛色只出现一种颜色。色只出现一种颜色。

51、 通常将通常将60-70日龄待测小日龄待测小鼠雌鼠与已知毛色基因结构鼠雌鼠与已知毛色基因结构的的DBA/2（aabbCC）雄鼠）雄鼠交配，根据杂交交配，根据杂交F1的毛色确的毛色确定待测小鼠主要毛色基因型，定待测小鼠主要毛色基因型，鉴定是否纯合。鉴定是否纯合。结果判断标准(1)F1仔鼠的毛色为同一颜色者，即可判断被测品系毛色基因纯合。(2)同窝F1仔鼠不能少于7只,每个品系每次测试,其仔鼠的观察数目不应少于10只。(3)同窝F1仔鼠内若出现两种以上毛色者即说明被测小鼠已发生基因污染和变异。“ABCD”为野生色 “AbbCD”为桂皮色 “aaBCD”为黑色 “aabbCD”为棕色； “- - cc -”为白化 完完谢谢谢谢