1、遗传学质量控制,第一节 遗传学分类,一、实验动物按遗传学控制分类 近交系动物（Inbred strains)相同基因型 杂交F1代动物(F1-Hybrid) 相同基因型 封闭群动物(Closed-colony) 不同基因型,二、实验动物的分类方法,一切动物的分类都离不开传统的生物学分类法则。每一种实验动物都可以在传统分类法中找到自己的位置。以大家鼠为例，它属于： 脊椎动物门哺乳动物纲啮齿目 鼠科大家鼠属大家鼠种,常用哺乳类实验用动物的分类学位置,犰狳,沙鼠,鼬,第二节 近交系动物,一、基本概念 1.近交（inbreeding)：遗传上血缘关系较近的雌雄个体之间的近亲交配。实验动物育种多采用兄妹
2、交配的方法近交。,2.近交方式： 全同胞交配、亲子交配、半同胞、叔侄、祖孙等交配类型。,3.近交系动物：至少经过20代以上的连续全同胞交配或亲子交配，品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的动物群。,4.亚系(substrain):是指育成的近交系在培育过程中，由于杂合子基因的分离，基因突变的产生以及抽样误差导致部分遗传组成改变而形成遗传差异的近交系动物群。,5.支系(subline):当饲养环境改变，或对动物进行某些技术性处理时，也有可能对近交系的某些生物学特征产生影响，这些特征可能是遗传性的，也可能是非遗传性的。如：代乳、受精卵或胚胎移植、卵巢移植、冷冻保存和人工哺
3、乳等。这些处理在某些实验中会影响实验结果，因此有必要对同一品系或亚系进行区分，这些经过处理的动物可视为这些近交系或亚系的支系。,二、近交系动物的特征 遗传基因位点的纯合性 近交系动物培育成后，其任何一个基因位点上的纯合概率高达98.6以上，导致动物群体不再携带未知的隐形基因（Hiden），品系将会保留和表现所有的遗传性状。,遗传组成的同源性一个近交系内，所有动物都可追溯到其原始的一对共同的祖先。所有位点的基因都是纯合的，并且只来源于共同祖先的一个拷贝。遗传同源性将导致近交系有以下三个重要特性：（1）品系内个体间可接受组织移植 （2) 从品系内单个个体的监测中可得知品系整体的基因类型 （3）从一
4、个群体内可以很容易分离出许多遗传上相同的亚群体,表型一致性由于遗传上的同源性，近交品系内个体在表型上极为相同，尤其是那些高度由遗传决定的生物学特征。近交系表型上的一致性使得使用较少量的动物，即可以达到统计学的精确程度。,遗传组成独特性 近交系培育后，每个品系从物种的整个基因库只获得极少部分基因，这些基因的组合构成了品系的遗传组成。因此，每个品系在遗传组成上是独一无二的，具有独特的表型特征。,长期遗传稳定性 近交系虽然在遗传上并不是绝对稳定不变，但是其遗传组成不受选择、近交的影响，能导致遗传上发生变化的因素易受人为控制，而且出现的概率很低。,遗传特征的可辨性 近交系一旦培育成功，动物群体内几乎将
5、不存在遗传多态性，即每个位点只有一种基因类型，而不会存在其它的等位基因。,国际分布广泛近交系动物个体具备品系的全能性，任何个体均可携带该品系全部基因库，引种非常方便，仅需1至2对动物。,背景资料 近交系动物由于在培育和保种的过程中都有详细记录，加之这些动物分布广泛，经常使用，已有相当数量的文献记载着各个品系的生物学特性，另外对任何近交系每一项研究又增加了该品系的研究应用履历档案，这些基本数据对于设计新的实验和解释实验结果提供了有价值的参考信息。,生活力 由于近交衰退，近交系一般具有较低的生育力和生活力。这一特征给品系的维持、保种和繁殖生产带来极大的不利，所以近交系生产量较低，很容易断种，而且这
