1、实验动物遗传育种学1. 实验用动物（Experimental Animal）: 又称广义实验动物。泛指用于科学实验的各种动物，包括经过人们长期家养驯化，按科学要求定向培育的动物。2. 实验动物（Laboratory Animal）: 又称狭义实验动物。指经人工培育和人工改造，对其携带的微生物和遗传、营养、环境实行控制，来源清楚，遗传背景明确，用于科学研究、教学、生产、检定以及其他科学实验的动物。3. 无菌动物（Germ Free Animals）：动物机体内外不带有任何用现有方法可检测出微生物或寄生虫的动物。4. 无特定病原体动物（Specific Pathogen-Free Animal,
2、SPF）：机体内无特定的微生物和寄生虫存在的动物，或在清洁动物的基础上，不带对实验有干扰的微生物。5. 清洁动物（Clean Animals,CA）：无人畜共患病和主要传染性疾病的病原体和体外寄生虫的动物。6. 普通动物（Conventional Animals,CV）：无人畜共患病病原体和体外寄生虫的动物7. 种 (species)：是生物学分类的最基本单位。在实验动物学中，种是指有繁殖后代能力的同一种类的动物。8. 品种(stock) : 育种学上的概念。有相同或相似的生物学特性构成的群体叫品种。9. 品系(strain) ：在实验动物学中把基因高度纯合的动物称作品系动物。10. 近交系的
3、定义：近交系实验动物在兄妹交配 20 代以上,又可以追溯到一对共同亲代的，有时也可以亲子交配,并需与年轻一方的亲代交配，而形成的品系，一般称之为近交系。目前，主要是在大鼠和小鼠中育成近交系的品系。 11. 基因纯合性：在一个近交系内的所有动物的基因位点都应当是纯合子，在本品系内任何个体交配的后代也应当是纯合子，即基因型一致，遗传特性相同。从理论上说，这些动物是不应有暗藏的隐性基因的，用近交系动物做实验时，不会因为隐性基因的暴露而影响实验结果的一致性。12. 遗传物质同源性：是指同一个近交系中的所有个体在遗传上是同源的，可追溯到一对共同的祖先。同一品系内的个体间的皮肤或肿瘤移植不会被当作异己来排
4、斥，各个体间的基因位点，及位点的分型是完全一致的。13. 同源近交系：目前有两种，一是具有特定突变基因的动物，与一已知近交系反复交配数代，除突变基因外，其他的基因组成与已知近交系相同，称之为同源突变近交系;二是将某一特定基因导入某一近交系中，除导入的基因外，其他基因组成与该近交系相同，称之为同源导入近交系。 14. 分离近交系(segregating inbred strain)：是以杂合的形式强制保存其特定的突变基因，同时持续进行近亲交配所育成的品系。即在 1 个品系内同时维持突变基因和与其相对的等位基因。15. 重组近交系 (recombinant inbred strain)：是将相互无
5、血缘关系的 2 个近交系杂交所得的 F2 制成一定数目的雌、雄交配组，以后持续 20 代以上进行各自独立的近亲交配育成的品系。17. 遗传工程产生的新型品系：使用细胞嵌合技术，基因敲除技术等遗传工程技术，可以培育出一些有特殊用途的新型品系。如使两个不同近交系的早期胚胎粘合，形成嵌合胚胎，经胚胎移植产出后代，称为嵌合体小鼠。又如，用两个不同的近交系交配，产出的早期受精卵，取出雄性原核，使雌性原核加倍为二倍体，然后用胚胎移植技术产出后代。被称为单亲纯合双倍体动物，具有母本的纯合性状。18. 实验动物的分类 （以小鼠为例说明）： 界：动物界， 门：脊椎动物门， 纲：哺乳纲，目：啮齿目， 亚目：真鼠亚
6、目， 科：鼠科， 亚科：鼠亚科， 属：小家鼠属， 种：小家鼠种， 亚种：小鼠亚种。19. 实验动物的三大特点： 第一，从遗传控制角度，实验动物必须是来源清楚、人工培育的、遗传背景明确的动物，所以实验动物应是遗传限定的动物（Genetically Defined Animal） 。根据实验动物的遗传结构，可将实验动物分为近交系(Inbred Strain)、突变系(Mutant Strain)、杂交群(Hybrid Colony)和封闭群(Closed Colony)。第二，从微生物控制角度，所有实验动物携带的微生物、寄生虫都是在人工严格控制之下的，据此，我国将实验动物分为四个等级，一级为普通动
