第五章 封闭群杂交群动物的特点

1、第四章第四章 突变系动物的突变系动物的特点及应用特点及应用第一节第一节 突变系动物的基本概念突变系动物的基本概念一、遗传与变异一、遗传与变异 遗传和变异是生物普通存在的生命现遗传和变异是生物普通存在的生命现象。虽然亲代和子代之间都有非常相似的象。虽然亲代和子代之间都有非常相似的地方，但又有些不同之处。亲子相似，叫地方，但又有些不同之处。亲子相似，叫遗传。亲子相异，叫变异。生物的遗传性遗传。亲子相异，叫变异。生物的遗传性和变异性都是由和变异性都是由DNADNA加以控制和调节的。加以控制和调节的。 二、基因突变二、基因突变基因突变是指染色体上一个位点内的基因突变是指染色体上一个位点内的遗传物质的变

2、化，或者说是遗传物质的变化，或者说是DNADNA分子上长链分子上长链中碱基对的改变，也称点突变中碱基对的改变，也称点突变。基因突变在生物界中是很普遍的，而基因突变在生物界中是很普遍的，而且突变后所出现的性状与环境条件间看不且突变后所出现的性状与环境条件间看不出对应关系。突变在自然情况下产生的，出对应关系。突变在自然情况下产生的，称为自然突变或自发突变（称为自然突变或自发突变（SpontaneouSpontaneou MutationMutation）；由人们有意识地应用一些物）；由人们有意识地应用一些物理、化学因素诱发的，则称为诱发突变理、化学因素诱发的，则称为诱发突变（Induced Mut

3、ationInduced Mutation）。突变后出现的表）。突变后出现的表现型是多种多样的。现型是多种多样的。根据突变对表现型的最明显效应，可分为：根据突变对表现型的最明显效应，可分为： 1 1可见突变（可见突变（VisbleVisble Mutation Mutation）：突变的）：突变的效应可在生物的表现型上看出来，即用肉眼效应可在生物的表现型上看出来，即用肉眼就能观察出来，如若干大体形成的变异。就能观察出来，如若干大体形成的变异。 2 2生化突变（生化突变（Biochemical MutationBiochemical Mutation）：）：突变的效应导致一个特定的生化功能的丧失

4、。突变的效应导致一个特定的生化功能的丧失。肉眼是无法予以鉴别的，一定要借助于某些肉眼是无法予以鉴别的，一定要借助于某些特殊方法来检测。特殊方法来检测。 3 3致死突变（致死突变（Lethal MutationLethal Mutation）：致死）：致死突变可分为显性致死和隐性致死。显性致突变可分为显性致死和隐性致死。显性致死在杂合态即有致死效应。而隐性致命突死在杂合态即有致死效应。而隐性致命突变较为常见，如镰形红细胞贫血症的基因变较为常见，如镰形红细胞贫血症的基因就是隐性致命突变。就是隐性致命突变。 4 4条件致命突变条件致命突变（ConditonalConditonal Lethal Le

5、thal MutationMutation）：在某些条件下是有成活的，）：在某些条件下是有成活的，而在另一些条件下是致命的。而在另一些条件下是致命的。 三、突变的机理和突变系动物三、突变的机理和突变系动物通过遗传和化学分析认识了突变型的通过遗传和化学分析认识了突变型的遗传性质，有些变化是一个碱基为另一个遗传性质，有些变化是一个碱基为另一个碱基所替代；另一个情况是插入或缺失了碱基所替代；另一个情况是插入或缺失了一个碱基，还有的变化包括许多碱基获得、一个碱基，还有的变化包括许多碱基获得、失去或重新排列等等。总之是组成基因的失去或重新排列等等。总之是组成基因的物质发生了化学变化，其变异的遗传基因物质

6、发生了化学变化，其变异的遗传基因等位点可以遗传下去。等位点可以遗传下去。突变品系，也就是指正常染色体的基突变品系，也就是指正常染色体的基因发生了变异的、具有各种遗传缺陷的动因发生了变异的、具有各种遗传缺陷的动物。物。基因突变动物在遗传学上不是一个单基因突变动物在遗传学上不是一个单独的遗传类别，它涉及近交系和封闭群两独的遗传类别，它涉及近交系和封闭群两类动物。类动物。基因突变发生在近交系即为同源突变基因突变发生在近交系即为同源突变近交系；近交系；基因突变发生在封闭群，即为封闭群基因突变发生在封闭群，即为封闭群突变种。突变种。在小鼠和大鼠中，通过自然突变和人在小鼠和大鼠中，通过自然突变和人工定向突

7、变，已培育出很多的突变系动物，工定向突变，已培育出很多的突变系动物，如目前国际上已发现的小鼠突变基因有如目前国际上已发现的小鼠突变基因有648648个，培育的突变系小鼠有个，培育的突变系小鼠有350350多个品系，大多个品系，大鼠有鼠有5050多个品系。特别如无毛、无胸腺裸多个品系。特别如无毛、无胸腺裸鼠已成为生物医学研究领域中令人注目的鼠已成为生物医学研究领域中令人注目的“宠儿宠儿”，并被广泛地应用于肿瘤等研究。，并被广泛地应用于肿瘤等研究。第二节第二节 突变品系的模型性状突变品系的模型性状模型动物模型动物 遗传突变的动物，如果能留种育成突遗传突变的动物，如果能留种育成突变品系供某项特殊研究

8、之用，这就成为很变品系供某项特殊研究之用，这就成为很有科学价值的有科学价值的“模型动物模型动物”。本世纪最先。本世纪最先而且最广泛突破的是培养了多种肿瘤的模而且最广泛突破的是培养了多种肿瘤的模型动物，为研究人类肿瘤的科学工作者提型动物，为研究人类肿瘤的科学工作者提供了极为方便而有效的研究手段。供了极为方便而有效的研究手段。有的突变品系动物与人的疾病一样或有的突变品系动物与人的疾病一样或近似，则更是最好的动物模型。如肥胖小近似，则更是最好的动物模型。如肥胖小鼠，它与人类有相似的肥胖病和糖尿病；鼠，它与人类有相似的肥胖病和糖尿病；肌肉萎缩症小鼠，它与人类有相似的肌肉肌肉萎缩症小鼠，它与人类有相似的