6、一特征也使动物不能接受剧烈的实验处理。,生产饲养成本高 近交系由于其繁殖力低，需要严格的饲养管理，对饲养环境和饲料营养要求较高，所以相对来说其生产和实验的成本较高。,三、近交系动物的维持 1、动物的交配方式： 近交 杂交 远缘交配 随机交配,2、近交系保种 育成的近交系严格按全同胞方式进行交配。 育成的近交系不得与其他品系杂交。 近交系有特异的遗传特性，保种过程随时分离或淘汰遗传变异的个体。 近交繁殖力低，选择繁殖力高的，淘汰繁殖力低的家系。 对个体进行详细记录和建立系谱。,3、近交系生产 基础群：全同胞方式交配血缘扩大群：全同胞方式交配生产群：随机交配，繁殖代数不超过4代。,第三节 封闭群动
7、物,群体的概念所谓群体是指生物的一个种、一个亚种、一个品系、品种或其它类群的所有成员之和。在生物的进化历史中，单个生物个体的存在与否是无意义的，生物只有以群体的方式生存，这个物种才能存在与发展。,一、 封闭群（closed colony)一个群体既不以近交形式进行交配，也不引入任何外来血缘，在封闭条件下交配繁殖，从而保持了群体的一般遗传特征，又具有杂合性，我们称之为封闭群。ICLAS规定，以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个种群，在不从外部引入新的血缘条件下，至少连续繁殖4代以上称为封闭群。封闭群可分为远交种（outbred）和突变种。,二、封闭群动物的特点及应用 1、封闭群动物避免了近亲交配，
8、具有较强的繁殖力和生活力，表现为每胎产子多，胎间隔较短，仔鼠死亡率低，生长快，成熟早，寿命长，对疾病的抵抗力强。在饲养繁殖过程中无需详细记录谱系，成本低，易生产，可大量生产，充足供应。广泛应用于实验，一般实验及学生的教学。,2、封闭群动物（远交种）的遗传组成具有很高的杂合性，类似于人类群体遗传异质性的遗传组成，用于人类遗传学研究、药物筛选、毒物试验，生物制品和化学药品的鉴定等方面。3、由于封闭群动物的遗传组成具有很高的杂合性，所以在遗传学研究中可作为选择实验的基础群体，用于对一些性状遗传力的研究。,毕格犬,4、封闭群动物的突变种携带的突变基因通常可导致动物某些方面的异常，成为生理学、胚胎学和医
9、学研究的模型。如高血压大鼠。5、由于其可携带大量的隐性有害基因，可用于估计群体对自发或诱发突变的遗传负荷能力。,SHR,常用的封闭群动物,SD大鼠,毕格犬,青蓝紫兔,ICR小鼠,三、封闭群动物的维持 原则：尽量保持封闭群动物的基因异质性及多态性，避免近交系数随繁殖代数增加而上升过快。 近交系数增量：F1/2N N：群体个数,国际实验动物委员会规定封闭群每代近交系数增加量不得超过1，由F1/2N得到每代动物数量不能少于25对。 引种时，小型啮齿类封闭群动物数不得少于25对。,四、封闭群动物的繁育体系采用随机交配的繁育体系，要求这个繁育体系能保持严格的家系记录并最大限度地避免动物近交。 方法：1.
