续-第六章实验动物学育种.ppt

第六章 实验动物的繁育技术 研究实验动物的育种，需借鉴家畜育种学的知识。但是实验动物和家畜之间，因用途的不同，育种方向存在着很大的差异。 实验动物育种主要是以动物实验和生物检定为目的。 家畜主要围绕提高产乳、产肉、产蛋和产毛等而开展的育种。,一、基础群的选择 1、从野生鼠中选择 这种选择有可能发现目前实验鼠所没有的遗传特性。 其缺点是野生鼠需要经过一段驯化时期，有时人工饲养条件下繁殖有困难。,第一节 近交系的培育与维持,2、从封闭群中选择 因封闭群内的个体之间存在着遗传上的差异，所以通过近交和选择，可把所需要的特性固定下来。 3、从杂交群中选择 此处的杂交群包括：近交系与近交系之间，近交系与封闭群之间，封闭群与封闭群之间，野生鼠与封闭群之间的各种类型的杂交，尤其是“三元”、“四元”杂交，通过这种杂交有可能形成多种的基因组合。从中选出具有突出特点的性状。,二、近交系的培育 近交系的培育方法，目前仍采用Falconer于1972年提出的以下三种方法。 1、平行线法：由5个家系组成基础繁殖群，从每个家系中选出一对鼠进行全同胞交配，以此类推，最后有可能育成5个亚系。 采用平行线法培育近交系过程中，同时存在很多品系，因此容易选择出具有优良性能的品系 虽然亲代遗传差异不明显，但随着继代近交，品系之间的性状差异会不断加大。,2、单线法：以某个家系为基础繁殖对，在其后代中一般选留3-5对种鼠，但仅有1对向下传递，生产的种鼠个体均一，最后形成单一的品系。其缺点是选择范围小，由于只有单线的仔代，有断代的危险。 3、优选法：在基础群中，每代常有6-8对种鼠，通常选择3对向下传递，系谱呈树枝状，向上追溯4-6代即可找到一对共同祖先。它兼有以上两个方法的优点。 见图6-1,A：平行线法 B：优选法 C ：单线法,图6-1 近交的培育（Falconer，1972）,在实践中，每代以不少于12对为宜，对数少选择机会少，有时难以维持下去。有的近交系如C3H、AKR品系的亲代需保留20-30对，子代应保留300只。 因为乳腺癌、白血病的自然发病率多在8-9月龄的经产母鼠，因此应将经产母鼠放入单独饲养，对其子代必须作好标记，当亲代发病后，再选留其子代作为下一代。,三、近交系的维持与生产 小鼠的近交系一旦育成或引进的近交系原种，应按保种的要求，以维持其特定的生物学特性的稳定。 近交系小鼠维持与生产包括3个群。 （基础群、血缘扩大群、生产群） 生产过程一般是从基础群输出种鼠，经血缘扩大群扩增后，建立生产群。,1、基础群： 设基础群的目的，一是保持近交系自身的传代繁衍，二是为血缘扩大群提供种鼠。 基础群严格采用全同胞兄妹交配方式进行繁殖 基础群应设动物个体记录卡（包括近交代数、编号、出生日期、双亲编号等）和繁殖系谱 基础群（包括血缘扩大群）种鼠向追溯，不超过5-7代都能追溯到1对共同祖先。,2、血缘扩大群：种鼠来自基础群 血缘扩大群采用全同胞兄妹交配方式进行繁殖。 血缘扩大群种鼠应设繁殖记录卡 血缘扩大群种鼠向上追溯，不超过5-7代也都能追溯到1对共同祖先。,3、生产群： 生产群的目的是生产供应实验用近交系动物。生产群种用动物（种鼠）来自基础群或血缘扩大群。 生产群动物一般采用随机交配方式进行繁殖，后代供实验用，不得留种。 生产群动物应设繁殖记录卡。 生产群动物随机交配繁殖代数一般不超过4代。,突变系的培育方法主要有2种: 一是通过培育近交系的方法使突变基因保存下来 二是将突变基因导入近交系 1、纯合隐性突变系小鼠的培育 以突变白化小鼠为例：,第二节 突变系的培育,P 突变白化（） 野鼠色（） （cc）(仅有一只) （CC） F1 野鼠色（） 突变白化（） （Cc） （cc） F2 野鼠色 突变白化 （Cc） （cc） 50% 50% 将F2白化小鼠经20代的全同胞兄妹交配，即可育成纯合白化纯系小鼠。,2、纯合显性突变系小鼠的培育 携带显性突变基因的个体，从表型分不出其基因型是纯合（AA）或杂合（Aa） 必须与aa交配后，根据其子代的毛色表现型加以区别。 （AAaa）或杂合（Aaaa）,当显性突变小鼠（AA）与隐性纯合小鼠（aa）交配时，其F1代全都为杂合型（Aa），毛色为野鼠色，即可证明其突变个体的基因型为纯合的显性突变小鼠。 F1代互交，F2分离为3A：1aa。 淘汰隐性个体，让纯合显性个体(AA)兄妹交配连续进行20代，显性基因纯合率可达99.6%（255/256）。,1、每代回交导入法 （1）显性突变基因导入的方法 以野生色基因（AA）导入到黑色C57BL（aa）近交系培育C57BLAA为例，其方法是： 以突变纯合基因（AA）个体与C57BL（aa）个体杂交，产生F1（Aa）， F1再与近交系（C57BL）回交，产生回交一代（N1） 选择具有突变性状（即AA）的回交一代（N1）再与近交系（C57BL）回交产生回交二代（N2）。,二、将突变基因导入近交系的方法,如此一代代回交下去其近交系基因导入率为1（1/2）n。 当回交到第8代时，即当n=8时时，近交系基因导入率为99.6%(265/266)，此法培育出的近交系即为突变导入近交系 若需纯化突变基因可选择回交8代以后的带有突变基因的不同性别的个体进行交配，即可育成纯合型近交系。,P C57BL（aa ） C3H（AA ） F1 野生色（Aa） （1/2 C3H“血统”、1/2C57BL“血统”） C57BL（aa） 野生色（Aa） （1/2C57BL“血统”） N1 黑色 50%（aa） 野生色50%（Aa） （共实验用） （3/4C57BL“血统”） C57BL（aa）野生色（Aa）(3/4C57BL“血统”),AA导入到黑色C57BL（aa）内的示意图,N2 黑色50%（aa） 野生色50%（Aa） （共实验用） （1/8C3H“血统”、7/8C57BL“血统”） C57BL（黑色） 野生色（Aa） (7/8C57BL“血统” ) N3 黑色50%（aa） 野生色50%（Aa） (共实验用)（1/16C3H“血统”、15/16C57BL“血统”） ： ： N8 黑色50%（aa）野生色50%（Aa） （共实验用） （1/256 C3H“血统”、 255/256C57BL“血统”）,（2） 隐性突变基因导入的方法 将隐性突变基因（cc）导入到巧克力色的615（CC）近交系，其方法如下： 白化小鼠（cc） 615 （CC） F1（Cc） F1(Cc)代再与615(CC)回交，产生回交一代（N1），其基因型为（CCCccc），其表型均为有色，从表型无法区分基因类型。 将CCCc与白化小鼠（cc）测交，根据子代的毛色加以区别。若所生子代全部为有色，则亲代基因型为CC；若子代为有色和白化两种，则亲代基因型为Cc。,P 615（有色） 白 化 （CC） （cc） F1 杂合有色（Cc） 615 （CC）回交 N1 615（CC） 杂合有色 （Cc）,隐性突变基因导入示意图,615有色（CC） 杂合有色（Cc） 50%（共实验用） 50% N2 615（CC） 杂合有色50%（Cc） 615有色（CC） 杂合有色（Cc） 50%（共实验用） 50% N3 615（有色） 杂合有色（Cc）,： ： N8 615（有色） 杂合有色（Cc） 回交8次后所得到的杂合有色615（Cc） 615（有色）近交系基因导入率为99.6% 完成导入后，杂合有色615（Cc）互交后即可从其后代中分离出纯合615即615- cc。 即615(Cc)615(Cc) 615- cc。,当纯合的隐性突变个体无繁殖能力或繁殖能力低下，则可采用此法进行维持和繁殖。 例如129/Re-dy（肌肉萎缩症）、C57BL/6J-ob（肥胖症）就是采用此法进行维持和繁殖的。,2、互交-回交导入法,现以裸鼠为例图示说明将nu基因导入到BALB/c的方法。 利用亲代裸鼠（nu / nu）和BALB/c杂交， F1为(/ nu )，F1互交（全同胞兄妹），所生后代中有裸鼠（nu / nu、/，/ nu），选其中雄性裸鼠（nu / nu）与BALB/c（/）回交，回交后代（N1）仍为杂合型（/，/ nu），因此类推。循环6次（12代）。其BALB/c近交系基因导入率可达99.6%。