9、肌肉萎缩症；自身免疫小鼠，则与人类的自身萎缩症；自身免疫小鼠，则与人类的自身免疫性溶血症和红斑狼疮相似。因此，对免疫性溶血症和红斑狼疮相似。因此，对突变品系模型性状的研究对解决人类的疾突变品系模型性状的研究对解决人类的疾病将起到重要作用。病将起到重要作用。 突变品系突变品系主要表现主要表现研究应用研究应用肌萎缩症（肌萎缩症（dy）小鼠）小鼠进行性肌衰弱和广泛性的进行性肌衰弱和广泛性的肌萎缩肌萎缩肌萎缩症、肌肉营养障碍肌萎缩症、肌肉营养障碍症症肥胖症小鼠（肥胖症小鼠（ob）和大鼠）和大鼠（fa）肥胖，饮食多，血胰岛素肥胖，饮食多，血胰岛素高高肥胖症肥胖症侏儒症（侏儒症（dw）小鼠）小鼠矮小畸形、

10、短尾、短鼻、矮小畸形、短尾、短鼻、继发性粘液性水肿继发性粘液性水肿内分泌如生长素和促甲状内分泌如生长素和促甲状腺素研究腺素研究糖尿病小鼠（糖尿病小鼠（db）和大鼠）和大鼠（di）肥胖并糖尿病、高血糖、肥胖并糖尿病、高血糖、蛋白尿、烦渴蛋白尿、烦渴遗传性糖尿病遗传性糖尿病骨骼硬化症（骨骼硬化症（op）小鼠）小鼠骨质硬化，骨髓消失骨质硬化，骨髓消失人骨髓硬化症人骨髓硬化症贫血小鼠和大鼠贫血小鼠和大鼠多种贫血多种贫血贫血贫血白内障（白内障（Cat）大鼠）大鼠 白内障白内障眼科眼科第三节第三节 常用的突变品系常用的突变品系突变品系突变品系主要表现主要表现研究应用研究应用尿崩症（尿崩症（di)大鼠大鼠多

11、尿，低渗透压多尿，低渗透压遗传性下丘脑尿崩症遗传性下丘脑尿崩症血胆红素过多症（黄疸）血胆红素过多症（黄疸）（Jaudice,j）大鼠）大鼠黄疸黄疸婴儿的先天性血胆红素过婴儿的先天性血胆红素过多综合征多综合征色素瘤性视网膜炎大鼠色素瘤性视网膜炎大鼠视网膜发育后期即开始的视网膜发育后期即开始的光感受细胞的进行性丧失光感受细胞的进行性丧失人类的色素瘤性视网膜炎人类的色素瘤性视网膜炎无脾（无脾（As）小鼠）小鼠 脾脏完全缺如脾脏完全缺如脾脏功能、血吸虫病脾脏功能、血吸虫病视网膜退化（视网膜退化（rd）鼠）鼠 进行性视网膜硬化，有色进行性视网膜硬化，有色素沉着及视网膜血管闭锁素沉着及视网膜血管闭锁人类的

12、色素性视网膜炎人类的色素性视网膜炎针尾（针尾（Pt）突变鼠）突变鼠椎间盘逐龄产生快速退化椎间盘逐龄产生快速退化人类的椎间盘突出症人类的椎间盘突出症自发性高血压大鼠自发性高血压大鼠（SHR）自发性高血压自发性高血压高血压高血压癫痫突变型大鼠癫痫突变型大鼠发作癫痫发作癫痫人类癫痫病人类癫痫病多种免疫缺陷小鼠多种免疫缺陷小鼠无无T细胞或无细胞或无B细胞或无细胞或无T、B细胞或无细胞或无K细胞或无细胞或无T、B、K细胞或无巨噬细胞细胞或无巨噬细胞免疫、血液病、器官移植、免疫、血液病、器官移植、肿瘤、病毒等肿瘤、病毒等其它还有各类突变模型动物先天性畸其它还有各类突变模型动物先天性畸形、各种肾异常、巨结肠

13、小鼠、睾丸雌性化形、各种肾异常、巨结肠小鼠、睾丸雌性化或假两性畸形大鼠、隐睾症、新西兰高血压或假两性畸形大鼠、隐睾症、新西兰高血压大鼠、各种神经麻痹、各种中枢神经异常、大鼠、各种神经麻痹、各种中枢神经异常、苯丙酮酸尿症、自身免疫性疾病、无毛小鼠、苯丙酮酸尿症、自身免疫性疾病、无毛小鼠、裸小鼠、裸大鼠等。裸小鼠、裸大鼠等。第五章第五章 杂交群和封闭群动物杂交群和封闭群动物的特点及应用的特点及应用第一节第一节 杂交群动物杂交群动物（F1）的特点及应用）的特点及应用一、定义和概念一、定义和概念两个近交品系动物之间进行有计划交两个近交品系动物之间进行有计划交配所获得的仔一代动物，称之为杂交群动配所获得

14、的仔一代动物，称之为杂交群动物或杂交一代动物，简称物或杂交一代动物，简称F F1 1动物。如动物。如C C5757BL/6JBL/6J和和DBA/2DBA/2小鼠交配后培育的第一代小鼠交配后培育的第一代动物即为动物即为BDFBDF1 1或或B6D2FB6D2F1 1；C C5757L/JL/J和和A/HeA/He交配交配后的第一代动物为后的第一代动物为LAFLAF1 1等。等。 但是，必须指出，实验动物但是，必须指出，实验动物“F F1 1”与与一般遗传学上所谓的一般遗传学上所谓的F F1 1不大一样。一般的不大一样。一般的F F1 1根本就是杂种，其个体之间差异很大，根本就是杂种，其个体之间

15、差异很大，因为其亲本本身是杂种，实验动物的因为其亲本本身是杂种，实验动物的F F1 1虽虽然也是杂种，但是它们个体之间却很均一，然也是杂种，但是它们个体之间却很均一，也就是说，从遗传型上来看是异型接合体，也就是说，从遗传型上来看是异型接合体，而从它们个体与个体之间来看却大家都杂而从它们个体与个体之间来看却大家都杂得一样，所以个体与个体基本上还是相同得一样，所以个体与个体基本上还是相同的，这是由于它们的两个亲本本身就是纯的，这是由于它们的两个亲本本身就是纯种。种。所以，实验动物这种的所以，实验动物这种的F F1 1虽然遗传型虽然遗传型是杂合的，但个体间的遗传型与表现型是是杂合的，但个体间的遗传型

