遗传学分类专题知识专家讲座

1试验动物遗传学遗传学分类专题知识专家讲座第1页220世纪50年代,罗歇尔(Russel)和布鲁克(Bruch)：

发育环境周围环境

┌────┐↓┌────┐↓┌────┐

│基因型│───∣表现型│───∣演出型│

└────┘└────┘└────┘

动物基因型、表现型、演出型与环境之间关系模式

实现试验动物标准化应从控制试验动物遗传、

微生物和寄生虫、营养、环境等四方面着手。

遗传学分类专题知识专家讲座第2页3试验动物分类（一）传统动物学分类方法（二）按遗传学控制程度分类试验动物（三）按微生物寄生虫学控制程度分类试验动物遗传学分类专题知识专家讲座第3页4（一）传统动物学分类方法依据自然分类法，把整个生物，通常是用界(kingdom)、门(phylum)、纲(class)、目(order)、科(family)、属(genus)、种(species)等划分分类等级。以大家鼠为例，它属于：脊椎动物亚门(phylumvertebrata)

哺乳动物纲(classmammalia)

啮齿目(orderrodentea)

鼠科(familymurinae)

大家鼠属(genusrattus)

大家鼠种(species

rattusnorvegicus)

学名：褐家鼠

(Rattusnorvegicus)

多数情况下，依据不一样目标进行种下分类，把试验动物划分为不一样品系。遗传学分类专题知识专家讲座第4页5惯用哺乳类试验用动物分类学地位目标名称动物名称贫齿目Edentata犰狳食虫目Insectivora刺猬、鼩鼱、鼹鼠翼手目Chiroptera蝙蝠灵长目Primates猕猴、狨猴兔形目Lagomorpha兔啮齿目Rodentia大鼠、小鼠、豚鼠、金黄地鼠、黑线仓鼠、棉鼠、长爪沙鼠、鲸目Cetacea须鲸、齿鲸、白鳍豚食肉目Carnivore猫、犬鳍足目Pinnipedia海豹长鼻目Proboscidea亚洲象奇蹄目Perissodactyla马、驴、骡、犀牛偶蹄目Artiodactyla牛、羊、鹿、猪遗传学分类专题知识专家讲座第5页6为何试验动物要进行遗传学分类？试验动物含有明确遗传背景并严格遗传控制动物，遗传原因会对试验结果干扰。很多生命科学研究，要求试验动物遗传结构有较高同一性、稳定性和纯合度。这就提出了试验动物遗传质量和监测问题。（二）遗传学分类C3H遗传学分类专题知识专家讲座第6页7一、试验动物按遗传学控制分类(基因组成特点)

近交系动物（Inbredstrains)相同基因型

封闭群动物(Closed--colony)不一样基因型杂交F1代动物(F1--Hybrid)相同基因型突变系动物（Mutantstrains)遗传学分类遗传学分类专题知识专家讲座第7页8种(species)：是动物学分类系统上基本单位。在试验动物学中，种是指一群形态相同、能相互交配且后代有繁殖能力同一个类动物。异种动物之间存在生殖隔离。马和驴种、品种和品系概念遗传学分类专题知识专家讲座第8页9品种(stock)是种以下分类单位，是人们依据不一样需要而对动物进行改良，选择，即定向培育，并含有某种特定外形和生物学特征动物群体，其特征能较稳定遗传。日本大耳白兔新西兰白兔青紫蓝兔遗传学分类专题知识专家讲座第9页10品系(strain)起源明确，采取某种交配方式，含有相同外貌，独特生物学特征和稳定遗传性状。特征：基因高度纯合习惯上把封闭群动物称为品种，近交系动物称为品系。C3HDBA/2615遗传学分类专题知识专家讲座第10页11动物分类学中，种(species)是分类基本单位。而试验动物学中把同一个动物中含有不一样遗传特征动物分成不一样品种(stock)、品系(strain)。品种、品系概念超出了普通动物学分类概念，它们才是试验动物分类基本单位。遗传学分类专题知识专家讲座第11页12作为品种、品系条件1.相同外貌特征

