实验动物遗传学质量的标准化

关于实验动物遗传学质量的标准化

实行实验动物遗传学质量标准化的重要意义

（1）可以增加动物实验结果的可比性和可重复性

（2）根据模拟动物基因组与人类基因组的异同，可以在遗传限定的动物身上复制出更多的人类疾病动物模型。

（3）标准化实验动物有利于动物基因的作图。（4）对实验动物遗传学质量标准化的深入研究，可以建立一系列相关的生物信息数据库。第2页,共39页，2024年2月25日，星期天实验动物按遗传学分类第3页,共39页，2024年2月25日，星期天品种、品系的概念

品种（breed）和品系（strain）是基本分类单位。品种：人们根据不同需要而对动物进行改良、选择，即定向培育，并具有某种特定外形和生物学特性的动物群体，其特性能较稳定地遗传。品系：即“株”，为实验动物学的专用名词，指来源明确，并采用某种交配方法繁殖，而具有相似的外貌、独特的生物学特征和稳定的遗传特性，可用于不用实验目的的动物群体。第4页,共39页，2024年2月25日，星期天品种、品系的概念

作为一个品种、品系，应具备以下条件：（1）相似的外貌特征：如：C57BL/6小鼠的毛色是黑色的，昆明小鼠的毛色是白色的，DBA/2小鼠的毛色是灰色的。（2）独特的生物学特性：如：C3H小鼠的乳腺癌发生率极高。（3）稳定的遗传性能（4）具有共同遗传来源和一定的遗传结构通常称近交系动物为品系，称封闭群动物为品种。第5页,共39页，2024年2月25日，星期天按基因组成特点分近交系突变系杂交F1代封闭群相同基因类型不同基因类型按基因纯合程度分第6页,共39页，2024年2月25日，星期天近交系动物

（inbredstrain)第7页,共39页，2024年2月25日，星期天近交系动物的概念

有意识地从一个动物群体中选用血缘关系比较接近的雌雄个体，即有共同祖先的兄弟、母子、父女进行交配，此种近亲交配的方式叫做近交。

经至少连续20代的全同胞兄妹之间或亲代与子代之间交配培育而成的动物，称为近交系。近交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。

近交系的近交系数（Inbreedingcoefficient）应大于98.6。第8页,共39页，2024年2月25日，星期天近交系动物的概念

亚系和支系

亚系：

1、同一品系在兄妹交配40代之前分离，很可能由于残余杂合性而导致形成亚系

2、同一品系长期处于分离状态，可能由于突变而形成亚系

3、已发现有遗传差异的品系，可能由于残余杂合基因、基因突变、遗传污染引起。

支系：

1、引种到另一实验室；2、经过某种技术处理第9页,共39页，2024年2月25日，星期天近交系动物的命名

近交系一般以1-4个大写英文字母命名，如:DBA小鼠亦可以用大写英文字母加阿拉伯数命名，如：C57BL、C3H

还有些品系的代码在此规定制定前已广为人知，如：615

近交系的近交代数用大写英文字母F表示。通常在品系代码后加括号，先写“F”，后写代数，如615（F25）表示615小鼠，近交代数为第25代。第10页,共39页，2024年2月25日，星期天亚系和支系的命名

亚系命名原则是在品系名称后加斜线号，斜线后表明亚系的符号：1、数字，如：DBA/12、培养或产生亚系的单位或个人的缩写英文名称，第一个字母用大写，以后的字母用小写。如：CBA/J表示由美国杰克逊研究所保持的CBA的亚系。3、当一个保持着保持的一个近交系具有两个以上的亚系时，可在数字后再加保持者的缩写英文名称来表示亚系。如：C57BL/6L和C57BL/10J表示美国杰克逊研究所所保持的C57BL的两个亚系。

支系命名是在品系（亚系）名称后面加一斜线或双斜线，再加上保持者名称缩写。C57BL/6J//Lac表示英国实验动物中心维持的支系。

品系经过技术处理，应该用小写英文字母作为相应的符号来表示，如C3HfC57BL，表示C3H品系由C57BL代乳。第11页,共39页，2024年2月25日，星期天近交系动物的特性

（1）基因纯和性（homozygosity）（2）同基因性（isogeneicity）（3）均一性（uniformity）（4）遗传稳定性（geneticstability）（5）可分辨性（identification）

