实验动物学遗传学控制共62页

•举例：版纳小耳猪（滇南小耳猪）， 云南农业大学曾养志教授已近交20代。
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实验动物遗传学及质量控制
• 4.近交系动物的定义：
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。近交系数大于99%。这种动物在自然界并不存在，是经人工 专门培育而成。
实现实验动物标准化应从控制实验动物的遗传、 微生物和寄生虫、营养、环境等四方面着手。
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实验动物遗传学及质量控制
•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 突变系动物（Mutant strains) 不同基因型
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实验动物遗传学及质量控制
20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 │
└────┘ └────┘ └────┘
动物的基因型、表现型、演出型与环境之间的关系模式
•• • • • • •
能将其特性稳定地传给后代。
换言之，
就是一个品系、品种必须具有一定的育种价值。
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实验动物遗传学及质量控制
4. 共同的遗传来源和一定的遗传结构 任何品系、品种都可追溯到其共同的祖先，并由此分支 经选育而成，其遗传结构也应是独特的。 例如，KM小鼠Glo-l位点为a基因，为单一型，而NIH 小鼠在该基因呈多态分布，a、b型基因频率分别为67％ 和33％。如果将上述两个品种建立基因概貌就发现它们 在基因概貌上的差异，而品种内这种差异是有限的。

出现生育能力和生活能力的下降
近交系数（inbreeding coefficient）
是指群体中某个体通过遗传携带两个同源 等位基因(同一基因的拷贝)的概率。 在兄妹交配到20代时，近交系数为98.6%， 意味着任何一个位点上，带有两个同源基因 的概率为98.6％，个体的所有基因平均有98.6 ％是同源的，而同源基因自然就是纯合基因。 剩下1.4％的非同源基因就有可能是杂合基因。

在近交系动物中具有不同遗传特性的动物称为品 系，如C57BL/6J小鼠、BALB/C小鼠

品种一般指具有一些容易识别和人们所需要的性 状，而且可以基本稳定遗传的动物群体称为品种， 如KM小鼠、NIH小鼠、大耳白兔
实验动物的一个品种、品系应该具 备以下四个条件：

相似的外貌特征 独特的生物学特性 稳定的遗传性能

个体性（individuality) 每一个品系从物种的整个基因库中只能 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，所以各品系之间具有不同
的基因型和表型
各个品系具有各自独特的表型特征。 这些遗传和表型的独特性使各个近交品系 之间的差异相当大。
目前国际上公认的250个近交品系小
鼠间，均各有明显的区别，有其不同的反 应性和敏感性。如自家免疫病鼠、白内障 鼠、脑积水鼠、多尿症鼠、缺乏免疫球蛋 白M鼠、对胰岛素敏感鼠等等
因此可用较少量的
近交品系动物，达
到统计需要的精密
度。
② 近交系动物个体之间组织相容性抗
原一致，异体移植不产生排斥反应，是
组织细胞和肿瘤移植实验中最为理想的
材料。
③ 近交系动物在近交中，隐性基因纯
合性状得到暴露，产生明显的生物学 特点，如先天畸形、先天性糖尿病、 高血压、高肿瘤发病率、对某些因子 敏感和耐受等，这些特点是医学领域 研究的理想材料

实验动物学遗传学控制
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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（1）一般以大写英文字母命名，应尽量简短，1～4个字母，例如：A、DBA。
（2）有些命名可在大写字母中间加一些阿拉伯数字，如：C3H，C57BL等。
（3）近交系的代数用大写的英文字母F表示，例如：当一个近交系的代数为87代
时，写成（F87）。如果资料不全，可以只写已知的代数，如AKR（F?+10）。 129、101等；而昆明种小鼠、津白I、津白II、中国1号则改为KM、TA1、 TA2和C-1等。
经选育而成，其遗传结构也应是独特的。
例如， KM 小鼠 Glo-l 位点为 a 基因，为单一型，而 NIH
小鼠在该基因呈多态分布，a、b型基因频率分别为67％
和33％。如果将上述两个品种建立基因概貌就发现它们
在基因概貌上的差异，而品种内这种差异是有限的。
第二节 近交系动物
一、基本概念
1. 近交（inbreeding)：
小鼠种系资源比较
遗传分类 近交系 突变系 国际 4303 11616 国内 20 30
基因工程品系
其它品系 合计
2930
2971 21820
1000
7 1057
引自Jackson Lab website
大鼠种系资源比较
遗传分类 常规品系 突变系 国际 1637 301 国内 10 7
基因工程品系
实践证明，近交到7～8代，最为困难，往往有断代危险，随着 代数上升，可慢慢稳定。
6. 近交系动物的命名
小鼠标准化遗传命名国际委员会——近交系小鼠国际命名法 International Committee On Standardized Genetic Nomenclature for Mice 《Mouse News Letter》小鼠新闻通讯 《Inbred strain of Mice》近交系小鼠