同一品系或品种含有相同外貌特征,如毛色。比如：C57BL/6小鼠毛色是黑色，DBA/2小鼠毛色是灰色，昆明（KM）小鼠毛色是白色。

DBA/2小鼠昆明（KM）小鼠遗传学分类专题知识专家讲座第12页13不一样品系、品种动物也有外貌相同。比如：SD大鼠、Wistar大鼠毛色为白色Wistar大鼠遗传学分类专题知识专家讲座第13页142.独特生物学特征独特生物学特征是一个品系、品种存在基础在长久研究过程中,在一些动物身上发觉了所需要不一样于其它动物生物学特征,进行定向选择,将这些特征保留下来,成为今天为数众多品系、品种。比如A小鼠,在经产鼠中高发乳腺癌（30-80%），对致癌物质敏感易产生肺癌；AKR小鼠品系自发淋巴细胞白血病（68%-99%）;遗传学分类专题知识专家讲座第14页15

3.稳定遗传性能

作为一个品系，不但要有相同外貌特征，独特生物学特征，更主要是要有稳定遗传性能，即在品系、品种自群繁殖时，能将其特征稳定地传给后代。遗传学分类专题知识专家讲座第15页16

一、基本概念

1.近交（inbreeding)：

有意识地从一个动物群体中选取血缘关系比较靠近雌雄个体，现有共同祖先兄妹，母子，父女进行交配。

2.近交方式：全同胞交配:双亲相同后代个体亲子交配半同胞：单亲相同后代个体叔侄祖孙等交配类型近交系动物（p19）遗传学分类专题知识专家讲座第16页173.近交程度：近交系数coefficientofinbreeding（p24）也指个体因为近交而造成异质基因降低时，同质基因或纯合子所占百分比注：Fn：n代近交系数；△F：近交系数代数增率，在同胞兄妹交配或回交情况下，△F为0.191；

n：近交代数。遗传学分类专题知识专家讲座第17页18遗传学分类专题知识专家讲座第18页19

伴随同胞交配或亲子交配世代数增加，近交系数上升，到20代时，近交系数可达98.6％，杂合基因仅剩1.4％。

（1）生殖周期短小型近交系动物，近交系数大于98.6%（20代以上）

（2）生殖周期长大型动物，近亲交配若干代，近交系数达80%以上可称为近交系。（8代以上）遗传学分类专题知识专家讲座第19页20近交系动物（Inbredstrainanimals）（p20）定义：任何个体基因组中99%以上等位点为纯合时，即经过最少连续20代全同胞兄妹交配或亲子交配培育而成，品系内全部个体都可追溯到起源于20代或以后代数一对共同祖先品系。遗传学分类专题知识专家讲座第20页214.近交系动物命名

用1~4个大写罗马字母或英文字母、或用字母与数字结合表示，其后再用相关符号（用括号括起）表示近交代数例：A系、TA1系、129，615，C3H（F130），C3H（F？+25）遗传学分类专题知识专家讲座第21页225、近交系动物亚系分化亚系(substrain)支系(subline)遗传学分类专题知识专家讲座第22页23

亚系(substrain)（p20）

1个近交系内各个分支动物之间，因遗传分化而产生差异，称为近交系亚系。亚系分化存在以下几个情况：同一近交系在兄妹交配40代以前分离，很可能因为残余杂合性而造成形成亚系。同一近交系终年处于分离状态(100代以上),可能因为突变形成亚系。遗传污染（geneticcontamination）(即一个近交系与非本品系动物之间杂交引发遗传改变)。遗传学分类专题知识专家讲座第23页24亚系命名在原品系名称后斜线，斜线后标明亚系符号。亚系符号：1）加培育者名称缩写（A/He）（P21表2-2）

2）加数字与培育者名称缩写（C57BL/6J,C57BL/10J）最终用括号表示亚系取得时原品系近交代数

原品系/培育者名称（F**）例：

A/He（F87）是指近交到第87代由Heston培育A品系亚系。遗传学分类专题知识专家讲座第24页25

支系(subline)（p20）经过技术处理品系称为支系。

当喂养环境改变，或对动物进行一些技术性处理时，也有可能对近交系一些生物学特征产生影响，这些特征可能是遗传性，也可能是非遗传性。如：种群移植到新保持者，经过某种技术处理：代乳、受精卵或胚胎移植、人工喂养、卵巢移植等。