（6）个体性（individuality）（7）分布的广泛性（extensivedistribution）（8）背景资料可查性（retrievalablebackgrounddate）第12页,共39页，2024年2月25日，星期天近交系动物的应用（1）与封闭群相比，近交系动物个体之间极其一致，可以消除杂合遗传背景对实验结果的影响，因此在实验中，实验组和对照组都只需少量的动物。（2）在某些涉及组织细胞或肿瘤移植的实验中，个体之间组织相容性一致与否，是实验成败的关键，在这里，近交系动物成为必不可少的实验动物。（3）由于近交，隐性基因纯合性状得以暴露，可以获得大量先天性畸形及先天性疾病的动物模型，如糖尿病、高血压等，是进行基因连锁分析、比较遗传学、生理学和发育生物学研究的理想实验材料。（4）某些近交系具有一定的自发或诱发肿瘤发病率，并可以使许多肿瘤细胞株在活体动物上传代。这些品系成为肿瘤病因学、肿瘤药理学研究的重要模型。（5）多个近交系同时使用，可使不同研究者分析不同遗传基因对某项实验的影响，或者观察结果是否具有普遍意义。第13页,共39页，2024年2月25日，星期天特殊近交系同源突变近交系同源导入近交系分离近交系重组近交系第14页,共39页，2024年2月25日，星期天特殊近交系的概念●同源突变近交系：是某个近交系在某基因位点上发生突变而分离、培育出来的新的近交系。两个近交系，除了在一个指明位点等位基因不同外，其他遗传基因全部相同。●同源导入近交系：通过杂交-互交（Cross-intercross）或回交（Backcross）等方式将一个基因导入到近交系中，由此形成的一个新的近交系与原来的近交系只是在一个很小的染色体片段上的基因不同，称为同源导入近交系（同类近交系），简称同源导入系（同类系）。

●分离近交系:是在培育近交系的同时，采取一定的交配方法，迫使个别基因位点上的基因处于杂合状态。●重组近交系由两个近交系杂交后，经连续20代以上兄妹交配成的近交系。第15页,共39页，2024年2月25日，星期天特殊近交系的命名同源突变近交系：由发生突变的近交系名称后加突变基因符号（用英文斜体印刷体）组成，二者之间以连接号分开，如：C57BL/6J-bg.

当突变基因必须以杂合子形式保持时，用“+”号代表野生型基因，如：A/Fa-+/c。C57BL/6J-bg(F58+M+F25)同源导入近交系：在品系（亚系）的名称（或名称缩写）后面加“·”和供体品系名称缩写，然后加连字号和目的基因称号。例如：B10·129-H-12b表示以C57BL/10品系为遗传背景，携带来自129品系H-12b基因的同源导入近交系。分离近交系：在品系名称后加连字号和杂合基因符号。如：DW-dw/+DW-dw/+(FH26)

重组近交系：是在两个祖系名称缩写中间加上大写英文字母X。作母系的祖系名称放在前，作父系的祖系名称放在后。同一系列中不同的近交系可在其后面加连字号，再加数字表示。例如：雌性AKR和雄性C57BL杂交培育的一系列重组近交系可命名为AKXB-1、AKXB-2、AKXB-3等。第16页,共39页，2024年2月25日，星期天特殊近交系的应用同源突变近交系、同源导入近交系、分离近交系：（1）在同一遗传背景下比较某基因位点上不同等位基因的遗传效应。（2）在不同遗传背景中研究同一基因与遗传背景及其他基因的关系，消除杂合遗传背景对某些突变基因表达的影响，以获得更为稳定的实验动物模型。（3）对复杂的多基因性状进行遗传分析。重组近交系：（1）分离分析（2）连锁分析（3）功能分析第17页,共39页，2024年2月25日，星期天封闭群动物第18页,共39页，2024年2月25日，星期天封闭群动物概念

