第二章实验动物遗传

第一节实验动物遗传学

分类及其特性第二节实验动物遗传学质量控制目前一页\总数一百一十一页\编于十七点实验动物学实验动物遗传育种学比较医学实验动物医学实验动物环境生态学动物实验技术动物福利法的研究和贯彻；实验的替代、减少和优化.绪论回顾1目前二页\总数一百一十一页\编于十七点实验动物质量的标准化

实验动物的性状表现主要是由遗传因素和环境因素决定。绪论回顾2目前三页\总数一百一十一页\编于十七点

动物实验需要其结果具有良好的重复性，就必须要求实验动物具有稳定的演出型。绪论回顾3目前四页\总数一百一十一页\编于十七点遗传型的控制

包括：相应的严格的繁殖制度和遗传质量检测。绪论回顾4目前五页\总数一百一十一页\编于十七点

实验动物的遗传学是遗传学的基本规律在实验动物科学中的运用和发展。近交系动物的培育、遗传质量检测、实验动物标准化、特殊基因的保持、遗传工程小鼠研制、保种都是建立在遗传学基础上的。目前六页\总数一百一十一页\编于十七点第一节实验动物遗传学分类及其特性标准的国际通用命名规则:

一个品种或品系只能有一个名字，不同的人在不同的时间、地点做实验，他们只要根据名字，就能使用相同的品系，他们的结果就具有可重复性或可比性。

国际实验动物科学协会（ICLAS）

小鼠遗传标准化命名委员会BALB/cKM目前七页\总数一百一十一页\编于十七点一、实验用动物的分类回顾

实验动物经济动物野生动物观赏动物

V目前八页\总数一百一十一页\编于十七点实验动物通过人工培育和人工改造,

来源清楚，遗传背景明确；提供适用于科学研究,教学,生产,检定以及其他科学实验的动物。

对动物携带的微生物,及其遗传质量和营养状况，饲育环境等实行控制，目前九页\总数一百一十一页\编于十七点二、实验动物的种、

品种和品系目前十页\总数一百一十一页\编于十七点种：在生物分类学上，“种”是动物分类的基本单位，由自然选择形成；一般情况下，同种动物交配能顺利繁殖后代，而异种动物存在生殖隔离。各种实验动物经过人类的长期驯化、培育和选择，已与其祖先有着极显著的差异。目前十一页\总数一百一十一页\编于十七点

品种：品种是种以下的非自然的单位，是人为选择的产物。根据不同需要把动物的外形和生物学特性进行改良，选择和定向培育，使之具备某些生物学特性，这些特性能稳定遗传，同种动物中具有不同遗传特性的动物称为不同的品种。目前十二页\总数一百一十一页\编于十七点英国短毛种豚鼠近交系213RAP封闭群DHDunkinHartleyDHPDunkinHartleypirbright

DHPK比如：目前十三页\总数一百一十一页\编于十七点

KM小鼠是封闭群小鼠中的一个品

种，属我国常用的实验小鼠，1994

年列入国际实验动物理事会出版的

实验小鼠目录。又比如：目前十四页\总数一百一十一页\编于十七点品系：品系是根据不同的实验目的，采用近亲交配

方式繁殖，且遗传背景明确的动物。具有:独特的生物学特性相似的外貌稳定的遗传特性目前十五页\总数一百一十一页\编于十七点

如C57BL/6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类的基本单位。目前十六页\总数一百一十一页\编于十七点KM小鼠小鼠目前十七页\总数一百一十一页\编于十七点1.近交系Inbredstrain目前十八页\总数一百一十一页\编于十七点近交系动物的概念

经至少连续20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起源于第20代或以后代数的一对共同祖先，近交系数达到98.6%以上,该品系称为近交系。目前十九页\总数一百一十一页\编于十七点

经连续20代以上亲代与子代的交配，与全同胞兄妹的交配具有同等效果。目前二十页\总数一百一十一页\编于十七点亲兄妹交配亲子交配F21XF21F21♂XF22♀F22XF22F22♂XF22♀F23XF23F22♂XF23♀F24F23♂XF23♀目前二十一页\总数一百一十一页\编于十七点近交系数