10、按随机数表配对法2.分组交配法3.循环配对法,1.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,2.分组交配法,3.循环配对法,第四节 杂交F1代动物,一、杂交F1代动物（ F1-hybrid)由两个近交系杂交生育的第一代动物，其遗传组成均等地来自两个近交系，属于遗传均一并具有表现型相同的动物，是医学生物学研究中所使用的相同基因型动物的一种。如：AKRDBA/2：AKD2F1,两个用于生产杂交F1代的近交系称为亲本品系（parental strain),提供雌性的为母系(maternal strain),提供雄性的为父系(paternal strain)。杂交F1代的遗传组成均等地来
11、自两个亲本品系，即每个基因位点上的两个等位基因分别来自母系或者父系。可能是纯和基因也可能是杂合基因。,杂交F1代动物虽然基因型是杂合的，但个体间的遗传型与表现型都是一致的，符合实验动物有明确遗传背景的基本要求，在实验研究中应用时能获得一致的、可重复的、正确的实验结果.,杂交F1代动物不是一个品种或品系，因为它不具有育种功能，不能自群繁殖出与杂交F1代相同基因型的动物，如果进行自群繁殖则在F2时会发生遗传上的性状分离。,二、杂交F1代动物的特点及其应用 1、遗传和表型的一致性：杂交F1代的基因不是纯和子，但个体间基因型是整齐一致的，遗传性是稳定的，表现型也一致。故可获得精确度很高的实验结果，广泛
12、用于营养、药物、病原和激素的生物学评价。,2、基因型一致：杂交群动物虽然具有杂合的遗传组成，但个体间基因是相同的,可接受个体间、亲本品系细胞、组织、器官、肿瘤移植。用于免疫学、发育生物学研究。,3、与近交系相比具有杂交优势：近交系动物的生活力、对疾病的抵抗力、对实验的耐受性都较差，而且较难繁殖和饲养，反之， F1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。在某些方面比近交系更适用于科学研究。可作为代乳动物，卵、胚胎、卵巢移植的受体。,4、国际分布广泛：杂交群动物已广泛应用于各类实验研究，实验结果便于国际上进行重复和交流。,三、杂交F1代动物的维持 1、杂交F1代动物的亲本必须是近
13、交系动物。 2、杂交F1代动物只能作实验用，不能作为种用。 3、生产杂交F1代动物，必须维持两个亲本近交系的存在。 4、根据实验对杂交F1代遗传组成的要求选择亲本近交系。在这个前提下选择遗传上差异较大的品系进行杂交以提高杂交优势的程度。,五、常用杂交F1代小鼠1.AKD2F1 AKRDBA2 2.BA2GF1 C57BLA2G3. 3.BCF1 C57BLBALB/C 4.BCBAF1 C57BLCBA 5.B6AF1 C57BL/6A 6.BC3F1 C57BLC3H 7.B6D1F1 C57BL/6DBA/1 8.CAKF1 BALB/cA 9.CAKF1 BALB/cAKR,第五节 实验
14、动物的命名,一个标准的命名规则对实验动物的研究价值和使用价值有重要意义。一个品系只有一个名字，不同的人在不同的时间不同的地点才可能用同一的动物作实验，而他们的结果才能在不同的时间、空间和研究者之间进行比较，这样才能使动物实验有它真正的价值。,国际小鼠标准化遗传命名委员会International Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Mice 制定小鼠命名法 国际大鼠遗传命名委员会Rat Genome and Nomenclature Committee制定大鼠命名法 其它实验动物命名参照大小鼠进行命名,了解已命名大小鼠的途径：
15、Mouse News Letter每2年 Inbred Strains of Mice每2年 Cancer Research每4年 http:/www.informatics.jax.org http:/www.rgnc.gen.gu.se,一、近交系动物的命名 1普通近交系的命名 (l)品系名称一般为1-4个大写的英文字母。如：A、 BALB、DBA (2)有些品系名称用大写字母与数字结合表示，且数字总是紧随着第1个大写字母。如：C57BL、C3H (3)有些较早使用的非正规命名，已为国际广泛接受，其原有命名继续沿用。 如：129、615,(4)繁殖代数表示法： A（F87),表示A系近交的
