實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的遺傳學(xué)分類

1、第二章 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的遺傳學(xué)控制 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 近交系動(dòng)物 第三節(jié) 封閉群動(dòng)物 第四節(jié) 突變系動(dòng)物 第五節(jié) 雜交群動(dòng)物 第六節(jié) 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的遺傳學(xué)質(zhì)量監(jiān)測 第一節(jié) 概述 一、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在動(dòng)物分類學(xué)上的位置 二、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種、品種與品系的概念 三、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的遺傳學(xué)分類方法 生物系統(tǒng)分類法 ? 動(dòng)物界 ? 植物界 ? 真菌界 ? 原生生物界 ? 原核生物界 ? 病毒界 動(dòng)物分類法 以小鼠為例 ? 界（Kingdom ） 動(dòng)物界 ? 門（Phylum ）脊索動(dòng)物門 ? 綱（class）哺乳動(dòng)物綱 ? 目（order ）嚙齒目 ? 科（family ）鼠科 ? 屬（genus ）小鼠屬 ? 種（spec

2、ies ）小鼠種 常用哺乳類實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物分類學(xué)地位 目的名稱動(dòng)物名稱 貧齒目Edentata犰狳 食蟲目Insectivora刺猬、鼩鼱、鼴鼠 翼手目Chiroptera蝙蝠 靈長目Primates獼猴、狨猴、樹鼩 兔形目Lagomorpha兔、鼠兔 嚙齒目Rodentia大鼠、小鼠、豚鼠、金黃地鼠、旱獺、 黑線倉鼠、棉鼠、長爪沙鼠、 鯨目Cetacea須鯨、齒鯨、白鰭豚 食肉目Carnivore貓、犬、鼬 鰭足目Pinnipedia海豹 長鼻目Proboscidea亞洲象 奇蹄目Perissodactyla馬、驢、騾、犀牛 偶蹄目Artiodactyla牛、羊、鹿、豬 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種、品種與品系的

3、概念 ? 種（Species ）：是生物分類學(xué)上的基本單位， 由自然選擇形成。 ? 品種（Stock ）：是種以下的非自然分類單位， 由人工選擇和定向培育出來的，具有某些生物 學(xué)特性，能穩(wěn)定遺傳。 ? 品系（Strain ）：是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分類學(xué)上專用名 詞，采用一定的交配方式繁殖且祖先明確的動(dòng) 物群。 三大特征：獨(dú)特的生物學(xué)特性，相似的外貌特 性，穩(wěn)定的遺傳特性。 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的遺傳學(xué)分類方法 根據(jù)基因類型的不同，可將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分為： ? 近交系 ? 封閉群（遠(yuǎn)交系） ? 突變系 ? 雜交群 第二節(jié) 近交系動(dòng)物 ? 什么是近交？什么是近交系？ 近交是指近親交配。近親交配的形式有兄妹交配、 父女交配和母

4、子交配三種。 近交系是指采用連續(xù)全同胞兄妹交配 （brother-Sister inbreeding）20代以上，基 因型高度純合，等位基因趨于完全一致的動(dòng)物。 近交系動(dòng)物的近交系數(shù)可達(dá) 98.6% ，血緣系數(shù)達(dá) 99.6% ，個(gè)體間差異極小，用于實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好， 對各種刺激反應(yīng)均一，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確。 ? 近交系數(shù)：是指在近親交配情況下各代減少異質(zhì) 基因/增加純合基因的百分?jǐn)?shù)。 ? 近交系數(shù)的計(jì)算公式： Fn = 1 （1 F）n ?血緣系數(shù)：一個(gè)群體中個(gè)體之間基因組成的相似 程度用數(shù)值來表示。 代數(shù)F代數(shù)F 0011.908 1.25012.926 2.37513.940 3.50014.951

5、 4.59415.961 5.67216.968 6.73417.974 7.78518.979 8.82619.983 9.85920.986 10.886 近交代數(shù)與近交系數(shù)的關(guān)系 常用近交系縮寫符號 品系全稱縮寫符號 Balb/cC C57BLB C57BL/6B6 C57BL/10B10 C57BRBR C3HC3 CBACB DBA/1D1 DBA/2D2 AKRAK RR3 HRS/JHR 近交系小鼠的培育示意圖 近交后引起的變化 1近交可以降低雜合性，增加純合性 2近交可將群體分離為不同基因型的品系 3近交可引起近交衰退 亞系（Substrain)：在近交系培育和維持 過程中，由

6、于殘留雜合基因的分離、基因 突變以及在不同地區(qū)繁育而造成同一品系 內(nèi)不同分支之間在遺傳上有差異的動(dòng)物稱 為亞系。 亞系形成的原因： 1.近交40代之前，殘留雜合基因的分離 2.不同地點(diǎn)繁育100代以上，由于基因突變 3.遺傳污染后繼續(xù)近交許多代 ?支系（Subline）：通過各種非自然繁 育技術(shù)處理的品系稱之為支系。這些處 理包括： ?人工哺乳(foster on hand rearing ， fh) ?其它品系帶奶(foster nursing,f) ?受精卵移植等(embryo transfer,e) ?卵巢移植(ovary transfer,o) ?冷凍保存(cryo-preservat