F动物个体的基因组成中纯合子占所有基因型的比率。目前二十二页\总数一百一十一页\编于十七点近交系数计算：

Fn=1—（1—△F）n

它反映了动物在不同代次的纯化程度。△F：每一代近交系数的上升率连续全同胞的兄妹交配，每一代近交率平均上升19%

近交系

F20=0.986

目前二十三页\总数一百一十一页\编于十七点

体型较大动物的近交系培育很难获得成功；因为成功率低，往往成为经济上的沉重负担。目前二十四页\总数一百一十一页\编于十七点

如犬和猫连续全同胞兄妹交配20代，需要20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要，已培育出兔、犬、猫、鸡、羊、猪等的若干近交品系。目前二十五页\总数一百一十一页\编于十七点

通常禽类和兔类等实验动物的近交系数达到80％以上时(相当于亲兄妹交配4代)，即可称为近交系。目前二十六页\总数一百一十一页\编于十七点近交系动物的命名

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名，符号应尽量简短。如A系，TA1系等。目前二十七页\总数一百一十一页\编于十七点C3h

C3HC3HBalb/c,129,A,C57BL/6BeggalbinoBALB/cC57BL/6目前二十八页\总数一百一十一页\编于十七点近交系动物的遗传学特性及应用目前二十九页\总数一百一十一页\编于十七点1.基因纯合性

经过连续20代以上的近亲繁殖,近交品系个体基因已有98.6%以上纯合；

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。目前三十页\总数一百一十一页\编于十七点2.同基因性

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，

具有基本相同的遗传组成和遗传特点，也就是基因型相同。

因此，同品系个体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。目前三十一页\总数一百一十一页\编于十七点3.表现型的均一性

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、甚至行为的类型等。

因此,使用较少量的近交系动物可达到生物统计需要的精密度。目前三十二页\总数一百一十一页\编于十七点4.遗传稳定性

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，导致近交系动物长期遗传稳定性。

近交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，而这种几率非常低。

目前三十三页\总数一百一十一页\编于十七点5.个体性

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，成为研究人类疾病理想的模型。

可在众多的近交系中，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。目前三十四页\总数一百一十一页\编于十七点6.分布广泛性

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，

引种仅需1-2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，不同国家的科学家有可能重复或验证已取得的理论和数据。目前三十五页\总数一百一十一页\编于十七点7.背景资料和数据较完整

近交系动物在培育和保种过程中都有详细记录，

一些常用品系具有相当数量的背景资料；有大量文献记载了各种品系的生物学特性。

这些有关品系的特征、寿命和自发性疾病等资料，对今后的研究工作的设计和动物实验结果的解释提供便利条件。目前三十六页\总数一百一十一页\编于十七点8.可分辨性

每个近交系都有自己独特的生化标志基因。

研究者在掌握了遗传质量监测方法后，通过建立品系的遗传概貌，和定期的遗传检测，可以分辨混杂在一起的两个，或两个以上外貌近似的品系动物。目前三十七页\总数一百一十一页\编于十七点近亲交配的意义

和弊端目前三十八页\总数一百一十一页\编于十七点意义近亲交配是实验动物获得遗传均一性的典型方法。使用较少的近交系动物，即可达到统计学要求的精密度。

同一近交系的全部动物，在遗传上相同，减少了表现型的变异。

在个体之间能互相接受皮肤和肿瘤移植。目前三十九页\总数一百一十一页\编于十七点近亲交配的弊端

固定基因时，有害的隐性基因也会纯合，出现不利的性状而造成育种失败；近交可能导致多基因之间丧失平衡，从而使高度纯化的动物对不良环境的调节适应能力降低；

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，从而影响动物生长率，寿命，对疾病的感受性，生活力，体力及繁殖能力。目前四十页\总数一百一十一页\编于十七点

随着生物医学科学研究的发展，已培育成功各种人类疾病的动物模型，如：高血压大鼠、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、免疫缺陷型小鼠等等。这些近交系动物家系清楚，取材方便，是比较理想的实验材料。目前四十一页\总数一百一十一页\编于十七点1、国内培育的近交系小鼠615小鼠：用KM小鼠与前苏联引进的C57BL雄鼠杂交后培育的近交系。♀常发乳腺癌，♂常发肺癌。可用于白血病研究和抗癌药物筛选。目前四十二页\总数一百一十一页\编于十七点2、国外引进的近交系小鼠BALB/c小鼠：低乳腺癌，但对致癌因子敏感，血压偏高，有心脏损害和动脉硬化，容易饲养，常用于单克隆抗体和免疫学研究。C3H小鼠：野生色，为国际上使用最广品系之一。高自发乳腺癌和肝癌，用于免疫学、肿瘤学、生理学和核医学研究。目前四十三页\总数一百一十一页\编于十七点目前四十四页\总数一百一十一页\编于十七点C57BL/6小鼠：继人类之后第二个完成基因测序工程的哺乳动物。低乳腺肿瘤，对白血病因子和麻疹病毒敏感，有老年肾硬化症。目前四十五页\总数一百一十一页\编于十七点*近交系动物的保持目前最广泛采用的是建立全同胞亲兄妹交配核心群保持过程中的技术问题选择与淘汰目前四十六页\总数一百一十一页\编于十七点少量生产核心群内得到大量生产红绿灯制*近交系动物的生产目前四十七页\总数一百一十一页\编于十七点“红绿灯制”核心群（B×S)扩大繁殖群（B×S)生产群（随机交配）

