1、第二章 實驗動物遺傳學(xué),本章簡要介紹了實驗動物遺傳學(xué)的基本知識，實驗動物的遺傳分類和命名方法；近交系、封閉群、雜交群動物等的基本概念及其特點。通過本章的學(xué)習(xí)，了解實驗動物遺傳學(xué)上分類和不同遺傳類別實驗動物的特點。,本章重點,1、基本概念：品種、品系、近交系動物、雜交群、雜交F1代動物、封閉群動物、亞系、支系 2、實驗動物的遺傳學(xué)分類，各類實驗動物的特點和應(yīng)用 3、作為一個品種、品系應(yīng)該具備的特點。 4、各類實驗動物的命名。,20世紀(jì)50年代，羅歇爾(Russel) 和布魯克(Bruch)： 基因型 表現(xiàn)型 演出型 動物的基因型、表現(xiàn)型、演出型與環(huán)境之間的關(guān)系模式,周圍環(huán)境,發(fā)育環(huán)境,胚胎期、哺

2、乳期,生活環(huán)境、實驗環(huán)境,生物反應(yīng)現(xiàn)象，對實驗產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng),酶、蛋白質(zhì)、動物形態(tài)、新陳代謝特征,基因、染色體、DNA及構(gòu)象,實現(xiàn)實驗動物標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)從控制 實驗動物的遺傳、微生物和寄生蟲、營養(yǎng)、環(huán)境等四方面著手。,從遺傳學(xué)角度講，實驗動物應(yīng)是具有明確遺傳背景并受嚴(yán)格遺傳控制的，屬于遺傳限定性動物。 實驗動物的遺傳背景與反應(yīng)特性是影響實驗結(jié)果的重要因素，不同遺傳背景與反應(yīng)性的實驗動物，對同一刺激有時可引出不同質(zhì)和量的反應(yīng)。,C57BL/6J小鼠照射后3m,C3H/HeN小鼠照射后3m,照射野部位出現(xiàn)脫毛和毛發(fā)變白現(xiàn)象,第一節(jié) 實驗動物的分類,一切動物的分類都離不開傳統(tǒng)的生物學(xué)分類法則。 每一種實驗動

3、物都可以在傳統(tǒng)分類法中找到自己的位置。 以大鼠為例，它屬于: 脊索動物門哺乳動物綱嚙齒目 鼠科大家鼠屬大家鼠種,界-門-綱-目-科-屬-種,一、實驗動物在動物分類學(xué)上的位置,近交系動物（Inbred strains) 相同基因型 雜交F1代動物(F1 -Hybrid) 相同基因型 封閉群動物(Closed colony) 不同基因型,遺傳特點,基因類型,二、實驗動物按遺傳學(xué)控制分類,突變系動物（mutant strain animal）,遺傳限定的動物,相同基因類型,不同基因類型,近交系,封閉群,同 源 突 變 近 交 系,同 源 導(dǎo) 入 近 交 系,分 離 近 交 系,重 組 近 交 系,雜

4、 交 F1 代,遠(yuǎn) 交 種,突 變 種,品系,品種,種(species)：是動物學(xué)分類系統(tǒng)上的基本單位。 為一群形態(tài)相似、能相互交配的自然群體，它們在生殖上與其他群體相隔離。,三、 種、品種和品系的概念,品種(stock)：是人們根據(jù)不同需要而對動物進行改良、選擇，即定向培育，并具有某種特定外形和生物學(xué)特性的動物群體，其特性能較穩(wěn)定地遺傳。 如新西蘭白兔、青紫蘭兔、日本大耳白兔。,新西蘭兔,品系(strain)：即“株”，為實驗動物學(xué)的專用名詞。指來源明確，并采用某種交配方法繁殖，而具有相似的外貌、獨特的生物學(xué)特征和穩(wěn)定的遺傳特性，可用于不同實驗?zāi)康牡膭游锶后w。 例如，C57BL/6是近交系動

5、物中的一個品系，屬低癌組、高補體活性的動物。肌萎縮癥(dystrophia muscularis)小鼠是帶有突變基因(dy/dy)的品系動物。,動物分類學(xué)中，種(species)是分類的基本單位。而實驗動物學(xué)中把同一種動物中具有不同遺傳特性的動物分成不同的品種(stock)、品系(strain)。 品種(stock)和品系(strain)是實驗動物的基本分類單位。是人工選擇的產(chǎn)物。 習(xí)慣上：近交系動物稱為品系 封閉群動物稱為品種,例如：C57BL6小鼠是近交系動物中的一個品系，KM小鼠是封閉群中的一個品種。,KM小鼠,四、作為品種、品系的條件,1. 相似的外貌特征 同一品系或品種具有相同的外貌