遗传学分类专题知识专家讲座第25页26经人为技术处置形成支系，应在原品系名称后附加一个小写英文字母标明处理方式，并在后面加上对应品系。详细符号：受精卵（egg）移植e;例：AeB6卵巢（ovary）移植o;奶母代乳（fosternursing）f;例：C3HfC57BL/6人工喂养（hand-rearing）h;人工喂养+奶母代乳fh移植胚胎经冷冻保留品系，在品系后面加p（freezepreservation），再加e支系命名遗传学分类专题知识专家讲座第26页27遗传学分类专题知识专家讲座第27页28遗传学分类专题知识专家讲座第28页29

二、特殊近交系动物

依据科学研究需要在培育普通近交系动物基础上，采取特定方法所培育一类与普通近交系动物有高度同源性新型近交系动物。重组近交系重组同类系同源近交系：同源突变近交系、同源导入近交系遗传修饰动物

转基因动物、基因定位突变动物、诱变突变动物。遗传学分类专题知识专家讲座第29页30重组近交系(recombinantinbredstrain,RI)由2个近交系杂交后，经连续20代以上兄妹交配育成近交系。为重组近交系提供亲代两个近交系称为祖系。该品系动物既含有其双亲品系特征。

遗传学分类专题知识专家讲座第30页31命名：用大写英文“X”号将两个亲代近交系动物缩写符号连在一起后，作母系祖系名称放在前，作父系祖系名称放在后，同一系列中不一样近交系在其后加连接符与数字表示。母系X父系数字（母系X父系-数字）

如：1、BALB/c与C57BL两个近交系杂交：CXB1、CXB22、雄性亲代缩写为数字，为区分不一样重组近交系，命名为CX8-1，CX8-2。遗传学分类专题知识专家讲座第31页32重组同类系由两个近交系杂交后，子代与两个亲代近交系中一个近交系进行数代回交（通常回交2代），再经过不对特殊基因选择连续兄妹交配（通常大于14代）而育成近交系。命名：在两个亲代近交系缩写名称中间加小写英文字母c命名，用其中做回交近交系（受体近交系）在前，供体近交系在后。相同双亲育成一组重组同类系用阿拉伯数字区分。如：CcS1表示以BALB/c（C）为亲代受体近交系，以STS（S）品系为供体近交系，经2代回交育成编号为1重组同类系。遗传学分类专题知识专家讲座第32页33同源近交系：

(1)同源突变近交系(coisogenicinbredstrain)两个近交系除了一个指明位点等位基因不一样外，其它遗传基因全部相同品系。由近交系发生基因突变或人工诱变形成

遗传学分类专题知识专家讲座第33页34同源突变近交系命名在原品系（亚系）名称之后加连字符和基因符号，假如基因是以杂合状态保持，用“+”代表野生型基因，突变时近交代数和突变代数之间加字母M。

原品系-基因符号（F*+M+F*）例：C57BL/6J-bg(F58+M+F20)表示C57BL/6J第58代突变，然后又进行了20代近交。遗传学分类专题知识专家讲座第34页35(2)同源导入近交系(congenicinbredstrain)：

经过基因导入方法将一个目标基因导入某个近交系基因组内，由此形成一个近交系与原来近交系只是在一个很小染色体片段上基因不一样。为目标基因提供背景近交系为配系，配系必须是近交系。提供目标基因品系称为供系，供系能够是携带目标基因任何一个基因型动物。

试比较同源导入近交系和同源突变近交系区分。遗传学分类专题知识专家讲座第35页36同源导入近交系命名：由配系名称与供系名称及其目标基因符号共同组成，中间用圆点号分开，目标基因符号用连接符相接。