（即后代遗传组成有255/256是BALB/c ）,P BALB/c/ 裸鼠nu / nu F1互交 正常/ nu 正常/ nu 回交 BALB/c / 裸鼠（nu / nu）,N1互交 正常（/ nu） 正常（/ nu）,N2回交 BALB/c （/） 裸鼠（nu / nu）,N6回交 BALB/c （/） 裸鼠（nu / nu）,：,nu基因导入到BALB/c遗传基因组内示意图,当突变的两性都不能繁殖时，如肌肉萎缩小鼠（dy / dy）由于后肢瘫痪，运动失调，基本上丧失了自然交配能力。 除采用正常母鼠（/）或杂合型母鼠（/ dy）与杂合型（/ dy）公鼠进行交配生产外，多采用卵巢移植的方以维持突变基因的特性。,一、随机交配的方法 方法有三种： 按随机数表配对法， 分组交叉交配法 循环配对法 1、按随机数表配对法 将断奶后的小鼠编号，按随机数表组成配种对。,第三节 封闭群的繁育体系,2、分组交叉交配法： 将被选留的种鼠分组编号后， 分笼饲养 配种时种鼠应按组别交叉配种， 即13、24、 (n一1) 1，n2。 当n=4时，(n1)1即31，配对后组成A，B，C，D四组，见图6-2。 再将A，B，C，D四组生下的小鼠分别按顺序定为1，2、3，4重复上面的循环。,雄鼠组号,雌鼠组号,子代组号,图6-2 分组交叉交配法示意图,3、循环配对法： 每盒仅饲养1对种鼠，每代种鼠的对数相等，每盒种鼠在下个世代中仅留1对后代，可以想像成按一个圆圈排列，每个盒子包含1对第n代的小鼠，下一个循环称为n1代，子代分别进入它下一个循环对应编号邻近的笼子里，即鼠按逆时针方向循环，鼠按顺时针方向循环 例如鼠按1 n，2 21 n n1 鼠则按1 11， 2 21（n1） n，n 1 ，见图5-3,n 代,n1代,图6-3 循环配对法示意图,二、封闭群的维持与生产 封闭群动物的繁殖是尽量保持封闭群动物基因异质性及多态性，避免随繁殖代数增加，导致近交系数的过快上升。 封闭群可来源于非近交系，也可来源于近交系的繁殖群及其子代、而不采用近交。 著名的封闭群有NIH、ICR，LACA、Swiss和ddN小鼠，Wistar、SD大鼠，HarHey豚鼠等,1、引种原则 作为原种的封闭群动物必须遗传背景明确，来源清楚，有完整资料（包括种群名称、来源、遗传基因特点及主要生物学特性等）。 为保持封闭群动物的遗传异质性及基因多态性，引种动物数量要足够多，小型啮齿类封闭群动物引种数目一般不少于25对。,2、繁殖原则 为保持封闭群动物的遗传基因的稳定，封闭群应足够大，并尽量避免近亲交配。根据封闭群的大小，采用循环交配法等方法进行繁殖，以确保每代近交系数上升不超过1%。,3、方法的选择 当封闭群中每代交配的公鼠为10-25只时，一般采用循环交配法。 当封闭群中每代交配的公鼠为26-100只时，一般采用循环交配法或分组交配法。 当封闭群中每代交配的公鼠为100只以上时，一般采用随机交配法或分组交配法。,近交系数的增长率(F): 对于封闭群来说，近交系数的增量即F值愈低愈好，每代F应低于1，F值与核心群动物数量与配种方式有关，其计算方法如下： 1、循环交配法 当公母数不等时: F = 1/16N1/16N （N:动物数） 当公母数相等时: F = 1/4N总,举例 已知每代核心群种鼠N13只，N13只，采用循环交配法，求F=？ F=1/4N总 = 1/426=0.009615=0.96 %（1%） 2、随机交配: 公母数不等时 F = 1/8N 1/8N 公母数相等时 F = 1/2N总 举例 已知随机交配的鼠群有25对种鼠，求F=？ 解：F = 1/2N总=1/2 50=1% 由此说明同样的F，采用循环交配法留种少,实验动物的F1代与一般育种学上的F1代有着较大的差异。 一般育种学上的F1代，其个体之间差异较大，而实验动物的F1代虽然也是杂种，但它们个体之间十分均一，即基因型与表型是一致的。 可以用于科学研究的领域，获得正确的实验结果。,第四节 杂交F1代的培育,F1代动物的培育，采用两个近交系进行杂交而形成。将两个基因型不同的近交系作为亲代，互相交配所产的子代即可形成F1代动物。 值得指出的是F1代自交同样也会出现分离现象。 例如C57BL/6J小鼠的毛色为黑色（aa）与C3