6、特征，如毛色。,毛色是黑色的,毛色是白色的,毛色是淡棕色的,2.獨特的生物學(xué)特性 獨特的生物學(xué)特性是一個品系、品種 存在的基礎(chǔ)。 在長期的研究過程中，在一些動物身上發(fā)現(xiàn)了所需要的不同于其他動物的生物學(xué)特性，進行定向選擇，將這些特性保留下來，成為今天為數(shù)眾多的品系、品種。每個品系、品種的生物學(xué)特性都有或多或少的差別。,例如A品系，在經(jīng)產(chǎn)鼠中高發(fā)乳腺腫瘤，對致癌物質(zhì)敏感，易產(chǎn)生肺癌，老年鼠多有腎臟病變； AKR品系自發(fā)淋巴細(xì)胞白血?。?0%-90%）；ICR品種繁殖能力強。,作為一個品系或品種，不僅要有相似的外貌特征，獨特的生物學(xué)特性，更重要的是要有穩(wěn)定的遺傳性能，即在品系、品種自群繁殖時，能將其

7、特性穩(wěn)定地傳給后代。, ,（三）穩(wěn)定的遺傳性能,如：DBA系已維持了70多年，C57BL系已維持60多年，至今仍與原品系極相似。,任何品系、品種都可追溯到其共同的祖先，并由此分支經(jīng)選育而成。任何品系、品種遺傳結(jié)構(gòu)也應(yīng)是獨特的。 例如：KM小鼠Glo1(乙二醛酶1）位點為a基因單一型，而NIH小鼠在該位點基因呈多態(tài)性分布，a、b基因頻率分別為67和33。,（四）具有共同的遺傳來源和一定的遺傳結(jié)構(gòu),KM小鼠,NIH小鼠,近交系小鼠的起源與譜系之一,1. 近交（inbreeding)： 遺傳上血緣關(guān)系較近的雌雄個體之間的近親交配。 實驗動物育種多采用兄妹交配的方法近交。 2.近交方式： 全同胞交配、

8、親子交配、半同胞、叔侄、祖孫等交配類型。 近交衰退：即近交后代出現(xiàn)生長、成活、生育、抗病適應(yīng)環(huán)境等方面的減退。,第二節(jié) 近交系動物,一、基本概念,近交衰退的表現(xiàn),由于有害隱性基因的純合，可能暴露出一些遺傳缺陷或某種疾病較高的發(fā)生率，這些特殊的生物學(xué)特征，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域非常重要。 出現(xiàn)如產(chǎn)仔數(shù)下降，母性不良等影響繁育的現(xiàn)象。 個體發(fā)育不如雜合子動物，對環(huán)境的適應(yīng)性差，使得近交系動物在飼育上存在一定的難度。,3.近交程度： 近交系數(shù) coefficient of inbreeding 根據(jù)近親交配的世代數(shù)，將基因的純化程度用百分比來表示。理論上，隨著同胞交配或親子交配世代數(shù)的增加，近交系數(shù)上升。到20

9、代時，近交系數(shù)可達98.6，雜合基因僅剩1.4。 血緣系數(shù)coefficient of relationship 群體中個體之間的基因組成的相似程度用數(shù)值來表示。 同卵孿生子之間的基因組成完全相同時，血緣系數(shù)為100。子代從雙親中獲得基因各一半，親子之間的血緣系數(shù)為50。隨著近交代數(shù)增加，血緣系數(shù)相應(yīng)不斷升高，到第20代時血緣系數(shù)可以達到99.6%。,4.近交系動物（純系動物）： 至少經(jīng)過20代以上的連續(xù)全同胞交配或親子交配培育而成，品系內(nèi)所有個體都可追溯到起源于第20代或以上代數(shù)的一對共同祖先的動物群。,近交系數(shù)達98.6%以上。,全同胞交配的近交系數(shù),世代,F,世代,F,世代,F,0,0,

10、1,25,2,37.5,3,50.0,7,78.5,8,82.6,9,85.9,10,88.6,90.8,14,95.1,15,96.1,16,96.8,17,97.4,18,97.9,19,98.3,20,98.6,5,67.2,6,73.4,12,92.5,13,94,4,59.4,11,近交系動物的命名 1952年以前沒有國際通用的近交系標(biāo)準(zhǔn)命名制度，所以往往出現(xiàn)一個品系使用多個不同的名字。一個品系從一個研究者或單位傳到另一個研究者或單位，名字往往會改變。 1952年成立了近交系小鼠標(biāo)準(zhǔn)命名委員會（CSNM），該組織定期在Mouse New Letter、Inbred Strain Mi

