【正文】 第二講 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物遺傳學(xué)及質(zhì)量控制 第一節(jié) 遺傳學(xué)分類 第二節(jié) 近交系動(dòng)物 第三節(jié) 封閉群動(dòng)物 第四節(jié) 雜交 F1代動(dòng)物 第五節(jié) 遺傳質(zhì)量監(jiān)測(cè) 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物具有明確遺傳背景并嚴(yán)格遺傳控制的動(dòng)物， 遺傳因素會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾 ，甚至通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的遺傳結(jié)構(gòu)，使 某些特定實(shí)驗(yàn) 能順利開展。很多生命科學(xué)的研究，要求實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的遺傳結(jié)構(gòu)有較高的 同一性、穩(wěn)定性和純合度 。這就提出了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的遺傳質(zhì)量和監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。 目前，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物已 培育 出眾多不同品種和品系的動(dòng)物，如近交系、突變系、封閉群等等。 為什么實(shí)驗(yàn)動(dòng)物要遺傳學(xué)及質(zhì)量監(jiān)控 ？ 20世紀(jì) 50年代 , 羅歇爾 (Russel) 和布魯克 (Bruch)： 發(fā)育環(huán)境 周圍環(huán)境 ┌────┐ ↓ ┌────┐ ↓ ┌────┐ │ 基因型 │ ─── ∣ 表現(xiàn)型 │ ─── ∣ 演出型 │ └────┘ └────┘ └────┘ 動(dòng)物的基因型、表現(xiàn)型、演出型與環(huán)境之間的關(guān)系模式 實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)化 應(yīng)從控制實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的遺傳、 微生物和寄生蟲、營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境等四方面著手。 一、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物按遺傳學(xué)控制分類 近交系動(dòng)物（ Inbred strains) 相同基因型 雜交 F1代動(dòng)物 (F1Hybrid) 相同基因型 封閉群動(dòng)物 (Closedcolony) 不同基因型 突變系動(dòng)物（ Mutant strains) 不同基因型 第一節(jié) 遺傳學(xué)分類 二、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的傳統(tǒng)分類方法 一切動(dòng)物的分類都離不開傳統(tǒng)的生物學(xué)分類法則 。 每一種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物都可以在傳統(tǒng)分類法中找到自己的位置 。 以大鼠為例 , 它屬于 : 脊椎動(dòng)物 門 — 哺乳動(dòng)物 綱 — 嚙齒目 — 鼠 科 — 大鼠 屬 種 (species)： 是動(dòng)物學(xué)分類系統(tǒng)上的基本單位。 在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)中，種是指可以 相互交配且后代有繁殖能力 的同一種類的動(dòng)物。 異種動(dòng)物之間存在生殖隔離。 種、品種和品系的概念 ? 品種 (stock)是種以下的分類單位 ， 一般指具有一些容易識(shí)別和人們所需要的 性狀 ， 而且可以 基本穩(wěn)定遺傳 的動(dòng)物群體 。 一般用于填封閉群 ， 如新西蘭白兔 、 Wistar大鼠 、 KM小鼠等 。 ?品系 (strain)在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)上把 基因高度純合 的動(dòng)物稱作品系動(dòng)物，通常指近交系和突變系。 ?例如， C57BL/6是近交系動(dòng)物中的一個(gè)品系，屬低癌組、高補(bǔ)體活性的動(dòng)物。裸鼠是帶有突變基因 (nu/nu)的品系動(dòng)物。 ?習(xí)慣上把近交系動(dòng)物稱為品系，封閉群動(dòng)物稱為品種。 ? 