7、物(Conventional Animal, CV)、二级为清洁动物(Clear Animal, CL)、三级为无特异病原体动物(Specific Pathogen Animal, SPF)、四级为无菌动物（Germ Free, GF）,其中包括悉生动物（Gnotobiotic Animal, GA ） 。第三，从应用角度，所有实验动物最终目的是用于科学实验。20. 经济动物（Economical animal）: 也称家畜（Domestic animal）是指作为人类社会生活需要(如肉用、乳用、蛋用、皮毛用等)而驯养、培育、繁殖生产的动物。21. 野生动物（Wild animal）:是指作为
8、人类需要，从自然界捕获的、没有进行人工繁殖、饲养的动物。22. 观赏动物（Exhibiting animal）:是指作为人类玩赏和公园里供游人观赏而饲养的动物。23. 品种和品系的特点：相似的外貌特征；独特的生物学特性；稳定的遗传性能；共同的遗传来源和一定遗传结构；有足够的数量。24. 实验动物育种学：是关于实验动物育种工作理论和方法的科学，是实验动物学的一个分支，也是研究控制性状发育、培育优良新品种、新品系的理论和实践的科学。25. 近交衰退的主要表现有：适应性差，生活力下降，繁殖力降低，有害基因暴露，遗传病增加，发育生长受阻等。26. 封闭群： 以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个实验动物种
9、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。27. 近交系动物的主要特点：1）基因纯合性 2）遗传物质同源性 3）表现型的一致性 4）遗传稳定性和反应敏感性 5）遗传特征的可辩别性 6）各个近交系都有各自的遗传独特性 7）个体性 8）分布的广泛性 9）背景资料和数据较为完善。28. 乘客基因（Passanger gene)：在基因导入过程中与目的基因紧密连锁的其他基因可能随目的基因一起导入近交系的基因组中，这些随之带入的基因称为乘客基因（Passanger gene)，也叫随带基因。 29. 同源导入近交系的培育方法： 1）连续回交 2）连续回交兼
10、互交系统30. 同源近交系的特征：1）同源近交系本身等于近交系，除目的基因以外的其他基因与配系相同。2）在同源近交不同基因导入过程中与目的基因紧密连锁的 其他基因可能随目的基因一起导入到近交系的基因组中，所以同源近交系不仅是目的基因与原近交系的等位基因不同，而且带有目的基因的一小段染色体也不 同，并非是一个位点单个基因的差异。3）同源近交系的培育目的在于研究在同一遗传背景下某基因位点上不同等位基因的遗传效应及其特性的研究。4）在培育同源近交系时，当导入基因是显性或互显性时应用连续回交法，当导入基因为隐性时常用回交兼互交法进行培育。31. 近交系的应用：1） 近交系动物个体之间极为一致，对实验反
11、应一致，实验数据标准差较小，因此在实验中实验组和对照组都只需少量的动物。2） 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。这些动物家系清楚，取材方便，是进行基因连锁分析、遗传学、生理学和胚胎生物学研究的理想实验材料。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） 某些近交系具有一定的自发或诱发肿瘤发病率，并可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。多个近交系同时使用可使不同研究者分析不同遗传组成对某项实验的影