06
实验动物伦理与法规
实验动物福利与伦理问题
实验动物福利
关注实验动物的生理、心理和环境需求，确 保动物不受不必要的痛苦和折磨。
伦理原则
尊重生命、科学合理、人道对待，以最小化 的动物痛苦和牺牲换取最大的科学价值。
实验动物的使用原则与规范
要点一
必要性原则
要点二
3R原则
实验动物的使用需满足科学研究的必要性和合理性。
DNA片段的交换和重排 ，是生物进化的重要机 制。
染色体变异
染色体数量和结构的改 变，包括染色体畸变和 染色体数目的变化。
重组与变异的意义
在生物进化、遗传疾病 和生殖细胞形成中发挥 重要作用。
04
实验动物遗传学研究方 法
基因克隆与鉴定
基因克隆
通过复制特定基因的DNA片段，将 其插入到载体中，从而获得与原始基 因完全相同的基因拷贝的过程。
犬
种类
犬是人类的忠实伴侣，也是实验动物之一。
特点
犬的体型、生理特征与人类较为接近，常用于药物和生理学研究。
应用领域
药物研发、生理学和药理学研究。
猴
种类
猴是灵长类动物，与人类亲缘关系较近。
特点
猴的智力较高，行为与人类相似，常用于神经科学和病毒学研究。
应用领域
神经科学、病毒学和行为学研究。
03
实验动物遗传学的基本 概念
生物进化与物种起源的研究
进化生物学研究
通过比较不同物种的基因组和遗传特征，可 以研究物种的进化关系和演化历程。实验动 物作为模式生物，在进化生物学研究中具有 重要价值。
物种起源研究
通过研究不同物种之间的遗传差异和进化关 系，可以探究物种的起源和演化机制。实验 动物可以用于研究物种之间的亲缘关系和演 化路径。

产生这种遗传差异的原因可能是残留杂合、突变或 遗传污染（genetic contamination）（即一个近交系与非 本品系动物之间杂交引起遗传改变）。由于遗传污染形 成的亚系，通常与原品系之间遗传差异较大，因此对这 样形成的亚系应重新命名。例如由Glaxo保持的A近交系 在发生遗传污染后，重新命名为A2G。
种群中一个座位的基因有两种以上变化形式时称为 复等位基因（multiple alleles）。
家兔C位点毛色基因： C Cch Ch c
单一色 青紫蓝 喜马拉雅 白化
CC, CCch, CCh , Cc 单一色
CchCch Cch Ch Cch c
青紫蓝
ChCh Chc
喜马拉雅
cc
白化
New Zealand white rabbit
chinchilla
Himalayan rabbit
喜马拉雅兔 该兔全身被毛白色，只有双耳、鼻、四肢及尾巴 为黑色，故又称“八点黑兔”。成年兔体重一般4～4.5公斤，红 眼睛，体质结实，性情温顺。
3. 遗传学三大基本定律 Mendel 遗传定律：
分离定律、自由组合定律
摩尔根（Morgan）：
衰退的原因：①随着纯合基因位点的增多，有害的隐性基因暴露 增多，一般有害基因为隐性基因，其性状被正常的显性基因所掩盖， 当隐性基因纯合时，常表现出遗传缺陷。 ②多基因平衡的破坏导致生 命活动的异常。过去认为“一个基因一个酶”，忽视了基因之间的作 用。现在证明基因之间有相互作用，虽然相互的影响很小，但是由于 长期自然选择、优胜劣汰的结果，使得有利生存的组合保存下来，近 交使平衡关系破坏，引起异常。
本章主要内容
• 实验动物的遗传学分类 • 近交系动物 • 封闭群动物 • 杂交F1代动物 • 突变系动物 • 遗传质量检测

4.同源近交系的应用

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。

在不同遗传背景中研究同一基因与遗传背景及其它基 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。 对复杂的多基因性状进行遗传分析。
ห้องสมุดไป่ตู้


四. 近交系动物的命名
普通近交系的命名
1.一般用1－4个大写英文字母表示，如A、AKR、DBA 2.大写英文字母结合数字，如TA1、TA2、C3H、C57BL 3.非正规命名已为国际广泛认同可保留沿用，如129、615 4.近交代数表示：品系名称+F+近交代数，如A（F78）， 若资料不全，在已知代数前加？，如AKR（F？+10）。 若从其他实验室引入的近交系或亚系，又经自己的实验室 繁殖若干代，其近交代数的表示是在F后先标明引入时的 代数，再加上自己实验室繁殖的代数，如 C57BL/Jnga(f73+26)。 5.品系优先权：任何品系命名应参照国际命名委员会的规则， 若出现两个品系符号相同，则保留先正式公布者。
改变）。由于遗传污染形成的亚系，通常与原品系之间遗传差异较大，
因此对这样形成的亚系应重新命名。例如由GLaxo保持的A近交系在
发生遗传污染后，重新命名为AZG。
遗传污染：是指最常见的实验动物管理事故，通
常是由于其他品系动物与本 品系动物发生交配所 致。
遗传漂变：是指一个品系动物基因型在饲养过程
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；二是为扩大繁殖提供种动物。 基础群严格以全同胞兄妹交配方式进行繁殖。应 设动物个体记录卡（包括品系名称、近交代数、 动物编号、出生日期、双亲编号、离乳日期、生 育记录等）和繁殖系谱； 基础群（包括血缘扩大群）动物不超过5～7代都 应能追溯到一对共同祖先。