第一代绿牌

第二代黄牌

第三代红牌目前四十八页\总数一百一十一页\编于十七点2.封闭群(远交群)

ClosedcolonyorOutbredstock目前四十九页\总数一百一十一页\编于十七点封闭群动物的概念

以非近交交配方式进行繁殖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下，至少连续繁殖4代以上，称为一个封闭群，或叫远交群。目前五十页\总数一百一十一页\编于十七点

封闭群群体世代间近交系数上升率必须低于1%。在相同品种不同动物群体内和同一群体不同动物个体间，具有某种程度的遗传学差异。目前五十一页\总数一百一十一页\编于十七点近交系数上升率△F=1/N♂+1/N♀

当N♂=N♀=n时(n为对数）

△F=2/n目前五十二页\总数一百一十一页\编于十七点

例如

WISTAR和SD大鼠、我国各研究单位长期自行繁殖的KM小鼠、青紫兰兔、新西兰白兔、大耳白兔等均属此类。目前五十三页\总数一百一十一页\编于十七点封闭群动物的命名

封闭群由2-4个大写英文字母命名。

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，后面的字母小写，一般不超过4个字母。保持者与种群名称之间用冒号分开。目前五十四页\总数一百一十一页\编于十七点

如：N：NIH表示美国国立卫生研究院（N）保持的NIH封闭群小鼠。

Ssmu:KM表示上海第二医科大学（Ssmu）保持的KM封闭群小鼠。目前五十五页\总数一百一十一页\编于十七点

封闭群动物的遗传学特性及应用目前五十六页\总数一百一十一页\编于十七点

对于封闭群的研究，无论在理论上还是实践上，无论在国内还是国外，都落后于近交系。目前五十七页\总数一百一十一页\编于十七点

其原因在于封闭群是属于群体遗传理论范畴，不仅群体遗传学本身产生较晚，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。目前五十八页\总数一百一十一页\编于十七点1.基因库大，杂合率高

封闭群是一种长期与外界隔离，雌雄个体间能够随机交配的动物群，

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，个体间的基因型不一致，因此，群体基因库较近交系大。目前五十九页\总数一百一十一页\编于十七点2.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基因，又坚持随机交配，

群体基因频率可达到哈台—温伯格平衡，

从而使群体在一定范围内保持相对稳定的遗传特征。目前六十页\总数一百一十一页\编于十七点3.封闭群内个体间差异程度

主要取决于其祖代起源

起源于近交系的封闭群遗传差异较小。如NIH：

Car-2（3），bEs-3（11），cEs-10（14），a

起源于非近交系的封闭群内个体间差异较大。如KM：Car-2，a，b；Es-3，a，b，cEs-10，a，b，c

且可携带隐性的有害基因，或致死基因，易于诱发突变。目前六十一页\总数一百一十一页\编于十七点封闭群动物的遗传组成具有很高的杂合性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，生长快，成熟早，抗病力强，寿命长；生产成本低，可大量供应广泛用于各种预试验、学生教学和常规的药物筛选和毒性试验中。目前六十二页\总数一百一十一页\编于十七点*封闭群动物的保持和生产随机繁殖法分组循环法最大限度避免近交法目前六十三页\总数一百一十一页\编于十七点分组循环法组别：

A

B

C

D

N代：

♀

♂♀

♂♀

♂♀

♂N+1代♀

♂♀

♂♀

♂♀

♂目前六十四页\总数一百一十一页\编于十七点最大限度避免近交法在分组循环法的基础上采取“留雄不留雌”、“留雌不留雄”的原则。目前六十五页\总数一百一十一页\编于十七点*3.杂交F1