11、ce刊物上刊登新出現(xiàn)的近交系小鼠品系的名稱。,國際命名方法的有關(guān)規(guī)定分述如下： 近交系的命名統(tǒng)一用14個大寫英文字母來表示，如A、BA、DBA、STAR等分別表示個不同的近交系。 有些品系個大寫英文字母間加入個阿拉伯?dāng)?shù)字，書寫時要與英文字母平行，如C3H、C57BL 、C57BR等；不可用下標(biāo)形式（過去教材都用下標(biāo)）。,(3)非正規(guī)的命名，如果已廣泛為國際學(xué)術(shù)界所公認(rèn)者，可繼續(xù)沿用，如129、 101、615等品系。 (4)近交代數(shù)的表示方法 用英語字母F(Filial的縮寫)來表示如: A(F58),常用近交系的縮寫,是指育成的近交系在培育過程中，由于殘余雜合子基因的分離和基因突變的產(chǎn)生而導(dǎo)

12、致部分遺傳組成改變而形成遺傳差異的近交系動物群，稱為該品系的亞系。 亞系的分化是指一個近交系內(nèi)各個分支的動物之間已經(jīng)發(fā)現(xiàn)或十分可能存在遺傳差異。,5.亞系(substrain):,如：CBA的亞系CBA/J是有視網(wǎng)膜退變基因的，CBA/ca則沒有這種基因；兩者對放射線的敏感性不同，組織相容性也不同，至少有個5位點是不同的。,在原品系的名稱后加/，后表明亞系的符號。亞系的符號有以下3種。 數(shù)字名稱 例：DBA/1，DBA/2 用培育出亞系的研究單位或研究者的英文名稱縮寫來表示。第一個字母大寫，隨后字母小寫。例：CBA/J 當(dāng)一個保持者所保持的一個近交系具有兩個以上的亞系時，可用在數(shù)字后再加保持者

13、的縮寫英文名稱來表示亞系。 例：C57BL/6J，C57BL/10J 亞系命名方法例外情況 一些建立及命名較早，且人們所知的近交系，亞系名稱可用小寫英文字母表示。例：BALB/c、C57BR/a和C57BR/cd。,是美國杰克遜研究所的 CBA近交系的亞系。,亞系的命名,C57BL/6J,Cold Spring Harbor Laboratory 冷泉港實驗室,第57號雌鼠,Blank 黑色,Jackson實驗室,6 表示亞系,李莉培育BALBc近交系小鼠，小鼠胚胎經(jīng)冷凍并在液氮中保存10年，復(fù)蘇后移植到ICR小鼠的體內(nèi)，生出的小鼠屬于BALBc小鼠的 。 A 品系 B亞系 C支系 D 重組近

14、交系,6.支系(subline):是指經(jīng)過人工技術(shù)處理后的品系或亞系稱為支系。 當(dāng)飼養(yǎng)環(huán)境改變，或?qū)游镞M行某些技術(shù)性處理時，有可能對某些生物學(xué)特征產(chǎn)生影響；這些特征可能是遺傳的，也可能是非遺傳的。下列情況可視為支系：,（1）引種到另一實驗室。 （2）經(jīng)過某種技術(shù)處理，包括： 代乳(foster nursing，f) 受精卵或胚胎移植 (eggs of embryo transfer，e) 人工喂養(yǎng)(hand rearing，h) 卵巢移植(ovary transplant，o)、 冷凍保存(freeze preservation，p) 人工喂養(yǎng)加代乳(foster on hand-reari

15、ng，fh)。,1. 由引種形成的支系，在原品系或亞系名稱后加一斜線，斜線后標(biāo)上引種者縮寫符號，符號通常由一個大寫字母后接13個小寫字母組成，如C57BL/6J/Lac，表示保存于英國實驗動物中心的C57BL/6J的一個亞系。 2.代乳 在近交系符號后加f。例如C3Hf，即表示C3H是經(jīng)代乳寄養(yǎng)育成的支系。在f后，再加一個品系命名符號，例如C3HfC57BL，即表示C3H是用C57BL代乳后育成的支系,支系的命名,3. 受精卵或胚胎移植(eggs of embryo transfer，e)，在兩個品系的名稱符號間加e。例如：AeB，即A的受精卵移植到C57BL母鼠的子宮里。 AeC3HfBAL

16、B/c，則表示A品系胚胎移植在C3H品系母鼠的子宮里并經(jīng)BALB/c代乳后育成的支系。,3. 卵巢移植(Ovary transplant, o) 如：C3HoC57BL，表示C3H母鼠卵巢移植于C57BL。 4. 人工哺乳(Hand rearing, h) 人工哺乳用符號h表示。如DBA2h。 5.病毒的植入或清除。表示方法在近交系符號后附上一個用大寫字母表示的病毒符號并在病毒符號后接上+或號，以表示植入或清除某一個病毒，例如C3HHe-MTV+，表示純化的小鼠胸腺病毒已接種于剖腹手術(shù)取得的C3HHe品系的幼鼠。,C57BL6J小鼠品系來源 C57BL品系包括12個亞系：C57BL10J、C5