12、响，或者观察实验结果是否有普遍意义。32. 近交系的繁殖方法：近交系动物繁殖方法的选择原则是保持近交系动物的同基因性及其基因的纯合性。 （一）引种：作为繁殖用的原种的近交系动物必须遗传背景明确、来源清楚、有较完善的资料（包括品系名称、近交代数、遗传基因特点及主要生物学特征等） 。引种动物必须来自近交系的基础群。 （二）繁殖：近交系动物的繁殖可分为基础群（Foundation Stock） 、血缘扩大群（Pedigree Expansion Stock）和生产群（Production Stock） 。当近交系动物生产供应数量不是很大时，一般不设血缘扩大群，仅设基础群和生产群。33. 封闭群动物的
13、特点：1）遗传组成保持一定的杂合性：封闭群动物具有杂合特性并避免了近交，从而避免了近交衰退的出现，所以，其生活、生育力都比近交系强，具有繁殖率高，疾病抵抗力强，故封闭群可以大量生产，供应量充足。封闭群在整体上由于没有引进新的血缘，其遗传特性及其他反应性能保持相对稳定，但就群内个体间而言，因其有杂合性，所以个体间的反应性具有差异，某些个体反应性强，某些个体反应性弱，因此，个体间的重复性和一致性不如近交系动物好。 2）具有较强的繁殖力和生产力：因封闭群动物采用的交配方式避免了近交衰退现象的出现，表现为每胎产仔多、胎间隔短、成活率高、生长快、成熟早、对疾病抵抗力强、寿命长等特点。加之饲养繁殖时无需详
14、细的谱系记录。因此封闭群动物容易生产、成本低、可大量生产和充足供应，因而广泛用于预实验、教学和一般试验等。34. 封闭群动物的繁殖方法： 封闭群动物繁殖关键是尽量保持封闭群动物的基因异质性及多态性，避免近交系随繁殖代数增加而上升过快。因而在封闭群的繁殖时应该保持封闭群条件，随机的、非近亲交配方式进行繁殖，保持每代近交系数上升不能超过 1%。 （一）引种：作为繁殖用原种的封闭群动物必须遗传背景明确、来源清楚、有较完整的资料（包括群名称、来源、遗传基因特点及主要生物学特性等） 。为了保持封闭群动物遗传异质性及基因多态性，引种动物数量要足够多，但过大的群体又会造成生产成本的增加，因此，引种时要从多方
15、面来考虑，一般啮齿类封闭群动物引种数目不能少于 25 对。 （二）繁殖：封闭群的种群大小、选种方法及交配方法是影响封闭群的繁殖过程中近交系数上升的主要因素。封闭群一般采用随机交配繁殖，其目的是防止近亲繁殖，而不使后代中分离出独立的品系。小鼠、大鼠等小动物封闭群的培育维持方法为非近交系的循环交配方式(rotation system for noninbred)。35. 封闭群动物的应用：1）远交群动物的遗传组成具有很高的杂合性，因此在遗传中可作为选择实验的基础群体，用于对某些性状遗传力的研究。2）同时远交群可携带大量的隐性有害突变基因，可用于估计群体对自发或诱发突变的遗传负荷能力。3）远交群具有
16、类似于人类群体遗传异质性的遗传组成，因此在人类遗传研究、药物筛选和毒性试验等方面起着不可替代的作用。4）远交群具有较强的繁殖力和生活力，表现为每胎产仔多、胎间隔短、仔鼠死亡率低、生长快、成熟早、对疾病抵抗力强、寿命长，加之饲养繁殖时无需详细记录谱系，容易生产，成本低，可大量供应，因而广泛应用于预试验、教学和一般实验中。5）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。36. 突变系动物：由自然突变，或经人工诱导，使动物正常染色体上的基因发生突变，动物表现出某种遗传缺陷，或某种特异的遗传性状的动物被称为突变系动物。37. 胚胎干细胞的特性：1）胚胎
17、具有完整的二倍体核型 2）体积小、核大、胞质少，有 1 或 2 个核仁，细胞间紧密的聚集在一起，细胞间界限不清，呈集落型生长，集落边缘清晰，遮光性强 3）表达早期胚胎细胞特异表达的基因 4）无限增殖能力 5）广泛的体内外分化能力 7）种系传递性 38. 转基因技术方法有哪些：1）显微注射法 2）胚胎干细胞介导法 3）逆转录病毒感染法 4）精子载体法 5）细胞核移植法 6）受体介导法 7）生殖细胞转染法 等39. 体细胞克隆： 即取出一个双倍体细胞核移入一个去核的卵细胞，并在一定条件下进行核卵重组，再植入代孕母体中发育成新个体的过程。供体细胞均来自高度分化的体细胞，其种类繁多、数量无限。 40.