配系名称•供系名称-目标基因如：B10•129-H-126，表示将129品系H-126基因导入到C57BL/10为遗传背景品系。

AKR•B10-bg？遗传学分类专题知识专家讲座第36页遗传修饰动物经人工诱发突变或特定类型基因组改造建立动物，包含转基因动物，基因定位突变动物，诱变突变动物等。37遗传学分类专题知识专家讲座第37页38三、近交系动物特征1、纯合性在一个近交系内全部动物全部基因位点都是纯合子，个体之间、祖代个体与后代个体之间都是纯合子，这么个体与该品系中任何动物交配所产生后代也是纯合子。2、同基因性一个近交系中全部个体在遗传上是同源，全部个体都可追溯到一对共同祖先。个体之间可进行器官移植、皮肤移植、肿瘤移植。遗传学分类专题知识专家讲座第38页39

3、均一性

因为近交系动物含有相同基因型，任何可遗传体征都是一致，如血型、组织型、形态上特征（体重，毛色等）、行为类型。4、遗传稳定性

近交系动物在遗传上是稳定。人为选择不会改变基因型。遗传变异或基因突变机率极低。5、可分辨性

近交系动物在遗传上已经有分型，可依据这些位点分型很快地将两个外貌相同近交系分辨出来。遗传学分类专题知识专家讲座第39页40

6、对外界原因敏感性

高度近交，生理功效稳定性降低，对外界原因反应愈加敏感，更易制备疾病模型动物。7、

分布广泛性

近交系动物个体具备全能性，任何个体均可携带该品系全部遗传基因库，引种方便。大部分近交系动物分布在世界各地，不一样地域、不一样国家科学家有可能去重复或验证已取得理论和数据。8、背景资料和数据较为完善近交系动物在培养和保留过程中都有详细统计。对于设计新试验和解释所得结果提供了便利条件。遗传学分类专题知识专家讲座第40页41四、近交系应用1、近交系动物个体之间极其一致，可消除杂合遗传背景对试验结果影响，试验组和对照组都只需少许动物。2、个体间组织相容较强，是组织细胞移植，肿瘤移植必不可少试验动物。3、近交系，隐性基因得到暴露，可取得大量先天性畸形或先天性疾病动物模型，如糖尿病，高血压等，进行相关试验。4、多个近交系同时使用可分析不一样遗传背景对某项试验影响，观察试验结果普遍意义。遗传学分类专题知识专家讲座第41页42

封闭群动物群体概念所谓群体是指生物一个种、一个亚种、一个品系、品种或其它类群全部组员之和。在生物进化历史中，单个生物个体存在是否是无意义，生物只有以群体方式生存，这个物种才能存在与发展。遗传学分类专题知识专家讲座第42页43封闭群动物基因频率和基因型频率基因频率（genefrequency）就是在一个群体中某一个基因数量与占据同一基因座全部等位基因总数百分比，取值范围在0到1之间，通常写成小数形式。基因型频率（genotypefrequency）就是在二倍体生物群体中，某一个基因座特定基因型(如AA、Aa和aa）在其全部基因型中所占百分比，取值范围在0到1之间，通常也写成小数形式。Hardy-Weinberg定律

在一个大随机交配群体内，假如没有突变，选择和迁移原因干扰，则该群体每一世代基因频率和基因型频率保持不变。遗传学分类专题知识专家讲座第43页44又称远交群动物，引种于某亲本或同源亲本动物，使其不以近交形式进行交配，也不引入任何外来血缘，在封闭条件下最少连续繁殖4代以上。预防近亲交配和与群外动物杂交可保持群体基因频率稳定不变。封闭群（closedcolony)KM小鼠Wistar大鼠SD大鼠遗传学分类专题知识专家讲座第44页45封闭群培育有效群体在一个自然繁殖群体中所含有生殖能力雌雄个体，都能够自由参加繁殖。近交系数F1与有效群体数目Ne之间关系：国际试验动物科学委员会要求F1<1%，故Ne最少要求到达25对（50只）遗传学分类专题知识专家讲座第45页46封闭群（closedcolony)封闭群可分为远交种（outbred）和突变种。远交种：长时间与外界隔离、雌雄个体之间能随机交配动物群突变种：携带个别突变基因封闭群，这些突变能够是纯合也能够是杂合。遗传学分类专题知识专家讲座第46页471.普通以2-4个大写英文字母命名，如NIH小鼠2.种群保持者名称：种群名称。种群保持者名称为1~4个英文字母缩写，首字母大写，其余小写。如N：NIH表示美国卫生研究院（N）保留NIH小鼠。如Lac：LACA表示由英国试验动物中心（Lac）保持LACA封闭群小鼠封闭群动物命名遗传学分类专题知识专家讲座第47页48封闭群动物特点及应用1、封闭群动物（远交种）遗传组成含有很高杂合性2、封闭群动物防止了近亲交配，含有较强繁殖力和生活力