17、7BL10ScNJ、C57BL10ScSnJ、57BL10SnJ、C57BL10SxJ，C57BL10WtRkJ、C57BL6By，C57BL6ByJ，C57BL6HaJI、C57BL6JEiJ，C57BL6NJ，C57BL6J . 1921年CCLittle用Lathrop小鼠作近親培育時，用No57雄鼠和No52雌鼠交配，培育成C57。在C57中將毛色呈黑色的進行固定，培育成C57BL。 1937年Little將維持的C57BL第六組亞系定名為C57BL6，將第十組亞系定名為C57BL10，繼而分別維持至今。 1947年從Little引入到美國Jackson Lab，形成C57BL6J；

18、1951年從JacksonLab將第32代引入到NIH，形成C57BL6N亞系,二、近交系動物的特性,1. 基因純合性（近交系動物的每個個體） 在一個近交系內(nèi)所有動物的所有基因位點都是純合子。因而能繁殖出完全一致的后代。 2. 遺傳組成的同源性（一個近交系動物的所有個體） 同一近交品系內(nèi)，所有個體在遺傳上是同源的，都可追溯到一對共同祖先。所有純合基因只來源于同一祖先的拷貝，所以具有遺傳相同性。,3. 表現(xiàn)型的一致性（同一近交系個體間） 同一近交系動物，在相同環(huán)境因素的作用下，由于同基因型，其表現(xiàn)型是均一的，如血型、組織型、體重、毛色、可遺傳疾病的發(fā)病率、對藥物的反應(yīng)、甚至行為的類型等。 因此,

19、 使用較少量的近交系動物可達到生物統(tǒng)計需要的精密度。 4. 對外界因素的敏感性 近交系動物由于高度近交，某些生理功能的穩(wěn)定性降低，對外界環(huán)境因素變化的反應(yīng)更為敏感，更容易被制備為疾病模型動物。,二、近交系動物的特性,5. 遺傳特征的可辨別性（不同近交系比較） 近交系動物在遺傳上已有分型，可根據(jù)這些位點的分型很快地將兩個外貌相似的近交系分辨出來。 6. 遺傳組成的獨特性（不同近交系比較） 近交系是從原始種群中分離后純合而來的一部分，因而每個品系只攜帶該種屬基因庫中極少數(shù)部分基因，故不同近交品系之間差異較大，每個品系在遺傳上都是獨特的，故一個近交系的實驗數(shù)據(jù)往往不能直接適用于整個種屬，要泛化實驗結(jié)

20、果，則需要使用一系列不同的近交系動物 不同品系自發(fā)疾病的種類及發(fā)病率是不同的，由此可成為研究人類疾病的動物模型。,7. 分布的廣泛性 近交系動物個體具備品系的全能性，任何個體均可攜帶該品系全部基因庫，引種僅需1-2對動物，不少近交系動物已分布在世界各地。 意味著：不同地區(qū)，不同國家的科學(xué)家有可能重復(fù)或驗證已取得的理論和數(shù)據(jù)。 8. 背景資料和數(shù)據(jù)較為完善 由于近交系動物在培育和保種的過程中都有詳細(xì)記錄，加之這些動物分布廣泛，經(jīng)常使用，已有相當(dāng)數(shù)量的文獻記載著各個品系的生物學(xué)特征，這些基本數(shù)據(jù)對于設(shè)計新的實驗和解釋實驗結(jié)果提供了便利條件。,三、近親交配的意義和弊端,意 義,近親交配是實驗動物獲得

21、遺傳均一性的典型方法。,使用較少的近交系動物，即可達到統(tǒng)計學(xué)要求的精密度。,同一近交系的全部動物，在遺傳上相同，減少了表現(xiàn)型的變異。,在個體之間能互相接受皮膚和腫瘤移植。,近親交配的弊端,固定基因時，有害的隱性基因也會純合，出現(xiàn)不利的性狀而造成育種失敗；,近交可能導(dǎo)致多基因之間喪失平衡，從而使高度純化的動物對不良環(huán)境的調(diào)節(jié)適應(yīng)能力降低；,近交使動物失去為保持足夠生物適合度所必需的最低水平的基因雜合性，從而影響動物生長率，壽命，對疾病的感受性，生活力，體力及繁殖能力。生長發(fā)育慢，繁殖力差。,很多哺乳動物在親緣之間能夠相互識別。女兒在性成熟之前遠(yuǎn)離原社群，可以避免與父親交配，這就形成了熊貓社群內(nèi)防

