實驗動物學遺傳學控制第一頁，共五十九頁，2022年，8月28日實驗動物遺傳質量控制是實驗動物標準化的主要內容之一。從遺傳學角度講，實驗動物是具有明確遺傳背景并受嚴格遺傳控制的遺傳限定動物。根據遺傳特點不同分為近交系封閉群（遠交群）雜交一代動物第二頁，共五十九頁，2022年，8月28日第一節實驗動物的遺傳學分類

一、實驗動物品種、品系的概念一切動物的分類都離不開傳統的生物學分類法則。每一種實驗動物都可以在傳統分類法中找到自己的位置。如：小鼠屬于脊椎動物門，哺乳綱、嚙齒目、鼠科、小鼠屬動物。第三頁，共五十九頁，2022年，8月28日

在動物分類學中，“種“（spcies)是動物分類的基本單位。而實驗動物學品種(stock)、品系(strain)的概念超出了一般動物學分類的概念，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、品系，它們各自有其品種品系的特征。品種、品系才是實驗動物分類的基本單位。第四頁，共五十九頁，2022年，8月28日實驗動物品種品系應具備的四個基本條件：1、相似的外貌特征；2、獨特的生物學特性；3、穩定的遺傳性能；4、具有共同的遺傳來源和一定的遺傳結構。第五頁，共五十九頁，2022年，8月28日實驗動物按遺傳學控制分類一、近交系動物（Inbredstrains) 1、同源突變近交系

2、同源導入近交系

3、分離近交系

4、重組近交系二、雜交F1代動物(F1--Hybrid)三、封閉群動物(Closed--colony)第六頁，共五十九頁，2022年，8月28日第二節近交系動物的特點及應用

一、基本概念

1、近交系：近交系動物也叫純系動物，是相同基因類型動物中最主要的一種。它是經連續20代以上的全同胞兄妹或親子交配培育而成，且品系內所有個體都可追溯到起源于20代或以后的一對共同祖先的遺傳群體，近交系數達到99%以上。第七頁，共五十九頁，2022年，8月28日近交指任何血緣相近的個體間進行的交配。從遺傳上來說，近交系的培育是從群體多態雜合的遺傳組成中，選擇保留一小部分，淘汰其它大部分的一個過程。經過20代近交后，近交系的個體有98.6%的遺傳位點是純合的，因此個體間的遺傳差異很小。然而，不同近交系之間由于近交而固定的基因不同，遺傳差異很大。第八頁，共五十九頁，2022年，8月28日近交系數：指群體中某個體通過遺傳，攜帶兩個同源等位基因（即源于同一祖先的基因）的概率。Fn=[1-(1-△F)n]×100%實驗中發現小鼠全同胞兄妹近交過程的前四代中，其近交系數上升率分別為28%、17%20%和19%，以后每代恒定為19.1%。第九頁，共五十九頁，2022年，8月28日近交系的主要缺點在于近交形成的近交衰退現象，表現在其生活力和生育力降低，對外界環境的變化較為敏感，抗病和適應環境等能力減退。這就增加了近交系動物飼養繁殖的難度。第十頁，共五十九頁，2022年，8月28日2、亞系和支系亞系（Substrain)。是指育成的近交系在培育過程中，由于雜合子基因的分離，基因突變的產生以及抽樣誤差導致部分遺傳組成改變而形成遺傳差異的近交系動物群。亞系分化存在以下幾種情況：（1）同一近交系在兄妹交配40代以前分離，很可能由于殘余雜合性而導致形成亞系。（2）同一近交系長年處于分離狀態（100代以上），可能由于突變形成亞系（3）已發現有遺傳差異的品系。