16、与表现型是一致的，可以适合作一般实验研究用，能一致的，可以适合作一般实验研究用，能获得正确的实验结果。但获得正确的实验结果。但F F1 1动物是不能培动物是不能培育纯系的，因为在仔二代（育纯系的，因为在仔二代（F F2 2）时，会发）时，会发生遗传上的性状分离。生遗传上的性状分离。 F F1 1动物的生产是比较简单的，采用两动物的生产是比较简单的，采用两个近交系进行杂交而得。个近交系进行杂交而得。 子代：基因型子代：基因型Aa，表现型，表现型A AAaa 精子精子 卵子卵子AA aAaAa aAaAa例如例如C C5757BLBL品系小鼠基因为隐性基因品系小鼠基因为隐性基因（a a），被毛呈黑

17、色，），被毛呈黑色，C C3 3H H品系小鼠基因为显品系小鼠基因为显性基因（性基因（A A），被毛呈野鼠色，这二者均为），被毛呈野鼠色，这二者均为纯合子，相互杂交后，纯合子，相互杂交后，F F1 1基因型和表现型均基因型和表现型均一致，但到子二代（一致，但到子二代（F F2 2）时，会发生遗传上）时，会发生遗传上的性状分离，因此不能用的性状分离，因此不能用F F1 1动物培育纯系。动物培育纯系。 在在F F1 1动物生产中，必须强调的是两个动物生产中，必须强调的是两个亲本的互交情况要表达所用品系的性别，亲本的互交情况要表达所用品系的性别，因为虽然同是用一样的两个近交系杂交，因为虽然同是用一样

18、的两个近交系杂交，由于所用的雌雄不同则由于所用的雌雄不同则F F1 1将因母体环境的不将因母体环境的不同或性染色体的不同的而有不同。同或性染色体的不同的而有不同。二、使用二、使用F F1 1动物的优点动物的优点综合起来综合起来F F1 1动物具有以下优点：动物具有以下优点： 1 1具有杂交优势，生命力强，适应性和抗具有杂交优势，生命力强，适应性和抗病力强，繁殖旺盛等优点，在很大的程度病力强，繁殖旺盛等优点，在很大的程度上可以克服因近交繁殖所引起的近交衰退上可以克服因近交繁殖所引起的近交衰退现象。现象。 2 2具有纯系动物基本相似的遗传均质性。具有纯系动物基本相似的遗传均质性。虽然它的基因不是纯

19、合子，但基因型是整虽然它的基因不是纯合子，但基因型是整齐一致的，遗传性是稳定的，表现型也一齐一致的，遗传性是稳定的，表现型也一致，因此它基本上具有近交系动物的特点。致，因此它基本上具有近交系动物的特点。 3 3对各种实验结果重复性好，精确度高。对对各种实验结果重复性好，精确度高。对长期实验的耐受性也大，而且对由于环境因长期实验的耐受性也大，而且对由于环境因素所引起变异的可能性也较纯系为小。杂合素所引起变异的可能性也较纯系为小。杂合子使隐性有害基因的作用被显性有利基因的子使隐性有害基因的作用被显性有利基因的作用所掩盖。作用所掩盖。4 4具有亲代双亲的特点。具有亲代双亲的特点。 5 5国际上分布广

20、，已广泛用于各类实验研究，国际上分布广，已广泛用于各类实验研究，实验结果便于在国际间进行重复和交流。实验结果便于在国际间进行重复和交流。 上述上述F F1 1动物的特点，说明为什么有了近动物的特点，说明为什么有了近交系动物，还要培育交系动物，还要培育F F1 1动物。动物。三、三、F F1 1动物在生物医学研究中的应用动物在生物医学研究中的应用 由于由于F F1 1动物具有与纯系动物基本相同动物具有与纯系动物基本相同的遗传均质性，又克服了纯系动物因近交的遗传均质性，又克服了纯系动物因近交繁殖所引起的近交衰退，所以受到科学工繁殖所引起的近交衰退，所以受到科学工作者的欢迎，在生物医学研究中得到广泛

21、作者的欢迎，在生物医学研究中得到广泛应用。特别是在下列一些研究课题中用得应用。特别是在下列一些研究课题中用得更多。更多。 （一）干细胞的研究（一）干细胞的研究根据目前的研究，可清楚地表明，来根据目前的研究，可清楚地表明，来自自F F1 1种小鼠正常的外周血的白细胞能够在种小鼠正常的外周血的白细胞能够在受到致死性照射的父母或非常接近的同种受到致死性照射的父母或非常接近的同种动物中种植和繁殖，使动物存活和产生供动物中种植和繁殖，使动物存活和产生供体型的淋巴细胞、粒细胞和红细胞，这证体型的淋巴细胞、粒细胞和红细胞，这证明小鼠外周血中存在干细胞。因此，明小鼠外周血中存在干细胞。因此，F F1 1动动物

22、是研究外周血中干细胞的重要实验材料。物是研究外周血中干细胞的重要实验材料。 （二）移植免疫的研究（二）移植免疫的研究F F1 1动物是进行移植物抗宿主反应良好动物是进行移植物抗宿主反应良好的实验材料。可以鉴定出免疫活性细胞去的实验材料。可以鉴定出免疫活性细胞去除是否完全。如除是否完全。如CBACBA小鼠亲代脾脏细胞经一小鼠亲代脾脏细胞经一定培养液孵育后注入定培养液孵育后注入CDFCDF1 1（DBA/2DBA/2CBACBA）小鼠的脚掌，对侧作为对照，如小鼠的脚掌，对侧作为对照，如CBACBA亲代小亲代小鼠免疫活性细胞去除干净时，则将不产生鼠免疫活性细胞去除干净时，则将不产生移植物抗宿主反应，