22、止近親交配的機制。,2002年3月13日，德國波恩大學(xué)的動物學(xué)家們發(fā)布研究報告稱，蜜蜂能夠散發(fā)出一種特殊的氣味，這使得它們能夠避免近親交配和繁殖。,在澳洲，有大約1/3的純種狗由于基因上的缺陷而患有各種疾病，從癥狀程度上較輕的臍疝氣到較嚴(yán)重的眼盲和腦部疾病，所見皆見。德國狼犬罹患髖關(guān)節(jié)疾病的機率高于金獵犬；洛威拿70%也患有相同的疾病。此外，有70%的牧羊犬患有基因問題造成的眼疾，且有 10%導(dǎo)致失明，大麥町及白色牛頭犬則常有耳聾的毛病。,四、近交系動物的應(yīng)用,由于近交系動物具有諸多優(yōu)點，得到越來越廣泛的應(yīng)用。 所需動物數(shù)目較少：近交系動物個體之間極為一致，對實驗處理反應(yīng)一致，由此可以消除雜合

23、遺傳背景對實驗結(jié)果的影響，因此在實驗中，實驗組和對照組都只需少量的動物，即可獲得準(zhǔn)確的試驗結(jié)果。,1.組織移植 近交系動物個體之間組織相容性抗原一致，同性別異體組織、細(xì)胞和腫瘤移植不產(chǎn)生排斥反應(yīng)，是組織、細(xì)胞和腫瘤移植實驗中最為理想的實驗材料。 個體之間組織相容性抗原是否一致，是實驗成敗的關(guān)鍵。在這里，近交系動物成為必不可少的實驗動物。,2.制作疾病動物模型 近交系動物由于高度近交，隱性有害基因得以暴露，可以獲得大量先天性畸型及先天性疾病的動物模型。如糖尿病、高血壓等。 某些近交系自發(fā)或誘發(fā)腫瘤的發(fā)病率較高，這些品系是腫瘤病因?qū)W、腫瘤藥理學(xué)研究的重要模型。,如A系高發(fā)乳腺腫瘤，AKR高發(fā)淋巴細(xì)

24、胞白血病,3.比較遺傳學(xué)研究 多個近交系同時使用時可以分析不同遺傳組成對某項實驗的影響，或者觀察實驗結(jié)果是否具有普遍意義。,五、特殊類型的近交系動物,1、重組近交系（RI） 重組近交系(recombinant inbred strain，RI)是由兩個近交系雜交之后，經(jīng)連續(xù)20代以上全同胞兄妹交配而育成的品系，稱為重組近交系。 簡單的培育過程：兩個近交系雜交，F(xiàn)1代互交產(chǎn)生F2代，從F2中隨機選擇個體配對，連續(xù)20代以上全同胞兄妹交配。為重組近交系提供親代的兩個近交系稱為祖系。,2、重組同類系（RC） 由兩個近交系雜交后，子代與親代中的一個近交系進行數(shù)次回交，再經(jīng)不對特殊基因選擇的連續(xù)兄妹交配

25、而育成的近交系。 如CcS1-BALB/C與STS,3、同源突變近交系 是指近交系動物在某個基因座上的基因發(fā)生突變而分離出來的近交系。 兩個近交系，除了在一個指明位點等位基因不同外，其它遺傳基因全部相同。 如：DBA/Ha-D C57BL/6J-bg/bg以純合狀態(tài)保持 C57BL/6J-bg/+ 以雜合狀態(tài)保持 同源突變近交系的代數(shù)用M表示，如：C57BL/6J-bg（F58+M+F20）表示第58代發(fā)生突變后又近交了20代。,譬如，近交系小鼠129的種群中，某些個體發(fā)生了“肌萎縮癥”的隱性遺傳突變，由dy基因控制這個性狀。這個突變育成了dy的突變品系，稱為129-dy。這樣129與129-

26、dy便互交成為了同類系，因為它們兩系除dy一對等位基因之外，其他基因都基本是一致的。,4、同源導(dǎo)入近交系（同類近交系） 是通過基因?qū)?gene transfer)的方法將一個目的基因?qū)氲侥硞€近交系的遺傳基因組內(nèi)，而育成的近交系稱為同源導(dǎo)入近交系。 為目的基因提供遺傳背景的近交系稱為配系(partner strain)。提供目的基因的品系稱為供系(doner strain)。 配系必須是近交系，而供系可以是近交系也可以不是近交系。,在基因?qū)脒^程中，與目的基因緊密連鎖的其它基因也可能隨目的基因一起導(dǎo)入到近交系的遺傳基因組內(nèi)，這些隨之帶入的基因稱為乘客基因(passenger gene)。 因