就是将不同近交系动物进行交配。假设近交系A的基因型为A1/A1，B1/B1，C1/C1……；近交系B的基因型为A2/A2，B2/B2，C2/C2……。两种品系内的血缘系数R=1；而两种品系间无共同的祖先R=0。目前六十六页\总数一百一十一页\编于十七点

把这两种品系进行杂交，产生F1的基因型是均一的A1/A2，B1/B2，C1/C2……；个体各基因位点均是杂合型，又保持了个体遗传均一性，即F1的各个体间血缘系数R=1；还可能出现新的遗传特性。目前六十七页\总数一百一十一页\编于十七点

如近交系NZB和NZW的F1中发现了自身免疫性疾病鼠。目前六十八页\总数一百一十一页\编于十七点*4、重组近交系

重组近交系由两个近交系杂交后，经连续20代以上兄妹交配育成的近交系。目前六十九页\总数一百一十一页\编于十七点

第二节实验动物遗传学质量控制目前七十页\总数一百一十一页\编于十七点

随着生物医学科研的发展及其需要，目前世界上已培育成功数百种近交品系和封闭群动物，加上不同的亚系和新建的突变群，其总数（品系）达2500之多。目前七十一页\总数一百一十一页\编于十七点

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，无法确保绝对不发生计划外杂交。目前七十二页\总数一百一十一页\编于十七点有必要进行实验动物的遗传质量控制

科研人员都希望证明各自所得到的品系动物的遗传背景是符合标准的；

生产繁殖部门希望确证：所提供的实验动物符合遗传控制的质量。目前七十三页\总数一百一十一页\编于十七点随着各种新技术，新检测方法的建立，可用于实验动物遗传质量检测的新技术也越来越多。目前七十四页\总数一百一十一页\编于十七点

国际实验动物理事会提出了实验动物质量检测必须符合“4E原则”。准确

Exact简便Easy有效Efficient经济Economic目前七十五页\总数一百一十一页\编于十七点目前常用的检测方法

生化

标志基因位点检测皮肤移植下颌骨形态学分析毛色基因交配测试目前七十六页\总数一百一十一页\编于十七点实验动物的遗传质量控制的意义

每个品系（或种群）的遗传概貌；

定期进行常规质量检测，证明被检动物质量是否符合遗传概貌；

签发品系（种群）的合格证书。目前七十七页\总数一百一十一页\编于十七点一.遗传概貌的确定

近交系遗传概貌是指一套生化标志基因位点,根据这些位点可确切无误地判定品系,并将其同其它近交品系,甚至可能只有1-2个位点不同的亚系区分开来。目前七十八页\总数一百一十一页\编于十七点

从理论上讲，遗传概貌应至少由每条染色体的3个位点组成：每条染色体着丝点相应的近端和远端各1个位点和中部1个位点。目前七十九页\总数一百一十一页\编于十七点

一旦确定了遗传概貌后，检测特定的染色体就能够完成近交系遗传质量的判定。目前八十页\总数一百一十一页\编于十七点

国际实验动物理事会对封闭群实验动物遗传概貌应包括的内容作出要求。目前八十一页\总数一百一十一页\编于十七点封闭群动物遗传概貌内容

繁殖数据

整体分析

胎间隔整体脂肪含量成活新生数整体干物质含量

离乳仔数血液学数据

幼仔体重（2周龄）血红细胞计数

淘汰种鼠特点血白细胞计数形态测定数据血红蛋白含量

体长血细胞比容

体重平均细胞容积

11个下颌骨测量数据尺骨长

目前八十二页\总数一百一十一页\编于十七点二.近交系遗传质量检测方案的设计

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的可靠和完善，又实现“4E原则”，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测。目前八十三页\总数一百一十一页\编于十七点

在实验动物国家标准《哺乳类实验动物的遗传质量控制》（GB14923-2001）中规定：

对基础群，凡在子代留有种鼠的亲本动物都应进行检测；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≥6只。目前八十四页\总数一百一十一页\编于十七点方法一.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，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，便能建立每一近交系独特的基因概貌。目前八十五页\总数一百一十一页\编于十七点