23、否则相反。移植物抗宿主反应，否则相反。（三）细胞动力学研究（三）细胞动力学研究如选用如选用BCFBCF1 1（CBACBAC C5757BL/6BL/6）小鼠作小肠）小鼠作小肠隐窝细胞繁殖周期实验；隐窝细胞繁殖周期实验；选用选用CDFCDF1 1（DBA/2DBA/2CBACBA）小鼠作小肠隐窝）小鼠作小肠隐窝细胞剂量存活曲线；细胞剂量存活曲线；选用选用DBFDBF1 1（C C5757BL/6JBL/6JDBA/2DBA/2）受体小鼠观）受体小鼠观察移植不同数量的同种正常骨髓细胞与脾脏表察移植不同数量的同种正常骨髓细胞与脾脏表面生成的脾结节数之间的关系等。面生成的脾结节数之间的关系等。 （四

24、）单克隆抗体研究（四）单克隆抗体研究杂交瘤合成单克隆抗体是近年来生物医杂交瘤合成单克隆抗体是近年来生物医学中一项重大的突破。采用的小鼠骨髓瘤细学中一项重大的突破。采用的小鼠骨髓瘤细胞系，一般都采用胞系，一般都采用BALB/cBALB/c品系小鼠，英国目品系小鼠，英国目前大多采用前大多采用BALB/cBALB/c和和CBACBA杂交杂交F F1 1代小鼠作单代小鼠作单克隆抗体研究，比单独用克隆抗体研究，比单独用BALB/cBALB/c小鼠要好，小鼠要好，其其F F1 1代小鼠脾脏比同日龄代小鼠脾脏比同日龄BALB/cBALB/c小鼠脾脏要小鼠脾脏要大。大。四、四、F1动物系组选择和组合形式与命名

25、动物系组选择和组合形式与命名（一）系组选择（一）系组选择F F1 1动物品质的好坏完全取决于其亲代特动物品质的好坏完全取决于其亲代特点，因此选择系组作杂交组合时应考虑以下点，因此选择系组作杂交组合时应考虑以下条件：条件： 1 1二个亲本必须都是近交品系动物，根据实二个亲本必须都是近交品系动物，根据实验要求进行有计划的杂交。验要求进行有计划的杂交。2 2具有试验研究所要求的特性品系。具有试验研究所要求的特性品系。 3 3两个品系间，具有较强的亲和力和较少的两个品系间，具有较强的亲和力和较少的异质差异。其遗传特性能表现出杂交优势，异质差异。其遗传特性能表现出杂交优势，系组合力强的品系。系组合力强的

26、品系。 4 4通过对比观察选出最理想的杂合组合。通过对比观察选出最理想的杂合组合。 因此，一定要选出最理想的杂交品系因此，一定要选出最理想的杂交品系组合，作为大量繁殖杂交组合，作为大量繁殖杂交F F1 1的双亲，这是的双亲，这是进行杂交进行杂交F F1 1繁殖的重要条件。繁殖的重要条件。如如C C3 3H H小鼠属于高发乳腺癌品系，如将小鼠属于高发乳腺癌品系，如将C C3 3H H雄鼠与雄鼠与C C5757BL/6BL/6雌鼠交配，可得到乳腺癌雌鼠交配，可得到乳腺癌发病率低的杂交发病率低的杂交F F1 1，是科学研究工作使用，是科学研究工作使用的重要动物模型。的重要动物模型。五、五、F1动物的

27、命名及要求动物的命名及要求 F F1 1动物的标志方法主要是标明杂交群动物的标志方法主要是标明杂交群亲本的性别与其品系名称，习惯上雌本先亲本的性别与其品系名称，习惯上雌本先写，雄本随其后，中间以写，雄本随其后，中间以“X”X”相连，相连，如如C C3 3H/HeJH/HeJAKR/JAKR/J，也可记为，也可记为C C3 3HAKRFHAKRF1 1或简称或简称C C3 3AKFAKF1 1；反之，如；反之，如为为AKR/JAKR/JC C3 3H/HeJH/HeJ，则记，则记为为AKCAKC3 3F F1 1。而且以上两种杂交方式由于亲本的母而且以上两种杂交方式由于亲本的母系或父系不同，可产

28、生两种杂种一代。系或父系不同，可产生两种杂种一代。习题：习题：1、近交系数和血缘系数；、近交系数和血缘系数；2、近交后引起的变化；、近交后引起的变化； 3、同源导入近交系及其命名书写方法；、同源导入近交系及其命名书写方法；4、杂交群动物（、杂交群动物（F1）及其优点；）及其优点；第二节第二节 封闭群动物的特点及应用封闭群动物的特点及应用一、定义和和概念一、定义和和概念封闭群动物是指一个种群在五年以上封闭群动物是指一个种群在五年以上既不以近交形式进行交配，也不从外部引既不以近交形式进行交配，也不从外部引进新种，仅在封闭条件下的一定群体中进进新种，仅在封闭条件下的一定群体中进行随机交配繁殖的动物群

29、。行随机交配繁殖的动物群。目的是：目的是：1、整个群体尽量防止近亲交配而保持着遗、整个群体尽量防止近亲交配而保持着遗传变异，也就是说保持动物个体间的杂合传变异，也就是说保持动物个体间的杂合性；性；2、不引进外种，使群体遗传特征因基因频、不引进外种，使群体遗传特征因基因频率不变而保持相对稳定。也就是说保持群率不变而保持相对稳定。也就是说保持群体的一般遗传特性。体的一般遗传特性。至于个体间差异的程度因引种来源的至于个体间差异的程度因引种来源的不同而有不同，如引种于一般杂种，则个不同而有不同，如引种于一般杂种，则个体间差异就大；如果引种于有近交历史的体间差异就大；如果引种于有近交历史的动物，则个体间

30、差异就小。动物，则个体间差异就小。由于封闭群体本身的特点，加上客观由于封闭群体本身的特点，加上客观上具有各种各样的相似存在形式，就使封上具有各种各样的相似存在形式，就使封闭群这个概念很混乱。有人叫闭群这个概念很混乱。有人叫“非近交非近交群群” ” ，有人叫，有人叫“非近交系非近交系” ” ，甚至有人，甚至有人叫叫“远交系远交系” ” 或或“远交动物远交动物” ” 。实际上。实际上这些叫法并不是指真正的这些叫法并不是指真正的“封闭群封闭群”，而，而只是通常供应使用的、保持于各种饲养系只是通常供应使用的、保持于各种饲养系统的非近交群体而已。特别是统的非近交群体而已。特别是“远交远交”一一词很容易使