27、此同源導(dǎo)入近交系不僅是目的基因與原近交系不同，而且是帶有目的基因的染色體片段的不同。 因此在實際應(yīng)用中，有必要隨時記住可能存在的乘客基因,同源導(dǎo)入近交系與同源突變近交系的不同之處在于與原近交系相比較： 同源導(dǎo)入近交系與原近交系相比較是一個染色體片段的差異。 同源突變近交系與原近交系相比是一個位點單個基因的差異。,六、國內(nèi)培育的近交系小鼠,615小鼠：用KM小鼠與前蘇聯(lián)引進的C57BL雄鼠雜交后培育的近交系。常發(fā)乳腺癌， 常發(fā)肺癌?？捎糜诎籽⊙芯亢涂拱┧幬锖Y選。,六、國外引進的近交系小鼠,BALB/c小鼠：低乳腺癌，但對致癌因子敏感，血壓偏高，有心臟損害和動脈硬化，容易飼養(yǎng)，常用于單克隆抗體和

28、免疫學(xué)研究。,C3H小鼠：野生色，為國際上使用最廣品系之一。高自發(fā)乳腺癌和肝癌，用于免疫學(xué)、腫瘤學(xué)、生理學(xué)和核醫(yī)學(xué)研究。,C57BL/6小鼠：繼人類之后第二個完成基因測序工程的哺乳動物。低乳腺腫瘤，對白血病因子和麻疹病毒敏感，有老年腎硬化癥。,常用的近交系動物,C3H小鼠,F344/N大鼠,第三節(jié) 封閉群動物,群體的概念 是指在自然條件下能夠相互交配繁殖后代共享一個基因庫的一群動物。 它可以是指生物的一個種、一個亞種、一個品系、品種或其它類群的所有成員之和。,基因頻率（gene frequency）就是在一個群體中某一種基因的數(shù)量與占據(jù)同一基因座的全部等位基因總數(shù)的比例，取值范圍在0到1之間，

29、通常寫成小數(shù)的形式 。 基因型頻率（genotype frequency）就是在二倍體的生物群體中，某一個基因座的特定基因型(如AA、Aa和aa）在其全部基因型中所占的比例，取值范圍在0到1之間，通常也寫成小數(shù)的形式。,基因頻率和基因型頻率,Hardy-Weinberg定律 在一個大的隨機交配 的群體內(nèi)，如果沒有突變， 選擇和遷移因素的干擾， 則該群體每一世代基因頻 率和基因型頻率保持不變。,一個群體既不以近交形式進行交配，也不引入任何外來血緣，在封閉條件下交配繁殖，從而保持了群體的一般遺傳特征，又具有雜合性，我們稱之為封閉群。 ICLAS（國際實驗動物科學(xué)委員會）規(guī)定，以非近親交配方式進行繁

30、殖生產(chǎn)的一個實驗動物種群，在不從外部引入新個體的條件下，至少連續(xù)繁殖4代以上的群體稱為封閉群。 封閉群可分為遠(yuǎn)交種（outbred）和突變種。,一、 封閉群（closed colony),目的是：1、整個群體盡量防止近親交配而保持著遺傳變異，也就是說保持動物個體間的雜合性；2、不引進外種，使群體遺傳特征因基因頻率不變而保持相對穩(wěn)定。也就是說保持群體的一般遺傳特性。至于個體間差異的程度因引種來源的不同而有不同，如引種于一般雜種，則個體間差異就大；如果引種于有近交歷史的動物，則個體間差異就小。,遠(yuǎn)交種：是一個長時期與外界隔離，雌雄個體之間能夠隨機交配的動物群。其遺傳組成比較接近于自然狀態(tài)下的動物群

31、體結(jié)構(gòu)。常見的遠(yuǎn)交種有： NIH小鼠、ICR小鼠、KM小鼠、LACA小鼠 Wistar大鼠、SD(Sprague-Dawley) Dunkin Harley豚鼠 新西蘭兔，日本大耳白兔等。,突變種：是指攜帶有個別突變基因的封閉群動物。突變基因可以是純合的、也可以是雜合的形式存在于群體中。 培育者除了考慮封閉群的遺傳組成之外，更加注重研究突變基因在封閉群中的保存和遺傳規(guī)律，及其應(yīng)用價值。 在封閉群內(nèi)，個體間的差異程度主要取決于其祖代來源，若祖代來自一般雜種動物，則個體差異較大，若祖代來自同一個品系的近交系動物，差異則較少。,常用的封閉群動物,SD大鼠,畢格犬,青藍紫兔,ICR小鼠,二、封閉群動物