3、封闭群动物试验重复性差4、广泛应用于教学，预试验，药品筛选，毒理安全试验。遗传学分类专题知识专家讲座第48页49杂交F1代动物由两个不一样近交品系杂交而繁殖第一代动物，其遗传组成均等地来自两个近交系，各个体含有相同表现型和基因型，遗传均一。是医学生物学研究中所使用相同基因型动物一个。杂交F1代动物是纯合还是杂合？两个用于生产杂交F1代近交系称为亲本品系（parentalstrain)，提供雌性为母系(maternalstrain)，提供雄性为父系(paternalstrain)。遗传学分类专题知识专家讲座第49页50雌性亲代名称在前，雄性亲代名称居后，二者之间以大写英文字母“X”相连表示杂交，将以上部分用括号括起来，再在其后标明杂交代数（如F1等）。母本X父本F1（C57BL/6

DBA/2）F1对品系或种群名称可使用通用缩写名称。比如：C57BL/6

DBA/2F1=B6D2F1

杂交F1代动物命名遗传学分类专题知识专家讲座第50页51杂交F1代动物命名用两个近交系生产杂交一代时，可产生两种杂交一代，取决于母系或父系不一样，例：C57BL/6♀

DBA/2♂B6D2F1DBA/2♀C57BL/6♂D2B6F1区分：Y染色体母性原因（细胞质成份、子宫环境、母乳）遗传学分类专题知识专家讲座第51页521、含有同基因型杂交群动物即使含有杂合遗传组成，但个体间基因是相同，可接收个体间、亲本品系细胞、组织、器官、肿瘤移植。2、遗传和表型一致性杂交F1代基因不是纯和子，但个体间基因型是整齐一致，遗传性是稳定，表现型也一致，可取得准确度很高试验结果。杂交F1代动物特点遗传学分类专题知识专家讲座第52页53杂交F1代动物特点3、杂交F1代动物不含有育种功效。不能自群繁殖出与杂交F1代相同基因型动物，假如进行自群繁殖则在F2时会发生遗传上性状分离。4、与近交系相比含有杂交优势近交系动物生活力、对疾病抵抗力、对试验耐受性都较差，而且较难繁殖和喂养；F1代含有较强生命力，对疾病抵抗力强，寿命较长，轻易喂养可作为代乳动物，卵、胚胎、卵巢移植受体。遗传学分类专题知识专家讲座第53页杂交F1代动物在生物医学研究中应用（一）干细胞研究（二）移植免疫研究（三）细胞动力学研究（四）单克隆抗体研究54遗传学分类专题知识专家讲座第54页55突变系动物因为自然变异或人工定向变异使染色体上正常基因发生改变而培育出含有某种特殊遗传缺点或某种独特遗传特征。如裸小鼠、裸大鼠等。突变系动物可由自发突变和人工诱变形成遗传学分类专题知识专家讲座第55页56突变系动物命名突变系命名和同源近交系命名相同，在原品系名称后面加连字符号与突变基因符号。原品系-突变基因BALB/c-nu/nu：BALB/c品系含有nu基因突变系；N:NIH-nu/nu：N:NIH品种含有nu基因突变系。遗传学分类专题知识专家讲座第56页57突变系动物应用肿瘤模型动物其它疾病：肥胖小鼠：与人类有相同肥胖病和糖尿病，肌萎缩症小鼠：与人类相同肌肉萎缩症本身免疫小鼠：本身免疫性溶血症和红斑狼疮。遗传学分类专题知识专家讲座第57页58试验动物按遗传学控制分类(基因组成特点)

近交系动物（Inbredstrains)相同基因型

封闭群动物(Closed--colony)不一样基因型杂交F1代动物(F1--Hybrid)相同基因型突变系动物（Muta