31、人理解为遗传学上的词很容易使人理解为遗传学上的“异系交异系交配配”。因为因为“远交远交”在遗传学上是指遗传上在遗传学上是指遗传上不相关的动植物的杂交，或没有相近亲缘不相关的动植物的杂交，或没有相近亲缘关系的不同家系的两个个体的交配，甚至关系的不同家系的两个个体的交配，甚至把不同特种、不同变种的交配都看作是异把不同特种、不同变种的交配都看作是异系交配。而实验动物的封闭群，其个体之系交配。而实验动物的封闭群，其个体之间并不是没有亲缘关系，甚至是很亲近的间并不是没有亲缘关系，甚至是很亲近的或有一定的近交。或有一定的近交。所以封闭群不应叫成上述这些名称，所以封闭群不应叫成上述这些名称，它们之间更不能划

32、等号。它们之间更不能划等号。二、封闭群的分类二、封闭群的分类封闭群按其来源和遗传背景不同，可分为封闭群按其来源和遗传背景不同，可分为以下两大类：以下两大类：1 1来源于近交系的繁殖群及其子代，不用来源于近交系的繁殖群及其子代，不用兄妹交配方式保种进行生产的实验动物。兄妹交配方式保种进行生产的实验动物。2 2来源于非近交系，不是以培育近交系为来源于非近交系，不是以培育近交系为目的而生产的实验动物群。目的而生产的实验动物群。上述两种封闭群，除了在选择时应考上述两种封闭群，除了在选择时应考虑繁殖力外，均不采用特殊的淘汰方法进虑繁殖力外，均不采用特殊的淘汰方法进行选种。行选种。 三、封闭群动物的应用三

33、、封闭群动物的应用 目前国内外实验动物的使用，以小鼠目前国内外实验动物的使用，以小鼠为例，大部分是近交系和封闭群。而从使为例，大部分是近交系和封闭群。而从使用量上来看封闭群远远超过近交系，这是用量上来看封闭群远远超过近交系，这是因为近交品系繁多，又不易大量生产，往因为近交品系繁多，又不易大量生产，往往仅适用设备条件较好的研究机构或专门往仅适用设备条件较好的研究机构或专门科技人员亲自保种使用，大大限制了其使科技人员亲自保种使用，大大限制了其使用范围。用范围。而封闭群因为有杂合子并避免了近交，而封闭群因为有杂合子并避免了近交，故能保持相当程度的杂合性，从而避免了故能保持相当程度的杂合性，从而避免了

34、近交衰退的出现。所以，其生活力、生育近交衰退的出现。所以，其生活力、生育力都比近交系强，具有繁殖率高等遗传学力都比近交系强，具有繁殖率高等遗传学的特点，因此封闭群动物可以大量生产，的特点，因此封闭群动物可以大量生产，广泛应用于如人类遗传、药物筛选、毒物广泛应用于如人类遗传、药物筛选、毒物试验、生物制品和化学制品的鉴定等生物试验、生物制品和化学制品的鉴定等生物医学的多个领域。医学的多个领域。例如例如ddNddN小鼠、小鼠、NIHNIH小鼠小鼠、LACALACA小鼠、小鼠、WistarWistar大鼠、大鼠、SDSD大鼠以及目前各研究所长大鼠以及目前各研究所长期自行繁殖的瑞士种小鼠、青紫兰兔、新期

35、自行繁殖的瑞士种小鼠、青紫兰兔、新西兰白兔、大耳白兔、豚鼠等均属此类。西兰白兔、大耳白兔、豚鼠等均属此类。这类动物在生物制品和化学药品的鉴这类动物在生物制品和化学药品的鉴定上，其反应稳定性远远优于市售动物，定上，其反应稳定性远远优于市售动物，特别是作为热源质试验的家兔更为明显。特别是作为热源质试验的家兔更为明显。封闭群动物中有的可能有近亲关系，封闭群动物中有的可能有近亲关系，有的可能没有，而保持一定的遗传差异。有的可能没有，而保持一定的遗传差异。因而对各种刺激的反应有强一些的，也有因而对各种刺激的反应有强一些的，也有低一些的，个体间的重复性和一致性没有低一些的，个体间的重复性和一致性没有近交系

36、、杂交近交系、杂交F F1 1动物好，但其平均的反应性动物好，但其平均的反应性有一定稳定性，故要观察筛选某一药物的有一定稳定性，故要观察筛选某一药物的初步疗效时，封闭群动物就可以反映综合初步疗效时，封闭群动物就可以反映综合的平均疗效。的平均疗效。四、培育方法及注意事项四、培育方法及注意事项封闭群动物的培育方法较为简单，只封闭群动物的培育方法较为简单，只要不引进新品种，让其自行繁殖就可以，要不引进新品种，让其自行繁殖就可以，当然要避免近亲繁殖。但是长期保持一个当然要避免近亲繁殖。但是长期保持一个封闭群就必须要控制各种条件，采取一定封闭群就必须要控制各种条件，采取一定的措施。保持封闭群的主要目的的

37、是为了的措施。保持封闭群的主要目的的是为了减少群体内的遗传变异，使整个群体的性减少群体内的遗传变异，使整个群体的性状、特征能持续稳定不变，而且不产生性状、特征能持续稳定不变，而且不产生性质不同（变异）的个体或小群体。培育时质不同（变异）的个体或小群体。培育时应注意下列规则：应注意下列规则：（一）群体封闭后应维持五年以上（一）群体封闭后应维持五年以上把小鼠封闭时间定为五年的理由是：把小鼠封闭时间定为五年的理由是：假如将两个近交系进行交配，培育出假如将两个近交系进行交配，培育出一个新的群体（杂交群）。把其中一个近一个新的群体（杂交群）。把其中一个近交系的基因型假定为交系的基因型假定为A/AA/A，

38、另一近交系为，另一近交系为a/aa/a，则两者杂交以后所产生的，则两者杂交以后所产生的F F1 1基因型必基因型必定是定是A/aA/a，然后让，然后让F F1 1进行随机交配，从理论进行随机交配，从理论上讲上讲，F F2 2代基因型分离的比例代基因型分离的比例A/AA/A为为25%25%，A/aA/a为为50%50%，a/aa/a为为25%25%。再让。再让F F2 2进行随机交进行随机交配，生下配，生下F F3 3，其基因型的比例应该和，其基因型的比例应该和F F2 2一一样，不发生变化。样，不发生变化。亲代亲代 A a F1 Aa Aa F2 AA Aa aa F3 AA AA Aa aa