第十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日當飼養環境改變，或對動物進行某些技術性處理時，也有可能對近交系的某些生物學特征產生影響，這些特征可能是遺傳性的，也可能是非遺傳性的。如：代乳、受精卵或胚胎移植、卵巢移植、冷凍保存和人工哺乳等。這些處理在某些實驗中會影響實驗結果，因此有必要對同一品系或亞系進行區分，這些經過處理的動物可視為這些近交系或亞系的支系。第十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日近交系動物由于基因純合程度高，遺傳具有長期的穩定性，不容易發生雜合基因分離，不受近交、選擇和遺傳漂變的影響。近交系動物遺傳的變化由少量殘留雜合基因與基因突變引起，這種幾率是很低的。如果發生遺傳污染，近交系動物可能就此徹底改變其遺傳組成。所以，一旦發生遺傳污染就要根據具體情況或給予堅決淘汰或有價值保留后重新建立近交品系。第十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、命名：近交系動物的命名，尤其是近交系小鼠的命名已由國際統一規定，由國際實驗動物科學委員會（ICLAS）的小鼠標準化遺傳命名委員會制定了命名法，并由該組織對各國培育的新品系作鑒定和認可。第十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日對承認的近交系四年公布一次，其中包括各個品系的歷史、來源、獨特的生物學特性等介紹，以及培育者的人名、單位名的規定寫法和遺傳背景，基因組成、縮寫符號及標準命名等。這些資料供全世界參考，在進行新的命名時可避免重復及混亂。近交系動物國際命名法是近交系動物命名的基本參照，循仿小鼠命名法，類似的近交系命名規則已在許多其它動物中應用。第十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日近交系、亞系和支系的命名在國際上一般按以下原則進行：1、近交系可用1--4個大寫羅馬字母或者大寫英文字母為首，以數字相結合加以命名。在品系符號后的括號內，用大寫英文字母F（Filial的縮寫）加上數字指示兄妹交配的代數。例如：NBZ（F95）；C3H（F130）。第十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日2、亞系的命名是在品系名稱后加斜線號，再加上數字或培育者與培育單位名稱縮寫，或者以數字開頭與縮寫同時使用。例如：A/He（F95）是指近交到95代由Heston培育的A品系的亞系；C57BL/6J（F118）是指近交到118代由JacksonLaboratory培育的6J亞系。第十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日3、亞群（支系）的命名是在品系（亞系）的名稱后加雙斜線號，再加上保持者名稱的縮寫。例如：C57BL/6J//Lac指由英國實驗動物中心（Lac)維持的C57BL/6J品系的亞群。某些技術上的處理，則應該用小寫英文字母作為相應的符號加以注明。例如：C3HfC57BL表示由C57BL品系代乳的C3H品系，通常也可縮寫為C3HfB6。第十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日