32、的特點及應(yīng)用,1、封閉群動物避免了近親交配，具有較強的繁殖力和生活力。 廣泛應(yīng)用各種預(yù)試驗、學(xué)生教學(xué)、一般實驗。,表現(xiàn)為每胎產(chǎn)子多，胎間隔較短，仔鼠死亡率低，生長快，成熟早，壽命長，對疾病的抵抗力強。在飼養(yǎng)繁殖過程中無需詳細(xì)記錄譜系，成本低，易繁殖，可大量生產(chǎn)，充足供應(yīng)。,2、封閉群動物的遺傳組成具有很高的雜合性。,封閉群動物具有類似于人類群體遺傳異質(zhì)性的遺傳組成，因此在人類遺傳研究、藥物篩選和毒性試驗等方面起著不可替代的作用。,3、重復(fù)性差,封閉群動物群體在一定范圍內(nèi)保持相對穩(wěn)定的遺傳特征，但群體內(nèi)個體則具有雜合性，因而其反應(yīng)性有差異。所以封閉群動物實驗的重復(fù)性和一致性不如近交系好。,1.一

33、般以2-4個大寫英文字母命名，如NIH小鼠。 2.有時要標(biāo)明培育者或保持者英文名字的縮寫，并且與品種名稱用冒號隔開，種群保持者名稱為14個英文字母的縮寫，首字母大寫，其余小寫。如： N：NIH是指由美國國立衛(wèi)生研究院保存的 NIH小鼠,三、封閉群動物的命名,3.由于歷史原因已廣泛使用的封閉群動物，沿用其原來的名稱。如：Wistar大鼠，New Zealand兔。 4.突變種的命名是在封閉群命名的基礎(chǔ)上加上突變基因的符號，用連字符相連，基因符號用斜體字。如：N：NIH-nu/nu表示由美國國立衛(wèi)生研究院保存的，帶有純合裸基因的NIH小鼠。Lac:LACA-Hh/+表示英國實驗動物中心保存的帶有雜

34、合半肢畸形基因的LACA小鼠。,原則： 盡量保持封閉群動物的基因異質(zhì)性及多態(tài)性，避免近交系數(shù)隨繁殖代數(shù)增加而上升過快。 近交系數(shù)增量： F1/2N N：群體個數(shù) 國際實驗動物委員會規(guī)定封閉群每代近交系數(shù)增加量不得超過1，由F1/2N得到每代動物數(shù)量不能少于25對。 引種時，小型嚙齒類封閉群動物數(shù)不得少于25對。,四、封閉群動物的維持,第四節(jié) 雜交群動物,一、基本概念,1、雜交群動物：由不同品系或種群之間雜交產(chǎn)生的后代稱為雜交群。,2、雜交F1代動物（ F1-hybrid)： 由兩個近交系雜交生育的第一代動物。,其遺傳組成均等地來自兩個近交系，屬于遺傳均一并具有相同表現(xiàn)型的動物，是醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究

35、中所使用的相同基因型動物的一種。,兩個用于生產(chǎn)雜交F1代的近交系稱為親本品系（parental strain)， 提供雌性的為母系(maternal strain)，提供雄性的為父系(paternal strain)。 雜交F1代的遺傳組成均等地來自兩個親本品系，即每個基因位點上的兩個等位基因分別來自母系或者父系?？赡苁羌兒匣蛞部赡苁请s合基因。,雜交F1代動物雖然基因型是雜合的，但個體間的遺傳型與表現(xiàn)型都是一致的，符合實驗動物有明確遺傳背景的基本要求，在實驗研究中應(yīng)用時能獲得一致的、可重復(fù)的、正確的實驗結(jié)果。 雜交F1代動物不是一個品種或品系。為什么？,因為它不具有育種功能，不能自群繁殖出與

36、雜交F1代相同基因型的動物，如果進行自群繁殖則在F2時會發(fā)生遺傳上的性狀分離。,二、雜交F1代動物的特點,1、與近交系相比具有雜交優(yōu)勢：,近交系動物的生活力、對疾病的抵抗力、對實驗的耐受性都較差，而且較難繁殖和飼養(yǎng)，反之， F1代具有較強的生命力，對疾病的抵抗力強，壽命較長，容易飼養(yǎng)。適用于攜帶、保存某些有害基因和進行長時間的慢性致死實驗，也可作為代乳動物以及受精卵、胚胎和卵巢移植的受體。,近交系動物在遺傳上是均質(zhì)的，故可獲得精確度很高的實驗結(jié)果，在醫(yī)學(xué)研究上具有重要價值。為什么還要繁殖由兩個不同近交系進行雜交所得的F1動物呢？,2、基因型一致： 雜交群動物雖然具有雜合的遺傳組成，但個體間基因