39、 aa F4 AA AA AA Aa aa aa aa但实际情况不会如此准确，因为还有但实际情况不会如此准确，因为还有其它许多因素（如繁殖率的高低）的影响，其它许多因素（如繁殖率的高低）的影响，假如具假如具a/aa/a基因型的个体比基因型的个体比A/AA/A及及A/aA/a基因型基因型的个体繁殖率低的个体繁殖率低1/21/2的话，此时这三种基因的话，此时这三种基因型出现的频率就各不相同，即随着代数的型出现的频率就各不相同，即随着代数的增加，增加，a/aa/a型频率逐代减少，而型频率逐代减少，而A/AA/A型的频型的频率则逐代增加，也就是说，在起初率则逐代增加，也就是说，在起初1010代代（从（

40、从1 11010代），各基因型频率，都有变化，代），各基因型频率，都有变化，达到达到1515代后才趋于稳定。代后才趋于稳定。 不同繁殖率基因型个体的基因型频率变化不同繁殖率基因型个体的基因型频率变化 在在A/AA/A为为25%25%，A/aA/a为为50%50%，a/aa/a为为25%25%的群体中的群体中a/aa/a的的繁殖率为繁殖率为A/AA/A和和A/aA/a的的1/21/2时，各基因型频率的变化。时，各基因型频率的变化。 以小鼠为例，一年大约繁殖以小鼠为例，一年大约繁殖3 3代，要达代，要达到到1515代，就需要代，就需要5 5年时间。因此，年时间。因此，5 5年确定年确定为小鼠封闭群

41、的最低年限。但这种年限只为小鼠封闭群的最低年限。但这种年限只能用之于小鼠，如豚鼠（能用之于小鼠，如豚鼠（1515年）和兔（年）和兔（1818年）等世代间隔长，封闭群达到稳定的年年）等世代间隔长，封闭群达到稳定的年数，就比小鼠的更长了。数，就比小鼠的更长了。 （二）防止产生群体内的隔离状态（二）防止产生群体内的隔离状态封闭群体，不要在隔离状态下进行繁殖封闭群体，不要在隔离状态下进行繁殖（交配）。上面所讲的是随机交配时的情况。（交配）。上面所讲的是随机交配时的情况。如果交配不随机（隔离饲养），而是兄弟姐妹如果交配不随机（隔离饲养），而是兄弟姐妹之间交配，则该封闭群就会分化为许多近交系，之间交配，则

42、该封闭群就会分化为许多近交系，从而使该群体的基因型结构发生变化，结果不从而使该群体的基因型结构发生变化，结果不但破坏了封闭群固有的遗传结构，而且将使封但破坏了封闭群固有的遗传结构，而且将使封闭群分化成几个近交系，如近交系之间再进行闭群分化成几个近交系，如近交系之间再进行杂交，虽可提高该群体的繁殖率，可是封闭群杂交，虽可提高该群体的繁殖率，可是封闭群原有的特点将因此丢失。原有的特点将因此丢失。假如将某封闭群分在两个饲养间饲养，假如将某封闭群分在两个饲养间饲养，各饲养间又独立地自行保种，这样就使群各饲养间又独立地自行保种，这样就使群体有效大小减少一半，随之近交系数也将体有效大小减少一半，随之近交系

43、数也将提高，从而在这两个饲养间产生基因结构提高，从而在这两个饲养间产生基因结构（型）变化的可能性也就大了。如果经过（型）变化的可能性也就大了。如果经过若干代之后就会变成两个完全不同的封闭若干代之后就会变成两个完全不同的封闭群。群。（三）（三）“群体有效大小群体有效大小”应保持在应保持在5050只以只以上上 当采用以上生产方式时，应特别注意当采用以上生产方式时，应特别注意种群繁殖场的种群繁殖场的“群体有效大小群体有效大小”，要达到，要达到足够大。如果封闭群过小，必然引起群体足够大。如果封闭群过小，必然引起群体内近交系数上升，这是与封闭群的性质所内近交系数上升，这是与封闭群的性质所不相容的，是封闭

44、群最忌讳的。如群体只不相容的，是封闭群最忌讳的。如群体只有雌雄两只组成，就只能进行兄妹交配，有雌雄两只组成，就只能进行兄妹交配，结果会育成近交系。结果会育成近交系。下面的公式用以计算下面的公式用以计算“群体有效大小群体有效大小”与群体近交系数上升率之间的关系，也就与群体近交系数上升率之间的关系，也就是说只要进行随机交配，两者之间的关系是说只要进行随机交配，两者之间的关系可用下列公式计算：可用下列公式计算： F=1/2NeF=1/2Ne F:F:近交系数的上升率近交系数的上升率 NeNe：群体的有效大小：群体的有效大小 由此公式我们可以看出，由此公式我们可以看出，NeNe越大，则越大，则F F就

45、越小。在封闭群的规定中，近交系数就越小。在封闭群的规定中，近交系数的上升率（的上升率（F F）不得超过）不得超过1%1%。也就是说只在一般群体中，近交系数也就是说只在一般群体中，近交系数的上升率（的上升率（F F）等于）等于1%1%时，群体的有效大时，群体的有效大小（小（NeNe）恰好是）恰好是5050。 “ “群体的有效大小群体的有效大小”被定为被定为5050。 F=1/2NeF=1/2Ne 1% = 1/2Ne 1% = 1/2Ne Ne Ne = 50= 50( (四四) )不要用人为淘汰的方式选种不要用人为淘汰的方式选种所谓人为淘汰的方式选种，是把基因所谓人为淘汰的方式选种，是把基因决

46、定的性状引向特定方向，结果使群体内决定的性状引向特定方向，结果使群体内基因结构发生变化。因此，在封闭群中，基因结构发生变化。因此，在封闭群中，原则上绝对不允许进行淘汰式选种。原则上绝对不允许进行淘汰式选种。 第六章第六章 实验动物微生物控制实验动物微生物控制的特点及应用的特点及应用按对微生物的控制的程度，可以将实按对微生物的控制的程度，可以将实验动物分为五类，即：验动物分为五类，即：（）无菌动物（）无菌动物（GFGF）；）；（）悉生动物（）悉生动物（GNGN）；）；（）无特定病原体动物（）无特定病原体动物（SPFSPF）；）；（）清洁动物（）清洁动物（CLCL） ；（5 5 ）普通动物（）普通

