医学实验动物学：03-1 实验动物的遗传学控制

1、第二章 实验动物的遗传学控制,第一节 概述 第二节 近交系动物 第三节 封闭群动物 第四节 突变系动物 第五节 杂交群动物 第六节 实验动物的遗传学质量监测,第一节 概述,一、实验动物在动物分类学上的地位 在分类学上，根据动物的解剖、外形、生理生化等相似程度，在界的下面再依次分为门、纲、目、科、属、种六个基本阶元。 实验动物源于野生动物，在动物分类学上可以找到它们的位置。但是由于长期的人工饲养和定向培育，无论在遗传概貌还是生活习性上都与原型有了很大不同，特别是遗传工程动物，可以说在某种程度上是“人造动物”。,以小鼠为例 界（Kingdom） 动物界 门（ Phylum） 脊椎动物门 纲（cla

2、ss） 哺乳动物纲 目（order） 啮齿目 科（family） 鼠科 属（genus ） 小鼠属 种（species ） 小鼠种,常用哺乳类实验用动物分类学地位,二、实验动物按遗传学控制的分类方法 按遗传学控制分类，可将实验动物分为： 近交系 封闭群（远交系） 突变系 杂交群 不同类别动物其交配和保种方式不同。,第二节 近交系动物,定义：什么是近交？什么是近交系？ 近交(inbreeding)即近亲交配。从一个动物群体中有意识地选用血缘关系比较接近的雌雄个体进行交配。 近亲交配有三种形式：兄妹交配、母子交配和父女交配，最常用的形式是全同胞兄妹交配。 近交系(inbred strain）是指采

3、用连续全同胞兄妹交配（brother-Sister inbreeding）20代以上而培育成的动物。 近交系动物因其基因型高度纯合，等位基因趋于完全一致，近交系数可达98.6%，血缘系数达99.6%，个体间差异极小，因而用于实验重复性好，对各种刺激反应均一，实验结果准确。,近交系数：是指在近亲交配情况下各代减少异质基因/增加纯合基因的百分数。 近交系数的计算公式： Fn = 1 （1 F）n,血缘系数：一个群体中个体之间基因组成的相似程度用数值来表示。,（二）近交系命名 由于近交系动物品系繁多，命名颇为杂乱。国际上已规范近交系动物的命名，其规则是根据动物的来源、历史和培育经过，以一系列字母和数

4、字作为品系代码（strain code）来表示。 1.以一个或数个大写英文字母表示，如A、DBA等。 2.大写英文字母加数字命名，如C57BL、C3H。 3.用数字表示，如129、615等。 有时还标注近交代数。通常在品系代码后加括号，先写“F”，后写代数；如615(F25)表示615小鼠，近交代数为第25代。,常用近交系缩写符号,近交后引起的变化,近交可以降低基因的杂合性，增加纯合性 近交可以使突变的隐性杂合基因暴露 近交可将群体分离为不同基因型的近交品系 近交可引起近交衰退,近交系动物的特征,1. 基因的纯合性（近交系动物的每个个体） 2. 遗传组成的同源性（一个近交系动物的所有个体） 3

5、. 遗传的稳定性（所有近交系） 4.遗传组成的独特性（不同近交系比较） 5.遗传特征的可辨别性（不同近交系比较） 6.表现型的一致性（同一近交系个体间） 7. 背景资料的可查性 8. 国际分布的广泛性,1.对某一实验刺激的反应缺乏普遍性 2.对环境适应能力差 3.生长发育慢，繁殖力差,近交系动物的缺点,近交系动物的应用,应用最广泛的是近交系小鼠，其次是近交系大鼠。近交系豚鼠、兔的品系很少。 广泛应用于遗传学、免疫学和肿瘤学等研究领域。,第五节 封闭群动物,定义： 封闭群（closed colony）是指以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个种群，在不从外部引入新个体的条件下，至少连续繁殖4代以上的

6、动物。-从群体角度 远交系(Outbred stock)：同一种群内无血缘关系的个体之间随机交配所产生的后代称为远交系。-从个体角度,由于封闭群动物采用随机非近亲交配的方式，它的遗传组成比较接近于自然状态下的动物群体结构。 在引种和饲养繁殖时，应注意封闭群的“有效群体大小”。有效群体数量太小，导致该群体近交系数上升。 封闭群： 小鼠： KM、 ICR、NIH、Laca 大鼠：Sprague-Dawley（SD）、Wistar,封闭群的特点及应用,封闭群动物的特点 1.保持群体动物基因的杂合性，因而无近交衰退，易饲养、抗病力强、繁殖率高、产仔多 2.对实验刺激的反应接近自然种属的反应特点 封闭群

7、动物的应用 1.药物筛选和毒性试验 2.一般实验研究 3.广泛用于预实验和学生教学,封闭群：品系内大部分等位基因处于杂合状态，其群体基因组成占种群基因库的一部分。,近交系：品系内几乎所有等位基因处于纯合状态，其群体基因组成完全一致，占种群基因库的一小部分。,近交系和封闭群动物遗传组成的比较,同一近交系小鼠的不同个体间的等位基因都是纯合的,同一封闭群的不同个体间的等位基因大都处在杂合状态，但群体的基因频率保持相对稳定，接近种属的自然状态,定义： 由自然突变，或经人工诱导，使动物正常染色体上的基因发生突变，表现出某种遗传缺陷、或某种特异遗传性状的动物被称为突变动物。 将突变动物按照科学研究的要求进

8、行定向培育，保留其突变基因独特性状，并能稳定遗传下去成为一个品系，称为“突变系”动物。如裸鼠、糖尿病大鼠等。 突变系的命名： 品系全称后加一横线，再标上突变的等位基因符号（用+表示杂和位点），小写字母表示隐性突变，大写字母表示显性突变。 如：ICR-nu/nu,第四节 突变系,基因突变的原因 1.自发突变 频率很低 2.诱发突变 物理因素：宇宙射线、X线或线 化学因素： N-乙基-N-亚硝基脲（N-ethyl-N-nitrosourea，ENU） 引起点突变 苯丁酸氮芥（chlorambucil，CHL） 引起多位点缺失,突变系的应用 1.携带的突变基因导致动物在某些方面的异常，可成为医学研究

9、的疾病动物模型 2.遗传学研究：基因定位 3.突变的免疫缺陷动物可用于肿瘤移植研究 常见的突变等位基因符号： Ca:白内障 dw:侏儒症 dy:肌失养症 hr:无毛鼠 nu:裸鼠 rd:视网膜变性 ob:肥胖症,定义： 由两种不同的近交系杂交所繁殖的第一代杂交动物称为杂交群（Hybrid），又称为系统杂交动物，或“F1”代。 杂交群动物的双亲来自两个不相关的近交系，它具有以下几种特征： 各个个体的基因型相同，是其父母基因型的组合。 表型一致，对试验反应均一。 具有杂交优势，生活力和抗病力比近交系强。 具备双亲的生物学特性。 由于基因互作，可产生不同于双亲的新性状，,第五节 杂交群动物,国际上常用的杂交群小鼠组合,复习题,1.