乳母代乳Fosternursing,f

人工喂養Hand-rearing,h

受精卵或胚胎移植

Eggorembryotransfer,e

卵巢移植Ovarytransplant,o

人工代乳Fosteronhand-rearing,fh

冷凍保存Freezepreservation,p第十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日4、如果已知某品系攜帶（或經人工接種）或者經凈化去除某種垂直感染的病毒，在必要情況下可予以指明，在品系名稱后加連字號，再加大寫病毒符號，再加“+”或“--”符號。例如：C3H/He--MTV+,C3H/He--MTV--,分別表示有或無乳腺腫瘤病毒（mammarytumourvirus,MTV)常見近交品系名稱通常在文獻中都使用縮寫，而培育單位和培育人的符號常用代號。第二十頁，共五十九頁，2022年，8月28日我們要能夠看懂近交系命名中的符號，必要時可在有關資料中查找。這樣，才能在看似復雜的一些近交系動物綜合表示法中加以分析，并通過近交系動物的命名法，清楚地知道這些近交系動物的來源、歷史和培育經過。小鼠常用近交系縮寫

B=C57BL；B6=C57BL/6；

C=BALB/c；CB=CBA；

C3=C3H；D=DBA；

D2=DBA/2第二十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、近交系的特征和應用（一）特征1、純和性（homozygosity)通過連續20代以上的近親繁殖，在一個近交系內所有動物的所有基因位點都應該是純合的，基因是一致的，遺傳組成是相同的。這樣的個體與該品系中任何一個動物交配所產生的后代也應是純合子，在這些動物中沒有暗藏的隱性基因。第二十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日2、同基因性（isogenicity)指一個近交品系中所有個體在遺傳上是同源的，即在同一品系內具有基本完全相同的遺傳組成。所以，在同一品系內的動物個體間進行皮膚和腫瘤移植不被當做異己而被排斥。當應用生化或免疫學的方法檢測個體在各條染色體上的基因標記，可以看到同一品系內不同個體間的基因型完全一致。第二十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日3、均一性（uniformity)由于近交系的動物是相同基因型的動物，同一品系內的表型也是一致的，即任何可遺傳的生物學特征完全一致。例如：血型、組織型、生化同功酶以及形態學上的特征，甚至行為的類型也趨于一致。同一近交系不同個體之間基本不存在質的差別，所以對與之有關的實驗處理有均一性極高的反應性第二十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日4、長期的遺傳穩定性（longtermgeneticstability)由于近親繁殖增加了在特定部位純合子相互配合的可能性，因而減少了遺傳變異，使基因型可長期處于穩定狀態，人為選擇不會改變其基因型，個體遺傳僅發生在少量殘留雜合基因或基因突變上，而這種機率非常低。在品系確定為近交系后，堅持近交，輔以遺傳檢測，及時發現和清除遺傳變異的動物，近交系的遺傳特性可世代相傳。第二十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日5、可分辨性（identification)每個近交系都有各自特有的標準遺傳概貌，包括毛色基因、生化基因和免疫學性狀基因等。掌握了遺傳檢測方法，就可輕而易舉地將混合在一起的兩個貌似近似的近交系分辨開來。定期對近交系動物進行遺傳監測，可以識別各個近交品系動物是否可靠。第二十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日6、個體性（individuality)經過近交培育過程之后，每一個品系從物種的整個基因庫中只能獲得極少部分基因，這些基因的組合構成了品系的遺傳組成。因此，各個品系具有獨自的遺傳組成和獨自的生物學特性。這些遺傳和表型的獨特性使各個近交品系之間的差異相當大。目前國際上公認的500多個近交品系小鼠之間，均各有明顯的區別，有其不同的反應性和敏感性。第二十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日7、國際分布性(internationaldistribution）近交系動物個體具備一個品系的全能性，任何個體均可攜帶該品系全部基因庫，引種非常方便，僅需2至2對動物即可。目前許多近交系在國際上廣泛分布，從而有可能在世界各國之間進行比較研究，這從理論上意味著不同地區、不同國家的科學家有可能去重復和驗證已取得的結果和數據。第二十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日8、背景資料（backgrounddata)近交系動物由于在培育和保種的過程中都有詳細記錄，加之這些動物分布廣泛，經常使用，已有相當數量的文獻記載著各個品系的生物學特性,另外對任何近交系的每一項研究又增加了該品系的研究應用履歷檔案，這些基本數據對于設計新的實驗和解釋實驗結果提供了有價值的參考信息。第二十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日了解已命名大小鼠的途徑：《MouseNewsLetter》每2年《InbredStrainsofMice》每2年《CancerResearch》每4年

第三十頁，共五十九頁，2022年，8月28日常用近交系實驗動物BALB/cAnN

遺傳背景：

1923年MacDowell近交26代引到Snell（加/c）1935年引到Andervont（An：美國國立腫瘤研究所Andervont博士）1951年72代引到NIH。第三十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日C57BL/6J//Ola遺傳背景：

1921年Little獲得C57BL，1937年分成兩個亞系C57BL/6和C57BL/10，1974年從JAX引種到LAC，1983年引種到OLAC（英國牛津實驗動物場）。第三十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日DBA/2N

遺傳背景：

1909年Little培育，1951年由JAX引到NIH。淡棕色。第三十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日C3H/He//Ola

遺傳背景：

1920年Strong用Bagg白化雌鼠與DBA雄鼠交配后，選擇高乳腺腫瘤發病率動物培育，1930年引到Andervont近交35代后，于1941年引到Heston，1978年引到OLAC。野鼠色。第三十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日CBA/J//Ola

