实验动物的遗传学分类.ppt

第二章第二章 实验动物的遗传学控制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位置 二、实验动物种、品种与品系的概念 三、实验动物的遗传学分类方法 生物系统分类法生物系统分类法 动物界 植物界 真菌界 原生生物界 原核生物界 病毒界 动物分类法动物分类法 以小鼠为例 界（Kingdom） 动物界 门（Phylum） 脊索动物门 纲（class） 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常用哺乳类实验用动物分类学地位 目的名称动动物名称 贫齿贫齿 目Edentata犰狳 食虫目Insectivora刺猬、鼩鼩鼱、鼹鼠 翼手目Chiroptera蝙蝠 灵长长目Primates猕猕猴、狨猴、树树鼩鼩 兔形目Lagomorpha兔、鼠兔 啮齿啮齿 目Rodentia大鼠、小鼠、豚鼠、金黄地鼠、旱獭獭 、黑线仓线仓 鼠、棉鼠、长长爪沙鼠、 鲸鲸目Cetacea须鲸须鲸 、齿鲸齿鲸 、白鳍鳍豚 食肉目Carnivore猫、犬、鼬 鳍鳍足目Pinnipedia海豹 长长鼻目Proboscidea亚亚洲象 奇蹄目Perissodactyla马马、驴驴、骡骡、犀牛 偶蹄目Artiodactyla牛、羊、鹿、猪 实验动物种、品种与品系的概念实验动物种、品种与品系的概念 种（Species）：是生物分类学上的基本单位 ，由自然选择形成。 品种（Stock）：是种以下的非自然分类单位 ，由人工选择和定向培育出来的，具有某些 生物学特性，能稳定遗传。 品系（Strain）：是实验动物分类学上专用 名词，采用一定的交配方式繁殖且祖先明确 的动物群。 三大特征：独特的生物学特性，相似的外貌 特性，稳定的遗传特性。 实验动物的遗传学分类方法实验动物的遗传学分类方法 根据基因类型的不同，可将实验动物分为： 近交系 封闭群（远交系） 突变系 杂交群 第二节第二节 近交系动物近交系动物 什么是近交？什么是近交系？ 近交是指近亲交配。近亲交配的形式有兄妹 交配、父女交配和母子交配三种。 近交系是指采用连续全同胞兄妹交配（ brother-Sister inbreeding）20代以上，基因 型高度纯合，等位基因趋于完全一致的动物。 近交系动物的近交系数可达98.6%，血缘系数 达99.6%，个体间差异极小，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。 代数F代数F 0011.908 1.25012.926 2.37513.940 3.50014.951 4.59415.961 5.67216.968 6.73417.974 7.78518.979 8.82619.983 9.85920.986 10.886 近交代数与近交系数的关系近交代数与近交系数的关系 常用近交系缩写符号常用近交系缩写符号 品系全称缩缩写符号 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图近交系小鼠的培育示意图 近交后引起的变化近交后引起的变化 1近交可以降低杂合性，增加纯合性 2近交可将群体分离为不同基因型的品系 3近交可引起近交衰退 亚系（Substrain)：在近交系培育和维 持过程中，由于残留杂合基因的分离、基 因突变以及在不同地区繁育而造成同一品 系内不同分支之间在遗传上有差异的动物 称为亚系。 亚系形成的原因： 1.近交40代之前，残留杂合基因的分离 2.不同地点繁育100代以上，由于基因突变 3.遗传污染后继续近交许多代 支系（Subline）：通过各种非自然繁 育技术处理的品系称之为支系。这些处 理包括： 人工哺乳(foster on hand rearing， fh) 其它品系带奶(foster nursing,f) 受精卵移植等(embryo transfer,e) 卵巢移植(ovary transfer,o) 冷冻保存(cryo-preservation,p) 重组近交系（recombinant inbred strain） 由两个近交系杂交后，再经连续20代 以上兄妹交配培育成的近交系，称为重 组近交系。 命名：亲代近交系 X 亲代近交系 如：AKR X B 例如：由BALB/c与C57BL两个近交系杂交育成的 一组重组近交系，分别命名为CXB1、 CXB2 几种特殊类型的近交系几种特殊类型的近交系 分离近交系 在近交系培育过程中，采用特定的交配方法， 以迫使其个别基因位点上的基因处于杂合状态 ，并能分离出在该基因位点上带有不同等位基 因的两个近交系亚系 几种特殊类型的近交系几种特殊类型的近交系 同源突变近交系（coisogenic inbred strain） 指两个近交系除了在一个确定位点等 位基因不同外，其它遗传基因全部相同 。 命名：发生突变的近交系-突变基因 如：C57BL/6J-bg 同源导入近交系（Congenic inbred strain） ： 是将携带一个基因或基因片段的近交系动物 通过反复多次杂交-互交导入到另一个近交系 中而培育成的新的近交系，该近交系与原近交 系之间的差别仅为一个基因或基因片段的不同 ，其它基因基本相同。这两个近交系互称为同 类系。 命名：接受基因的近交系.提供基因的近交系- 基因名称 如：B10.129-H-12b 近交系保种和生产流程图近交系保种和生产流程图 B S B S B S B S 或 随机 交配 随机 交配 核心群增殖群生产群 供实验用 近交系动物的特征近交系动物的特征 1. 