47、动物（CVCV）。）。近交系动物遗传均一、个体差异小、近交系动物遗传均一、个体差异小、实验结果比较准确。但是只从遗传上加以实验结果比较准确。但是只从遗传上加以控制，如不进行微生物控制，没有排除自控制，如不进行微生物控制，没有排除自然感染的微生物和寄生虫的影响，实验结然感染的微生物和寄生虫的影响，实验结果仍可能不准确。因此，在精度要求高的果仍可能不准确。因此，在精度要求高的实验中，无菌动物、悉生动物和无特殊病实验中，无菌动物、悉生动物和无特殊病原体动物就成了理想的实验动物。原体动物就成了理想的实验动物。 种种 类类饲养方法饲养方法说说 明明附附 记记 无菌动物无菌动物隔离系统隔离系统以封闭的无菌

48、技术取得，用以封闭的无菌技术取得，用现有方法不能检出任何微生现有方法不能检出任何微生物和寄生虫的动物物和寄生虫的动物无法检出任无法检出任何生命体何生命体悉生动物悉生动物隔离系统隔离系统确知所带的微生物丛（植物确知所带的微生物丛（植物的和动物的）经特殊饲养的和动物的）经特殊饲养确知所带有确知所带有的微生物的微生物 SPF动物动物屏障系统屏障系统没有指定的致病性微生物和没有指定的致病性微生物和寄生虫的动物寄生虫的动物 确知不带有确知不带有的微生物的微生物 清洁动物清洁动物半屏障系统半屏障系统除普通动物要求外，没有对除普通动物要求外，没有对动物危害大和对研究干扰大动物危害大和对研究干扰大的微生物的微

49、生物确知不带有确知不带有的微生物的微生物 普通动物普通动物开放系统开放系统不得带有主要人畜共患和烈不得带有主要人畜共患和烈性传染病病原体的动物性传染病病原体的动物对微生物带对微生物带有情况不明有情况不明确确按微生物控制程度的实验动物分类原则按微生物控制程度的实验动物分类原则第一节第一节 无菌动物无菌动物 一、无菌动物的基本概念一、无菌动物的基本概念所谓无菌动物，就是指在机体的任所谓无菌动物，就是指在机体的任何部位均检不出任何活的微生物和寄生虫何部位均检不出任何活的微生物和寄生虫的动物。的动物。无菌动物的无菌动物的“菌菌”主要是指细菌，主要是指细菌，而严格来说，还包括真菌、立克次氏体、而严格来说

50、，还包括真菌、立克次氏体、支原体和病毒等微生物及各种寄生虫。支原体和病毒等微生物及各种寄生虫。用大量抗菌素可以使普通动物暂时用大量抗菌素可以使普通动物暂时无菌，但是这种动物不是无菌动物。因为无菌，但是这种动物不是无菌动物。因为这种无菌状态往往是一过性的，某些残存这种无菌状态往往是一过性的，某些残存的细菌在适当的条件下又会在体内增殖。的细菌在适当的条件下又会在体内增殖。即使能把体内细菌全部杀死，它们即使能把体内细菌全部杀死，它们给动物造成的影响却是无法消除的，例如：给动物造成的影响却是无法消除的，例如：特异性抗体的存在、单核吞噬细胞系统的特异性抗体的存在、单核吞噬细胞系统的活化、某些组织或器官的

51、病理变化等。活化、某些组织或器官的病理变化等。因此，无菌动物必须是生来就无菌因此，无菌动物必须是生来就无菌的动物。的动物。现在无菌动物的品种已经很多，不仅现在无菌动物的品种已经很多，不仅小鼠、大鼠、豚鼠和家兔等小动物已有无小鼠、大鼠、豚鼠和家兔等小动物已有无菌动物，而且狗、猫、猴、猪、山羊、绵菌动物，而且狗、猫、猴、猪、山羊、绵羊和牛等大动物以及鸡、火鸡、鹌鹑、青羊和牛等大动物以及鸡、火鸡、鹌鹑、青蛙、蛇甚至蚕、苍蝇、白蚁等也都有了无蛙、蛇甚至蚕、苍蝇、白蚁等也都有了无菌动物。这些都是为了适应科学发展的需菌动物。这些都是为了适应科学发展的需要而培育的，其中的小鼠、大鼠、豚鼠，要而培育的，其中的

52、小鼠、大鼠、豚鼠，国外一些发达国家已能大量生产，并比较国外一些发达国家已能大量生产，并比较方便地应用于日常研究中了。方便地应用于日常研究中了。三、无菌动物的特征三、无菌动物的特征只要饲料配备适当，无菌动物发育正只要饲料配备适当，无菌动物发育正常，外观和普通动物相同，但是其机能、常，外观和普通动物相同，但是其机能、结构和普通动物有很大的不同。结构和普通动物有很大的不同。无菌动物的形态特征无菌动物的形态特征系系 统统改改 变变消化系统消化系统盲肠肥大，肠壁菲薄，常因盲肠扭转或肠壁破盲肠肥大，肠壁菲薄，常因盲肠扭转或肠壁破裂而死亡。肠粘膜绒毛增多。肝脏重量下降。裂而死亡。肠粘膜绒毛增多。肝脏重量下降

53、。血液循环系统血液循环系统心脏相对缩小。白细胞数少，数值恒定。心脏相对缩小。白细胞数少，数值恒定。免疫系统免疫系统脾脏缩小，无二级滤泡，网状内皮细胞功能降脾脏缩小，无二级滤泡，网状内皮细胞功能降低，胸腺内以小淋巴细胞为主，吞噬细胞内泡低，胸腺内以小淋巴细胞为主，吞噬细胞内泡状结构和溶酶体少，胸腺和淋巴结处于功能不状结构和溶酶体少，胸腺和淋巴结处于功能不活跃状态活跃状态无菌动物的功能特征无菌动物的功能特征功功 能能改改 变变免疫功能免疫功能吞噬细胞系统、淋巴组织发育不良，淋巴小结吞噬细胞系统、淋巴组织发育不良，淋巴小结内缺乏生发中心，产生丙种球蛋白的能力很弱，内缺乏生发中心，产生丙种球蛋白的能力