7、ion,p) ? 重組近交系（recombinant inbred strain ） 由兩個(gè)近交系雜交后，再經(jīng)連續(xù)20代以 上兄妹交配培育成的近交系，稱為重組 近交系。 ? 命名：親代近交系 X 親代近交系 如：AKR X B 例如：由BALB/c 與C57BL 兩個(gè)近交系雜交育成 的一組重組近交系，分別命名為 CXB1 、 CXB2 幾種特殊類型的近交系 ?分離近交系 在近交系培育過程中，采用特定的交配方法， 以迫使其個(gè)別基因位點(diǎn)上的基因處于雜合狀態(tài)， 并能分離出在該基因位點(diǎn)上帶有不同等位基因 的兩個(gè)近交系亞系 幾種特殊類型的近交系 ? 同源突變近交系（coisogenic inbred s

8、train ） 指兩個(gè)近交系除了在一個(gè)確定位點(diǎn)等位基 因不同外，其它遺傳基因全部相同。 ? 命名：發(fā)生突變的近交系-突變基因 如：C57BL/6J-bg ? 同源導(dǎo)入近交系（Congenic inbred strain ）： 是將攜帶一個(gè)基因或基因片段的近交系動(dòng)物通 過反復(fù)多次雜交-互交導(dǎo)入到另一個(gè)近交系中而 培育成的新的近交系，該近交系與原近交系之間 的差別僅為一個(gè)基因或基因片段的不同，其它基 因基本相同。這兩個(gè)近交系互稱為同類系。 ? 命名：接受基因的近交系 .提供基因的近交系-基 因名稱 如：B10.129-H-12b 近交系保種和生產(chǎn)流程圖 B S B S B S B S 或 隨機(jī) 交

9、配 隨機(jī) 交配 核心群增殖群生產(chǎn)群 供 實(shí) 驗(yàn) 用 近交系動(dòng)物的特征 ? 1. 基因的純合性 ? 2. 遺傳的同源性 ? 3. 表現(xiàn)型的一致性 ? 4.遺傳的穩(wěn)定性 ? 4. 對外界因素的敏感性 ? 5. 遺傳特征的可辨別性 ? 6. 遺傳組成的獨(dú)特性 ? 7. 背景資料的可查性 ? 8. 國際分布的廣泛性 1）缺乏普遍性 2）對環(huán)境適應(yīng)能力差 3）產(chǎn)子數(shù)量少 4）體型小 5）維持費(fèi)用高 近交系動(dòng)物的缺點(diǎn) 1）實(shí)驗(yàn)反應(yīng)均一 2）近交系動(dòng)物個(gè)體間組織相容性一致 3）可獲得大量先天性畸形及先天性疾病 的動(dòng)物模型 4）某些近交系具有一定的自發(fā)或誘發(fā)腫 瘤發(fā)生率 近交系動(dòng)物的應(yīng)用 第三節(jié) 封閉群動(dòng)物

10、? 定義：封閉群（closed colony ）是指以非近 親交配方式進(jìn)行繁殖生產(chǎn)的一個(gè)種群，在不從 外部引入新個(gè)體的條件下，至少連續(xù)繁殖 4代 以上的動(dòng)物。 ? 遠(yuǎn)交系動(dòng)物：同一種群內(nèi)無血緣關(guān)系的個(gè)體之 間隨機(jī)交配所產(chǎn)生的后代稱為遠(yuǎn)交系。遠(yuǎn)交系 動(dòng)物的遺傳組成比較接近于自然狀態(tài)下的動(dòng)物 群體結(jié)構(gòu)。 ? 常用的遠(yuǎn)交系： 小鼠：ICR、KM 大鼠：Sprague-Dawley （SD），Wistar 有效群體大小 ? 有效群體：一個(gè)自繁殖群體中多有具有 生殖能力的雌雄個(gè)體。 ? F1=1/2Ne F1：近交系數(shù)上升率 Ne：有效群體數(shù)量 封閉群的繁殖方法 封閉群采用循環(huán)交配法。最常用的是三級循環(huán)

11、交配， 即將種群分為A、B、C組，在繁殖下一代時(shí)，把不同組 生產(chǎn)的和組合進(jìn)行交配。交配組合圖如下所示： 新 ABC BCA CAB 封閉群的特點(diǎn)及應(yīng)用 ?封閉群動(dòng)物的應(yīng)用 1、保持群體動(dòng)物基因的雜合性，因而無 近交衰退，易飼養(yǎng)、抗病力強(qiáng)、繁殖率 高、產(chǎn)仔多，廣泛用于預(yù)實(shí)驗(yàn)和學(xué)生教 學(xué) 2、具有類似于人類群體遺傳異質(zhì)性的遺 傳組成，對實(shí)驗(yàn)刺激接近自然種屬反應(yīng)， 藥物篩選和毒性試驗(yàn) ? 定義：由于自然變異或人工致突變，正常染色 體上的基因發(fā)生突變，而具有某種遺傳缺陷或 具備某種獨(dú)特的遺傳特點(diǎn)的品系稱為突變系動(dòng) 物。 ? 突變系的命名：品系全稱后加一橫線，再標(biāo)上 突變的等位基因符號（用 +表示雜和位