遺傳背景：

1920年Strong用Bagg白化雌鼠與DBA雄鼠交配后，選擇低乳腺腫瘤發病率動物培育培育，1947年引到Andervont近交35代后，于1948年引到JAX，1983年引到OLAC。野鼠色。第三十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、應用由于近交系動物具有諸多的優點，目前已得到越來越廣泛的應用。特別是在生理學、藥理學、毒理學、微生物學、免疫學、腫瘤學、遺傳學、實驗動物行為學等學科，使用近交系動物所作論文比例增加很快。近交系動物的使用極大地提高了科學實驗的正確性和重復性。第三十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日1、與遠交種（封閉群）相比，近交系動物個體間極為一致，對實驗反應一致，可以消除雜合遺傳背景對實驗結果的影響，因此在實驗中，實驗組和對照組都只需要少量的動物。2、在某些涉及組織細胞或腫瘤移植的實驗中，個體之間組織相容性一致與否，是實驗成敗的關鍵。這樣，近交系動物就成為必不可少的實驗動物。第三十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日3、由于近交，隱性基因純和性狀得以暴露，可以獲得大量先天性畸形與先天性疾病的動物模型，如糖尿病、高血壓等。這些近交系動物家系清楚，取材方便，是進行基因連鎖分析、比較遺傳學、生理學和胚胎生物學研究的理想實驗動物。某些近交系具有一定的自發和誘發腫瘤發生率，并可以使許多腫瘤細胞株在活體動物上傳代，這些品系成為腫瘤病因學、腫瘤藥理學研究的重要模型。第三十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日4、多個近交系同時使用可使研究者分析不同遺傳組成對某項實驗的影響，或觀察實驗結果是否具有普遍意義。第三十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日第三節雜交一代動物一、基本概念雜交一代動物又叫雜交F1代動物，是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表現型相同的動物，是醫學生物學研究中所使用的相同基因型動物的一種。第四十頁，共五十九頁，2022年，8月28日雜交F1代動物不是一個品種或品系，因為它不具有育種功能，不能自群繁殖出與雜交F1代相同基因型的動物。兩個用于生產雜交F1代的近交系稱為親本品系（parentalstrain),提供雌性的為母系（maternalstrain),提供雄性的為父系（paternalstrain)。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?？赡苁羌兒突蛞部赡苁请s合基因。第四十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日所以，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，在實驗研究中應用時能獲得一致的、可重復的、正確的實驗結果。第四十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、命名雜交F1代動物的命名方法主要是標明雜交F1代親本的品系名稱與性別。習慣寫法是把親代母系符號寫在前面，以“”相連接，后面是親代父系，后面寫上F1，即為雜交F1代的命名。例如：C57BL/6DBA/2簡寫為B6D2F1第四十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、特性與應用1、遺傳和表型上的一致性雜交F1代的基因不是純和子，但個體間基因型是整齊一致的，遺傳性是穩定的，表現型也一致。就某些生物學特征而言，雜交群動物比近交系動物具有更高的一致性，不容易受環境因素變化的影響。第四十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日2、雜交優勢雜交群動物具有較強的生命力，對疾病的抵抗力強，壽命較長，容易飼養，適合于攜帶某些有害基因和長時間慢性致死實驗，也可以作為代乳動物以及卵、胚胎和卵巢移植的受體。3、同基因性雜交群動物雖然具有雜合的遺傳組成，但個體間基因是相同的，可接受不同個體乃至接受兩個親本品系的細胞、組織、器官和腫瘤的移植。第四十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日4、具有親代雙親的特點。5、國際上分布廣泛。6、作為某些疾病研究的模型。第四十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日應用：1、在同一遺傳背景下比較基因位點上不同等位基因的遺傳效應。2、在不同的遺傳背景中研究同一基因與遺傳背景及其它基因的關系。3、消除雜合遺傳背景對某些突變基因表達的影響，以獲得更為穩定的實驗動物模型。4、對復雜的多基因性狀進行遺傳分析。第四十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日第四節封閉群動物

（Closedcolony)一、基本概念封閉群動物亦稱遠交系、非近交系和隨機交配品系。ICLAS規定：以非近親交配方式進行繁殖生產的一個種群，在不從外部引入新的血緣條件下，至少連續繁殖4代以上稱為封閉群。第四十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日封閉群是長期與外界隔離，雌雄個體之間能夠隨機交配的動物群。其遺傳組成較接近于自然狀態下的動物群體結構。雖然封閉群動物群體中個體之間由于具有遺傳雜合性而差異較大，但是從整個群體來看，封閉狀態和隨機交配使得基因頻率能夠保持穩定不變，從而使群體在一定范圍內保持有相對穩定的遺傳特征。第四十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日封閉群動物的關鍵是不從外部引進任何新的基因，同時進行隨機交配，不讓群體內的基因丟失，以保持其一定的雜合性。封閉群由于其遺傳組成的雜合性較高，容易受到選擇、近交和隨機遺傳漂變的影響而發生遺傳上的改變，因此在培育和維持的過程中要注意：a、隔離；b、選擇；c、有效群體大?。籨、培育代數。第五十頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、命名封閉群動物的命名一般以2--4個大寫英文字母命名，種群名稱前標明保持者的英文縮寫名稱，第一個字母大寫，一般不超過4個字母，保持者名稱與種群名稱之間用冒號分開。如NIH表示一個小鼠的封閉群名稱；而N:NIH則表示是由美國衛生研究院（N）保存的NIH小鼠。Lac:LACA表示由英國實驗動物中心（Lac)保持的LACA封閉群小鼠。第五十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日由于歷史原因已廣泛使用，又廣為人知的封閉群動物，名稱與上述規則不一致時，可沿用其原來的名稱。如：Wistar封閉群大鼠，日本ddy封閉群小鼠等。把保持者的縮寫名稱放在種群名稱的前面，二者之間用冒號分開，是封閉群動物與近交系動物命名中最顯著的區別。第五十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日突變種的命名是在封閉群命名的基礎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表示由美國國立衛生研究院保存的，帶有純合裸基因的NIH小鼠。如：Lac:LACA--Dh/+表示英國實驗動物中心保存的帶有雜合半肢畸形基因的LAC