18、 克隆动物：由动物体内一个细胞经过无性生殖过程进而发育形成的动物个体。 41. 制备克隆动物的技术方法：1、供体细胞系的建立 2、供体细胞的同期化处理 3、卵母细胞的体外成熟 4、卵母细胞核的去除 5、供体核的移植 6、供体细胞与去核卵的融合 7、重构胚的体外激活 8、重构胚的体外发育 9、胚胎移植受体的同期化处理 10、胚胎移植 11、妊娠检查 12、克隆动物出生 13、进行 DNA 亲子鉴定。42. 体细胞克隆技术的应用：1.培育优良畜种和生产实验动物； 2.生产转基因动物；3.生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；4.复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种资源。43. 体细胞克隆技术存
19、在问题：1.克隆技术在理论和技术上都还很不成熟, 克隆动物的成功率还很低；2.在理论上，分化的体细胞克隆对遗传物质重编（细胞核内所有或大部分基因关闭，细胞重新恢复全能性的过程）的机理还不清楚；3.克隆动物是否会记住供体细胞的年龄；4.克隆动物的连续后代是否会累积突变基因；5.克隆过程中胞质线粒体所起的遗传作用等问题还没有解决；6.生出的部分个体表现出生理或免疫缺陷；7.1998 年，科学家发现“多莉”的细胞端粒比正常的要短；8.对伦理道德的冲击和公众对此的强烈反应也限制了克隆技术的应用。 44. 制备转基因动物的基本程序：1）目的基因克隆和体外重组 2）外源基因的导入 3）外源 DNA 整合、
20、转录及表达的分子检测45. 转基因技术方法：1）显微注射法 2）胚胎干细胞介导法 3）逆转录病毒感染法 4）精子载体法 5）细胞核移植法 6）受体介导法 7）生殖细胞转染法 等46. 转基因动物的应用：1） 在基因功能等生命科学基础研究中的应用采用转基因的过表达系统或基因剔除技术开展基因功能研究，基因调控机制的研究等。2） 在动物育种中的应用（1) 提高抗病能力：如将流感病毒基因或衣壳蛋白基因转入动物体内，增强抗病力。（2) 提高动物生长速度：导入生长激素基因，生长激素释放因子基因，类胰岛素生长因子基因等，提高生长速度。如硕鼠。（3) 提高动物产毛性能：如将细菌的丝氨酸转移酶基因（SAT）,D
21、乙酰丝氨硫化氢解酶基因（DAS）导入羊体内，将二硫化物转化为半胱氨酸，提高角蛋白的合成量，改善羊毛性能。（4) 改善乳品品质：如导入乳腺特异性表达启动子及大鼠肠乳糖酶基因，降低牛奶中乳糖含量（5) 提高动物生存能力：如提高鱼的耐受低溶氧性3） 在医药科学研究中的应用1) 异种器官移植：猪器官移植到人身上，2) 转基因动物模型：作为人类疾病模型、治疗人类疾病的动物模型及新药的筛选模型3) 生物反应器：从转基因动物体液或血液种收获基因产物的方式。47. 转基因动物存在的问题：1）转基因动物成功率低，2）造成宿主基因突变，3）外源基因表达水平不高，4）逆转录病毒可能从整合位点脱落，恢复病毒特性，5）基因污染等安全性问题等。近交系数的计算，会画通径链及其计算。