12、點(diǎn)）， 小寫字母表示隱性突變，大寫字母表示顯性突 變。 如：ICR-nu/nu 第四節(jié) 突變系動(dòng)物 基因突變原因 ? 自發(fā)突變 ? 誘發(fā)突變 物理因素：宇宙射線， X射線 化學(xué)致突變劑：N-乙基-N-亞硝基脲（N- ethyl-N-nitrosourea,ENU）,苯丁酸氮芥 （chlorambucil,CHL ） 基因突變的表現(xiàn)形式 實(shí)質(zhì)是基因DNA序列上堿基對發(fā)生了變化 表現(xiàn)形式： 可見突變：裸小鼠，裸大鼠 血液生化突變 致死性突變：顯性和隱性 突變系 ? 突變系的應(yīng)用 攜帶的突變基因?qū)е聞?dòng)物在某些方面的異常， 可成為醫(yī)學(xué)研究的疾病動(dòng)物模型 ? 常見的突變等位基因符號： Ca:白內(nèi)障dw:

13、侏儒癥 dy:肌失養(yǎng)癥ob:肥胖癥 nu:裸鼠 ?又稱系統(tǒng)雜交動(dòng)物，F(xiàn)1 代動(dòng)物 定義：由兩種不同的近交系雜交所繁殖的第一代雜交 動(dòng)物稱為系統(tǒng)雜交動(dòng)物，俗稱“F1” 代。 系統(tǒng)雜交動(dòng)物的雙親來自兩個(gè)不相關(guān)的近交系，它 具有以下幾種特征： 1.具有雜交優(yōu)勢，生活力和抗病力比近交系強(qiáng)。 2.各個(gè)個(gè)體的基因型相同，是其父母基因型的組合。 3.表型一致，對試驗(yàn)反應(yīng)均一。 4.具備雙親的生物學(xué)特性。 5.由于基因互作，可產(chǎn)生不同于雙親的新性狀。 6.實(shí)際應(yīng)用時(shí)具有相對固定的雜交組合，應(yīng)用廣泛， 便于國際交流。 第五節(jié)雜交群動(dòng)物 常用的系統(tǒng)雜交小鼠的組合 F1代小鼠名稱交配親代名 稱 F1代小鼠名稱交配親

14、代名稱 AKD2F1 BA2GF1 BCF1 BCBAF1 BC3F1 B6AF1 B6D1F1 CAF1 CAKF1 CBAAF1 AKRX DBA/2 C57BLX A2G C57BLXBalb /c C57BLX CBA C57BLX C3H C57BL/6 X A C57BL/6XDB A1 Balb/c X A CBA-T6D2F1 CB6F1 CCBA-T6F1 CC3F1 CD2F1 CBF1 C3BF1 C3D2F1 129B6F1-dy CBA-T6X DBA/2 Balb/cXC57BL /6 Balb/cXCBA- T6 Balb/c X C3H Balb/cX DBA/

15、2 Balb/cX C57BL C3H X C57BL C3H X DBA/2 129XC57BL/6- 第六節(jié) 遺傳學(xué)監(jiān)測 ?為什么要進(jìn)行遺傳監(jiān)測？ 1. 基因突變和遺傳漂變 2. 殘留雜合基因的分離 3. 人為造成遺傳污染 ?監(jiān)測目的 1. 近交系動(dòng)物：保證近交系動(dòng)物基因的高 度純合，淘汰各種原因引起的遺傳變異 的個(gè)體。 2. 封閉群動(dòng)物：防止群體內(nèi)個(gè)體之間發(fā)生 近交，保持整個(gè)群體各位點(diǎn)的基因頻率 穩(wěn)定在一定的范圍。 3. 突變系動(dòng)物：防止突變基因在繁殖過程 中丟失。 近交系動(dòng)物遺傳質(zhì)量監(jiān)測常用方法 原 理方法評價(jià) 形態(tài)學(xué)1.下頜骨形態(tài)分析法較復(fù)雜，需要經(jīng)過復(fù)雜計(jì)算，捕殺 大量動(dòng)物 2.毛色基因測試法簡單，但需長時(shí)間觀察 3.染色體帶紋分析法較復(fù)雜，準(zhǔn)確性較差 免疫學(xué)1.同系異體植皮法簡單，有權(quán)威性，得到結(jié)果時(shí)間長 2.H-2復(fù)合體監(jiān)測法較復(fù)雜，費(fèi)用高，準(zhǔn)確性較高 3.混合淋巴細(xì)胞培養(yǎng)較復(fù)雜，費(fèi)用高，需一定設(shè)備 生物化學(xué)生化標(biāo)記電泳法經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確性高，普遍采用 近交系動(dòng)物遺傳監(jiān)測結(jié)果的判斷與處理 檢測結(jié)果判斷處理 與標(biāo)準(zhǔn)遺傳概貌完 全一致 未發(fā)現(xiàn)遺傳變異， 遺傳質(zhì)量合格 有一個(gè)位點(diǎn)的