基因的纯合性 2. 遗传的同源性 3. 表现型的一致性 4.遗传的稳定性 4. 对外界因素的敏感性 5. 遗传特征的可辨别性 6. 遗传组成的独特性 7. 背景资料的可查性 8. 国际分布的广泛性 1）缺乏普遍性 2）对环境适应能力差 3）产子数量少 4）体型小 5）维持费用高 近交系动物的缺点近交系动物的缺点 1）实验反应均一 2）近交系动物个体间组织相容性一致 3）可获得大量先天性畸形及先天性疾病 的动物模型 4）某些近交系具有一定的自发或诱发肿 瘤发生率 近交系动物的应用近交系动物的应用 第三节第三节 封闭群动物封闭群动物 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 代以上的动物。 远交系动物：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。远 交系动物的遗传组成比较接近于自然状态下 的动物群体结构。 常用的远交系： 小鼠：ICR、KM 大鼠：Sprague-Dawley（SD），Wistar 有效群体大小有效群体大小 有效群体：一个自繁殖群体中多有具有 生殖能力的雌雄个体。 F1=1/2Ne F1：近交系数上升率 Ne：有效群体数量 封闭群的繁殖方法 封闭群采用循环交配法。最常用的是三级循环交配 ，即将种群分为A、B、C组，在繁殖下一代时，把不同组 生产的和组合进行交配。交配组合图如下所示： 新 ABC BCA CAB 新 ABC BCA CAB 封闭群的特点及应用封闭群的特点及应用 封闭群动物的应用 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，广泛用于预实验和学生 教学 2、具有类似于人类群体遗传异质性的 遗传组成，对实验刺激接近自然种属反 应，药物筛选和毒性试验 定义：由于自然变异或人工致突变，正常染 色体上的基因发生突变，而具有某种遗传缺 陷或具备某种独特的遗传特点的品系称为突 变系动物。 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 突变系动物 基因突变原因 自发突变 诱发突变 物理因素：宇宙射线，X射线 化学致突变剂：N-乙基-N-亚硝基脲（N- ethyl-N-nitrosourea,ENU）,苯丁酸氮芥（ chlorambucil,CHL） 基因突变的表现形式 实质是基因DNA序列上碱基对发生了变化 表现形式： 可见突变：裸小鼠，裸大鼠 血液生化突变 致死性突变：显性和隐性 突变系突变系 突变系的应用 携带的突变基因导致动物在某些方面的异 常，可成为医学研究的疾病动物模型 常见的突变等位基因符号： Ca:白内障 dw:侏儒症 dy:肌失养症 ob:肥胖症 nu:裸鼠 又称系统杂交动物，F1 代动物 定义：由两种不同的近交系杂交所繁殖的第一代杂 交动物称为系统杂交动物，俗称“F1”代。 系统杂交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： 具有杂交优势，生活力和抗病力比近交系强。 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。 实际应用时具有相对固定的杂交组合，应用广泛， 便于国际交流。 第五节第五节 杂交群动物杂交群动物 常用的系统杂交小鼠的组合常用的系统杂交小鼠的组合 F1代小鼠名称交配亲代名 称 F1代小鼠名称交配亲代名称 AKD2F1 BA2GF1 BCF1 BCBAF1 BC3F1 B6AF1 B6D1F1 CAF1 CAKF1 CBAAF1 AKR X DBA/2 C57BL X A2G C57BLXBalb/c C57BL X CBA C57BL X C3H C57BL/6 X A C57BL/6XDBA1 Balb/c X A Balb/c X AKR CBA X A CBA-T6D2F1 CB6F1 CCBA-T6F1 CC3F1 CD2F1 CBF1 C3BF1 C3D2F1 129B6F1-dy CBA-T6 X DBA/2 Balb/cXC57BL/6 Balb/cXCBA-T6 Balb/c X C3H Balb/c X DBA/2 Balb/c X C57BL C3H X C57BL C3H X DBA/2 129XC57BL/6-dy 第六节第六节 遗传学监测遗传学监测 为什么要进行遗传监测？ 基因突变和遗传漂变 残留杂合基因的分离 人为造成遗传污染 监测目的 近交系动物：保证近交系动物基因的高 度纯合，淘汰各种原因引起的遗传变异 的个体。 封闭群动物：防止群体内个体之间发生 近交，保持整个群体各位点的基因频率 稳定在一定的范围。 突变系动物：防止突变基因在繁殖过程 中丢失。 近交系动物遗传质量监测常用方法近交系动物遗传质量监测常用方法 原 理方 法评 价 形态学1.下颌骨形态分析法较复杂，需要经过复杂计算，捕杀 大量动物 2.毛色基因测试法简单，但需长时间观察 3.染色体带纹分析法较复杂，准确性较差 免疫学1.同系异体植皮法简单，有权威性，得到结果时间长 2.H-2复合体监测法较复杂，费用高，准确性较高 3.混合淋巴细胞培养较复杂，费用高，需一定设备 生物化学生化标记电泳法经济、准确性高，普遍采用 近交系动物遗传监测结果的判断与处理近交系动物遗传监测结果的判断与处理 检测结果判 断处 理 与标准遗传概貌完 全一致 未发现遗传变异 ，遗传质