16、第87代。 AKR(F?+10),未知的代数加已知的代数。 C57BL/Jnga(F73+26),引入时的代数加自繁代数。,常用近交系的缩写,2亚系的命名在原系名称后划一斜线，加亚系符号。亚系符号有下面几种情况： 亚系符号用研究人员或研究机构名称的缩写字母表示。首字母大写，其余小写。如：A/He指品系A的Heston亚系， CBA/J指CBA在Jackson 实验室的亚系。 老亚系中出现新亚系，可以在老亚系后加新亚系符号，如YBR/HeW就是将YBR/He迁入Wilson处形成的新亚系。,亚系符号用数字或小写字母表示。仅出现于众所周知的品系里，例如： BALB/c ，DBA/1，DBA/2。
17、亚系符号用字母加数字表示。一个实验室在某一品系后产生一个以上的亚系时，例如：C57BL/6J 是指在Jackson 实验室保持的C57BL/6 。,3.支系的命名 (1)人为技术处理形成的支系，在原品系后加小写英文字母表明处理方式。 如：C3HfC57BL、AeB，C57BL/6peCBA/N 代乳f(Foster nursing) 人工喂养h(Hand-rearing) 受精卵或胚胎移植e(Egg or embryo transfer) 卵巢移植o(Ovary transplant) 人工代乳fh(Foster onhand-rearing) 冷冻保存p(Freeze preservatio
18、n),(2) 伴随着品系处理，往往加上或清除了一个垂直传递的病毒。如果已验证了这个加上或清除的病毒，那就应在品系符号后附上用大写字母表示的病毒符号，并在病毒符号后接上“+”或“-”号，以表示增加或减去某一个病毒。例如： C3H/HeN-MTV+，表示纯化的小鼠胸腺病毒已接种进C3H/HeN的胎儿。,(3) 一个近交系引种到另一个单位时，用亚系名称后加一斜线表示。例： 57BL/6J/Lac表示保持于LAC的C57BL/6J亚系的一个支系。经过数次引种的支系，只在亚系名称后标明现在保种单位的名称，而不累计中间引种单位的名称。,二、封闭群动物的命名 1.一般以2-4个大写英文字母命名，如NIH小鼠
19、。,2.种群保持者名称：种群名称。种群保持者名称为14个英文字母的缩写，首字母大写，其余小写。如 N： NIH表示美国卫生研究院（N）保存的NIH小鼠。 3.由于历史原因已广泛使用的封闭群动物，沿用其原来的名称。如：Wistar大鼠，New Zealand兔,4.突变种的命名是在封闭群命名的基础上加上突变基因的符号，用连字符相连，基因符号用斜体字。如：N：NIH-nu/nu表示由美国国立卫生研究院保存的，带有纯合裸基因的NIH小鼠。Lac:LACA-Hh/+表示英国实验动物中心保存的带有杂合半肢畸形基因的LACA小鼠,三、杂交F1代动物的命名杂交群应按以下方式命名：此雌性亲代名称在前，雄性亲代
20、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，再在其后标明杂交的代数（如F1等）。对品系或种群的名称可使用通用的缩写名称。 例如：（C57BL/6 DBA/2）F1 = B6D2F1,第六节 功能基因组学 及基因工程动物,2002年2月12日, 历时10载耗资20亿美元的人类基因组计划最终完成, 并报道了99% 的人类基因组序列 2002年12月中旬小鼠成为第一个继人类后被测完所有基因组序列的哺乳动物,人类和小鼠各有3万个基因，其中80%相互对应，但人类的基因组较长，大约有30亿个碱基对，而小鼠有25亿个。与人类相比，小鼠有更多繁殖、免疫和嗅觉基因，并且前两种基因的进化也比人类快得多。科学家们利用人类与小鼠DNA序列的相似之处来研究人体基因在何处表达。,基因工程动物,利用转基因动物或基因敲除动物研究基因的功能,克隆动物,动物克隆技术将应用于医药领域，用以生产各种医用人体蛋白，其次用于患者本人细胞培育出的新组织来治疗各种疾病，进行器官移植，可以避免产生免疫排斥，提高手术成功绿率以及用于干细胞的研究,克隆猫,克隆狗,灵长类动物猴子也快要被克隆了,实验动物遗传学研究方兴未艾，期待着大家共同探索！,