以非近亲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。

封闭群动物的关键是不从外部引入任何新的基因，同时进行随机交配，不让群体内基因丢失，以保持封闭群一定的杂合性。

突变种是指携带个别突变基因的封闭群。第19页,共39页，2024年2月25日，星期天封闭群动物命名

例如：N：NIH表示由美国国立卫生研究院（N）保持的NIH封闭群小鼠。Lac：LACA表示由英国实验动物中心（Lac）保持的LACA封闭群小鼠。

某些命名较早，又广为人知的封闭群动物，名称与上述规则不一致时，仍可沿用其原来的名称。如Wistar大鼠封闭群，日本的ddy封闭群小鼠等。

突变种的命名是在远交种命名的基础上加上适当的基因符号，并且用连字号相连。如：N：NIH-nu/nu。

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昧号分开。第20页,共39页，2024年2月25日，星期天封闭群动物特性及应用（1）封闭群动物的遗传组成具有很高的杂合性（2）封闭群动物具有较强的繁殖力和生活力（3）封闭群动物没有引进新的个体，其遗传特性及反应性可保持相对稳定；但群内个体具有杂合性，因而其反应性有差异。所以封闭群动物实验的重复性较差。（4）突变种所携带的突变基因通常导致动物在某些方面的异常，从而可成为生理学、胚胎学和医学研究的模型。第21页,共39页，2024年2月25日，星期天杂种F1代动物第22页,共39页，2024年2月25日，星期天杂种F1代动物概念

杂种F1代动物是由两个不同的近交品系杂交而繁殖的第一代动物，各个体个有相同的表型和基因型。

第23页,共39页，2024年2月25日，星期天杂种F1代动物命名

杂种F1代动物的命名习惯上是在括号内把亲代母系名称写在前边，后边是亲代父系名称，以大写英文字母X连接，再写上F1。例如：（C57BL/6XDBA/2）F1表示雌性C57BL/6J与雄性DBA/2交配的F1代动物。第24页,共39页，2024年2月25日，星期天杂种F1代动物特点（1）杂交优势杂种一代具有较强的生命力，对疾病的抵抗力强，寿命较长，容易饲养，繁殖旺盛，在很大程度上可克服近交系繁殖引起的各种近交衰退现象。（2）具有与近交系动物基本相似的遗传均质性。（3）采用杂交群动物所作的各种实验，其结果的重复性好。（4）具有亲代双亲的特点。（5）国际分布广，广泛用于各类实验研究，其研究结果易于重复，便于国际交流。第25页,共39页，2024年2月25日，星期天杂种F1代动物的应用（1）干细胞研究（2）免疫学研究（3）细胞动力学研究（4）单克隆抗体研究第26页,共39页，2024年2月25日，星期天突变系动物第27页,共39页，2024年2月25日，星期天基因突变概念

基因突变是指染色体上的一个位点内的遗传物质的变化，或者说是DNA分子链中碱基对的改变，也称突变。简言之，基因突变是一个基因变为它的等位基因。第28页,共39页，2024年2月25日，星期天

突变后出现的表现型是多种多样的，根据突变对表现型的最明显效应，可分为：（1）可见突变：突变的效应可在生物的表现型上看出来，即用肉眼能观察出来，如形态的变异（2）生化突变：突变的效应导致一个特定的生化功能的丧失。肉眼无法鉴别。须借助特殊方法检测第29页,共39页，2024年2月25日，星期天（3）致死突变：分为显性致死和隐形致死。显性致死在杂合态即有致死效应，隐形致死突变较常见，如镰形红细胞贫血症的基因就是隐形致死突变（4）条件致死突变：在某些条件下是能成活的，而在另一些条件下是致死的。第30页,共39页，2024年2月25日，星期天

遗传学家常使用突变型推断未知基因的存在，观察基因突变的产生，主要是检测是否偶产生新的表现型效应的不同等位基因。如：小鼠毛色基因中，A为野鼠色，a为黑色。当A突变为a时，其毛色则由野鼠色变为黑色第31页,共39页，2024年2月25日，星期天基因和性状的关系（1）一个基因决定一个性状，一般带有定性的特征，如毛色为定性的，为单基因决定（2）一个基因决定几个性状，称为基因的多形性，如带W基因的小鼠，毛色表现为花色和含铁红细胞性贫血，裸鼠的无胸腺、无毛也是由基因决定的，这可能是由于一个基因决定两个性状，也可能是靠近的两个基因不分离的缘故第32页,共39页，2024年2月25日，星期天（3）几个基因决定一个性状，一般带有定量的特征，如身高、体重是可定量的，为多基因所决定，小鼠6周龄时体重由30个基因决定，兔子的高血压由3-4个基因决定。第33页,共39页，2024年2月25日，星期天突变系动物概念

突变系动物是指正常染色体的基因发生了变异的，形成具有各种遗传缺陷的动物。