54、很弱，血清抗体水平低，免疫功能处于原始状态，应血清抗体水平低，免疫功能处于原始状态，应答速度慢，过敏反应和排异反应及自身免疫现答速度慢，过敏反应和排异反应及自身免疫现象消失或减弱象消失或减弱生长率生长率因种属而不同。无菌鸟类生长率升高，大小鼠因种属而不同。无菌鸟类生长率升高，大小鼠无变化；豚鼠和兔生长率变慢，因无菌不能帮无变化；豚鼠和兔生长率变慢，因无菌不能帮助消化纤维素所致助消化纤维素所致生殖生殖大鼠和小鼠繁殖率高；豚鼠及兔繁殖力低，大鼠和小鼠繁殖率高；豚鼠及兔繁殖力低，代谢代谢肠管对水的吸收率低，代谢周期比普通动物长。肠管对水的吸收率低，代谢周期比普通动物长。 营养营养体内不能合成维生素体

55、内不能合成维生素B和和K，故易缺乏，故易缺乏抗辐射能力抗辐射能力抗辐射能力增强，受辐射后存活时间较长抗辐射能力增强，受辐射后存活时间较长寿命寿命无菌动物比普通者长寿无菌动物比普通者长寿四、无菌动物的应用四、无菌动物的应用1 1、在微生物研究中的应用：、在微生物研究中的应用：某些疾病的病原研究；某些疾病的病原研究；微生物间的拮抗作用；微生物间的拮抗作用；病毒病的研究；病毒病的研究； 细菌学研究：如霍乱弧菌、福氏痢疾杆菌；细菌学研究：如霍乱弧菌、福氏痢疾杆菌；真菌感染研究；真菌感染研究；原虫感染研究。原虫感染研究。2 2、在免疫学研究中的应用：、在免疫学研究中的应用：无菌动物血中无特异性抗体，很适

56、合于各种无菌动物血中无特异性抗体，很适合于各种免疫现象的研究；免疫现象的研究；3 3、在放射医学研究中的应用；、在放射医学研究中的应用；4 4、在营养代谢研究中的应用；、在营养代谢研究中的应用；5 5、在胆固醇代谢研究中的应用；、在胆固醇代谢研究中的应用；6 6、在毒理学研究中的应用；、在毒理学研究中的应用；7 7、在肿瘤研究中的应用；、在肿瘤研究中的应用；8 8、在老年病学研究中的应用；、在老年病学研究中的应用；9 9、在宇航学研究中的应用；、在宇航学研究中的应用；1010、在寄生虫研究中的应用；、在寄生虫研究中的应用；1111、在口腔医学研究中的应用、在口腔医学研究中的应用。健康动物处死健

57、康动物处死浸在浸在3737灭菌液中送进无菌隔离器灭菌液中送进无菌隔离器剖腹手术切除子宫剖腹手术切除子宫将子宫浸消毒液即送到另一只隔离器中将子宫浸消毒液即送到另一只隔离器中切开子宫取胎，切开子宫取胎，用灭菌纱布揩拭仔体并电刀断脐用灭菌纱布揩拭仔体并电刀断脐放入隔离器内人工喂乳或保姆代养。放入隔离器内人工喂乳或保姆代养。五、无菌动物技术五、无菌动物技术而豚鼠因在一定程度上能自力饮乳，而豚鼠因在一定程度上能自力饮乳，故人工哺乳较容易。另外，禽类、鱼类、故人工哺乳较容易。另外，禽类、鱼类、昆虫类等，因是在卵中无菌的前提下作出昆虫类等，因是在卵中无菌的前提下作出的，故用药物将卵周围灭菌后移入灭菌隔的，故

58、用药物将卵周围灭菌后移入灭菌隔离器内使其孵化即可，而且，这些动物，离器内使其孵化即可，而且，这些动物，一般在出生后就能自力采食，故较易育成。一般在出生后就能自力采食，故较易育成。 无菌动物的理论基础和实践依据在于胎盘无菌动物的理论基础和实践依据在于胎盘屏障和屏障观念，根据这个基础开展了无屏障和屏障观念，根据这个基础开展了无菌动物工作。在无菌条件下取仔，一切操菌动物工作。在无菌条件下取仔，一切操作在无菌隔离器内进行。作在无菌隔离器内进行。 塑料无菌隔离器塑料无菌隔离器大小为大小为1.80米米0.65米米0.5米米第二节第二节悉生动物悉生动物一、悉生动物的概念一、悉生动物的概念悉生动物（悉生动物（

59、GnotobioticGnotobiotic Animals Animals）也）也称已知菌动物或已知菌丛动物，是指用与无称已知菌动物或已知菌丛动物，是指用与无菌动物相同的方法取得饲养（剖腹取胎，在菌动物相同的方法取得饲养（剖腹取胎，在隔离器内饲养）、但明确体内所给予的已知隔离器内饲养）、但明确体内所给予的已知微生物的动物，即凡含有已知的单菌、双菌、微生物的动物，即凡含有已知的单菌、双菌、三菌或多菌的动物。一般是将三菌或多菌的动物。一般是将1 13 3种已知的种已知的微生物人工接种于无菌动物体内定居。微生物人工接种于无菌动物体内定居。以此类推。由于此种动物和无菌动物以此类推。由于此种动物和无菌

60、动物一样是放在无菌隔离器内饲养的，因此选一样是放在无菌隔离器内饲养的，因此选用此种动物作实验准确性是很高的，可排用此种动物作实验准确性是很高的，可排除动物体内带有的各种不明确的微生物对除动物体内带有的各种不明确的微生物对实验结果的干扰，并可按研究目的来选择实验结果的干扰，并可按研究目的来选择某种微生物，常用于研究微生物和宿主动某种微生物，常用于研究微生物和宿主动物之间的关系。物之间的关系。悉生动物的饲养方法与无菌动物相同。悉生动物的饲养方法与无菌动物相同。由于这种动物是有菌的，所以隔离器内也由于这种动物是有菌的，所以隔离器内也有这种微生物的存在。有这种微生物的存在。二、悉生动物的发展二、悉生动