26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
【精品课件】实验动物的遗传学控制
11、不为五斗米折腰。 12、芳菊开林耀，青松冠岩列。怀此 贞秀姿 ，卓为 霜下杰 。
13、归去来兮，田蜀将芜胡不归。 14、酒能祛百虑，菊为制颓龄。 15、春蚕收长丝，秋熟靡王税。
▪
谢谢！
43

实验动物学2-遗传学控制
目录
实验动物遗传学简介 实验动物遗传学控制方法 实验动物遗传学质量控制 实验动物遗传学在生物医学研究中的应用 实验动物遗传学发展前景与挑战
01
CHAPTER
实验动物遗传学简介
遗传物质是决定生物体遗传特征的物质基础，包括DNA和RNA。
遗传物质
基因与基因组
遗传规律
基因是遗传信息的单位，基因组则是生物体全部基因的集合。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实验动物遗传学发展趋势
伦理和法律问题
01
涉及实验动物的伦理和法律问题，如动物福利、实验动物使用等，需要严格遵守相关规定和伦理准则。
疾病模型的局限性
02
尽管已经建立了许多人类疾病动物模型，但仍存在许多疾病难以在动物身上完全模拟，需要进一步探索和改进。
技术难题
03
基因编辑技术虽然取得了很大进展，但仍存在技术难度和应用限制，如脱靶效应、基因表达调控等。
表型特征分析
遗传学质量检测方法
制定实验动物遗传学质量标准，包括遗传背景、基因型、表型等方面的要求，确保实验动物的遗传稳定性。
建立遗传学质量控制的操作流程和规范，包括样本采集、检测方法、数据分析等方面的规定，确保检测结果的准确性和可靠性。
遗传学质量标准与规范
规范操作流程
遗传学质量标准
03
数据解读
在数据解读阶段结合遗传学质量控制结果，深入分析实验数据，挖掘遗传因素对实验结果的影响机制。
应用
重组近交系动物
基因敲除动物是指通过基因工程技术，使某一基因缺失或失活的动物；转基因动物是指将外源基因导入动物体内，使其在体内稳定表达的动物。
定义
可模拟人类疾病的基因缺陷或过表达。

(4)国际上分布广泛：已广泛用于各类实验研究， 实验结果便于在国际间进行重复和交流.
第二节 实验动物的繁育体系
一、封闭群的繁育体系 1．随机交配的意义和应用 所谓随机交配是指在一个 有性繁殖的生物群体中，任何一个雌性或雄性的个体与 任何一个相反性别的个体交配的概率都相同。对于一个 随机交配的群体而言，其基因频率和基因型频率总能保 持恒定。
杂交一代具有许多优点，在某些方面比近交系更适 合于科学研究。主要表现在以下几点：
(1)遗传和表型上的均质性：虽然它的基因不是纯合子， 但表型一致。
(2)杂交优势：具有较强的生命力、适应性和抗病力强、 繁殖旺盛、寿命长、容易饲养等优点，在很大程度上可 以克服各种近交衰退现象。
(3)具有同基因型：杂交F1代虽然具有杂合的 遗传组成，但个体间其基因型是整齐一致的，具 有亲代双亲的特点，可接受不同个体乃至两个亲 本品系的细胞、组织、器官和肿瘤的移植。
2．命名 雌性亲代名称X雄性亲代名称，将以上部分 用括号括起．再在其后标明杂交代数。对品系或种群的 名称可使用通用的缩写名称。
例如：（C57BL／6 X DBA／2)Fl＝B6D2Fl
3．特征及应用
1)特征 近交系动物生活力、对疾病的抵抗力以及对慢性实验 的耐受性都较差，对环境变异的适应能力也不强，而且 也较难繁殖和饲养。而F1具有杂交优势，对长期实验的 耐受能力较强，由环境因素所引起变异的可能性也较纯 系要小。 此外，F1代动物与近交系动物一样，具有遗传均一性， 且生活力强，从一亲代获得隐性有害基因与另一亲代获 得的显性有利基因组合，显性有利基因的作用掩盖隐性 有害基因的作用，呈现杂种优势。
色素瘤性视网膜炎大鼠 视网膜发育后期即开始的 人类的色素瘤性视网膜炎 光感受细胞的进行性丧失