经研究，目前实验小鼠至少有64种生化标记（同功酶或蛋白质）位点；在大鼠近交系中，生化标记位点仅有少量的报道。目前八十六页\总数一百一十一页\编于十七点

在实验动物国家标准《哺乳类实验动物的遗传质量控制》（GB14923-2001）

对近交系小鼠选择位于10条染色体上的13个生化位点

对近交系大鼠选择9个生化位点，作为生化标记检测。目前八十七页\总数一百一十一页\编于十七点

生化标志基因位点测试法是一种得到广泛应用的灵敏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关系，具有较高的应用价值。目前八十八页\总数一百一十一页\编于十七点

该方法必须严格选择每一种显示同功酶的缓冲液，电泳的温度、时间、电压和电流的最佳值。使用这种方法需要一定的技术和设备。目前八十九页\总数一百一十一页\编于十七点方法二.皮肤移植

实验证明动物具有接受或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纯合，所以，同品系的个体间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斥。目前九十页\总数一百一十一页\编于十七点

皮肤移植也是的常用的遗传质量检测方法，在国家推荐标准（GB/T14927.2-2001）《实验动物近交系小鼠\大鼠皮肤移植法》中，对该方法的基本操作步骤有详细的介绍和规定。目前九十一页\总数一百一十一页\编于十七点皮肤移植示意图目前九十二页\总数一百一十一页\编于十七点

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。

植皮后至少观察100天，只有在100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性。目前九十三页\总数一百一十一页\编于十七点

在对已知品系检测时，若急性排斥占手术例数30%，须重新考虑采样，以确认是技术性还是其他原因造成的结果。目前九十四页\总数一百一十一页\编于十七点供体受体移植结果近交系同品系同性别接受近交系不同品系排斥近交系本品系同其他品系杂交F1接受近交系♀同品系♂接受近交系♂同品系♀排斥杂交F1F1亲代品系排斥杂交F1杂交F2接受杂交F2杂交F1排斥（少数接受）实验动物皮肤移植规律目前九十五页\总数一百一十一页\编于十七点

皮肤移植法优点：

易掌握、高度灵敏、经济、不需昂贵设备、对植皮接果的排斥或接受容易判断。目前九十六页\总数一百一十一页\编于十七点

皮肤移植法不足：该方法费时：需观察100天后才能作出判断；

饲养植皮动物需一定饲养空间；

会出现一些系技术或其他非免疫因素植皮实验失败。

该方法不是鉴别新品系的理想方法。目前九十七页\总数一百一十一页\编于十七点方法三.下颌骨形态学分析

下颌骨形态是高度遗传的性状，由多态性位点确定。下颌骨的形态和大小在小鼠的近交系间存在明显差异，所以，下颌骨分析是一种合理的方法。目前九十八页\总数一百一十一页\编于十七点

该方法是一种灵敏和有效的鉴别和检测变异（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乎没有什么影响，

50日龄后下颌骨基本上不再生长，其形态也不再发生变化。目前九十九页\总数一百一十一页\编于十七点

检测前，制作测量用的标准直角坐标底板，

在近交系核心群中随机取60日龄以上的成年雄鼠，

每次取样10只为1组，制备下颌骨标本后，

在显微镜下，放大10倍测量在直角坐标底板上下颌骨11个形态特征参考点的距离。目前一百页\总数一百一十一页\编于十七点3.02.52.01.51.00.50.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5下颌骨测试示意图目前一百零一页\总数一百一十一页\编于十七点

将所测量值的平均数作统计分析，利用判别函数确定下颌骨形态。如果测量值集中，则表明在被测小鼠间无显著的遗传差异。目前一百零二页\总数一百一十一页\编于十七点

下颌骨形态分析是一种灵敏、经济、简便、可同时检验大量的遗传位点的遗传监测方法。

若配以扫描机将下颌骨形态扫入电脑，经电脑测量其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，还可加快统计分析的速度。目前一百零三页\总数一百一十一页\编于十七点方法四.毛色基交配测试小鼠毛色主要受A、B、C、D四个等位基因控制，它们分别在2、4、7、9号染色体上。目前一百零四页\总数一百一十一页\编于十七点基因分离和自由组合定理复习（1）纯合子交配（Incross）——相同纯合子交配。如A/A×A/A和a/a×a/a。亲代：♂ＡＡ×♀ＡＡ子代：基因型AA，表现型A。（2）杂交（Cross）——不相同纯合子交配。如A/A×a/a和a/a×A/A。亲代：♂ＡＡ×♀aa子代：基因型Ａa，表现型A。（3）回交（Backcross）：纯合子与杂合子交配。如A/A×a/