37、是相同的，可接受個體間、親本品系細(xì)胞、組織、器官、腫瘤移植。用于免疫學(xué)、發(fā)育生物學(xué)研究。,例如在免疫學(xué)中單克隆抗體研究中,過去單克隆抗體研究一般都用BALBc品系小鼠，由此獲得的雜交瘤細(xì)胞注入該小鼠腹腔后即可產(chǎn)生腫瘤，同時產(chǎn)生高效價抗體的腹水。 現(xiàn)在大多采用BALBc AF1、 BALBc C3HF1，用F1代小鼠作單克隆抗體研究，比單獨用小鼠要好，其F1代小鼠的脾臟比同日齡BALB/c小鼠的脾臟要大。,單克隆抗體制備過程,細(xì)胞融合、篩選,足夠數(shù)量的、能產(chǎn)生特定抗體的細(xì)胞群,單克隆抗體,3、遺傳和表型的一致性： 雜交F1代的基因不是純合子，但個體間基因型是整齊一致的，遺傳性是穩(wěn)定的，表現(xiàn)型也一

38、致。故可獲得精確度很高的實驗結(jié)果，廣泛用于營養(yǎng)、藥物、病原和激素的生物學(xué)評價。,4、作為某些疾病研究的模型 NZBNZWF1是自身免疫缺陷疾病的模型，該鼠在36月齡時,大多數(shù)雌鼠會產(chǎn)生自身免疫性抗體,引起致命的免疫復(fù)合物型腎炎,是研究系統(tǒng)性紅斑狼瘡發(fā)病機理的模型； C3HIF1是肥胖病和糖尿病的模型。 此外，還常用于干細(xì)胞研究（注：胚胎干細(xì)胞=全能細(xì)胞）、移植免疫研究、細(xì)胞動力學(xué)研究。,5、采用雜交群動物所作的各種實 驗，其結(jié)果的重復(fù)性好。,6、具有親代雙親的特點。,7、國際分布廣泛： 雜交群動物已廣泛應(yīng)用于各類實驗研究，實驗結(jié)果便于國際上進行重復(fù)和交流。,四、雜交群動物在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用

39、,干細(xì)胞研究 免疫學(xué)研究 細(xì)胞動物力學(xué)研究 單克隆抗體研究,雜交群應(yīng)按以下方式命名： 雌性親代名稱在前，雄性親代名稱居后，二者之間以大寫英文字母“X”相連表示雜交。將以上部分用括號括起，再在其后標(biāo)明雜交的代數(shù)（如F1等）。 對品系或種群的名稱可使用通用的縮寫名稱。例如：（C57BL/6 DBA/2）F1 = B6D2F1,五、雜交F1代動物的命名,常見的F1代小鼠： （C57BL6DBA2）F1(B6D2F1) （AKRDBA2）F1(AKD2F1) （C57BL6C3HHe）F1(B6C3F1) （BALBcA）F1(CAF1) （C3HHeDBA2）F1(C3D2F1) （BALBc C3

40、H） F1(CC3F1),表2-3 常見小鼠雜交F1代使用頻率 雜交F1代 使用頻率 顏色 B6D2 F1 19.9 黑 BDF1 6.6 黑 NZBNZW F1 4.2 野鼠色 B6C3 F1 4.2 野鼠色 C3D2 F1 3.8 野鼠色 B6A F1 3.8 黑,注意：當(dāng)用兩個近交系雜交來生產(chǎn)F1代時，可產(chǎn)生兩種F1代，取決于母系或父系的不同。 例如用C57BL6和DBA2來生產(chǎn)F1就有兩種情況： C57BL6()DBA2() B6D2F1 DBA2()C57BL6() D2B6Fl,這兩種F1的區(qū)別在于： Y染色體：B6D2F1的雄性攜帶來自DBA2的Y染色體，而D2B6F1則攜帶來自

41、C57BL6的Y染色體； 母體因素(包括細(xì)胞質(zhì)成分、子宮環(huán)境和母乳)：B6D2F1所接受的母體因素是來自C57BL6品系，而D2B6F1所接受的母體因素是來自DBA2品系。,如果要生產(chǎn)F1動物，只能維持兩個親本近交系的存在。 如何選擇親本近交系主要取決于實驗研究對F1遺傳組成的要求。 在這個前提下，可以選擇遺傳上差異較大的品系進行雜交以提高雜交優(yōu)勢的程度。,第五節(jié) 突變系動物,一、基因突變1. 遺傳與變異是生物普遍存在的生命現(xiàn)象。2. 生物的遺傳具有保守性，子代基本上能穩(wěn)定地繼承祖先的性狀。二、突變系動物：是保持有特殊的突變基因的品系動物，正常染色體基因發(fā)生突變，并具有各種遺傳缺陷的品系動物。 如肥胖小