動(dòng)物分類學(xué)中 ， 種 (species)是分類的基本單位 。 而實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)中把同一種動(dòng)物中具有不同遺傳特性的動(dòng)物分成不同的品種 (stock)、 品系 (strain)。 ? 品種 、 品系的概念超出了一般動(dòng)物學(xué)分類的概念 ， 它們才是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分類的基本單位 。 ? 目前 ， 世界各地培育著 200多種共計(jì) 26000多個(gè) 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品系 ， 其中 2607個(gè) 為常規(guī)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品系 。 ? 我國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 （ 包括實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物 ） 30種共計(jì) 1100多個(gè) 品種 、 品系 ， 其中常規(guī)品系 103個(gè) 。 小鼠種系資源比較 遺傳分類 國(guó)際 國(guó)內(nèi) 近交系 4303 20 突變系 11616 30 基因工程品系 2930 1000 其它品系 2971 7 合計(jì) 21820 1057 引自 Jackson Lab website 大鼠種系資源比較 遺傳分類 國(guó)際 國(guó)內(nèi) 常規(guī)品系 1637 10 突變系 301 7 基因工程品系 221 0 其它品系 43 0 合計(jì) 2202 17 引自 Jackson Lab website 三、作為品種、品系的條件 1. 相似的外貌特征 同一品系或品種具有相同的外貌特征 , 如毛色 。 但不同品系 、 品種的動(dòng)物也有外貌相似的 。 BALB/c小鼠 ICR小鼠 獨(dú)特的生物學(xué)特性是一個(gè)品系 、 品種存在的基礎(chǔ) , 在長(zhǎng)期的研究過(guò)程中 , 在一些動(dòng)物身上發(fā)現(xiàn)了所需要的不同于其他動(dòng)物的生物學(xué)特性 , 進(jìn)行定向選擇 , 將這些特性保留下來(lái) , 成為今天為數(shù)眾多的品系 、 品種 。 每個(gè)品系 、 品種的生物學(xué)特性都有或多或少的差別 。 例如 A品系 , 在經(jīng)產(chǎn)鼠中高發(fā)乳腺癌 （ 3080%） 。 AKR品系自發(fā)淋巴細(xì)胞白血病 （ 68%99%） 。 封閉群 ICR品種繁殖能力強(qiáng) 。 作為一個(gè)品系 ， 不僅要有相似的外貌特征 ， 獨(dú)特的生物學(xué)特性 ， 更重要的是要有穩(wěn)定的遺傳性能 ， 即在品系 、 品種自群繁殖時(shí) ， 能將其特性穩(wěn)定地傳給后代 。 換言之 ， 就是一個(gè)品系 、 品種必須具有一定的育種價(jià)值 。 ? ? ? ? ? ? 4. 共同的遺傳來(lái)源和一定的遺傳結(jié)構(gòu) 任何品系 、 品種都可追溯到其共同的祖先 ， 并由此分支經(jīng)選育而成 ， 其遺傳結(jié)構(gòu)也應(yīng)是獨(dú)特的 。 例如 ， KM小鼠 Glol位點(diǎn)為 a基因 ， 為單一型 ， 而 NIH小鼠在該基因呈多態(tài)分布 ， a、 b型基因頻率分別為 67％和 33％ 。 如果將上述兩個(gè)品種建立基因概貌就發(fā)現(xiàn)它們?cè)诨蚋琶采系牟町?， 而品種內(nèi)這種差異是有限的 。 一、基本概念 1. 近交（ inbreeding)： 遺傳上血緣關(guān)系較近的雌雄個(gè)體之間的近親交配。 ： 全同胞交配 親子交配 半同胞 叔侄 祖孫等交配類型 第二節(jié) 近交系動(dòng)物 近交系數(shù) coefficient of inbreeding 根據(jù)近親交配的世代數(shù)，將基因的純化程度用百分比來(lái)表示。理論上，隨著同胞交配或親子交配世代數(shù)的增加，近交系數(shù)上升，到 20代時(shí)，近交系數(shù)可達(dá) ％，雜合基因僅剩 ％。 血緣系數(shù) coefficient of relationship 群體中個(gè)體之間的基因組成的相似程度用數(shù)值來(lái)表示。同卵孿生子之間的基因組成完全相同時(shí) , 血緣系數(shù)為 100％，子代從雙親中獲得基因各一半，親子之間的血緣系數(shù)為 50％。隨著近交代數(shù)增加，血緣系數(shù)相應(yīng)不斷升高，到第 20代時(shí)血緣系數(shù)可以達(dá)到%。 ： 近交代數(shù)與近交系數(shù) 近交代數(shù) 近交系數(shù)（ F） 近交代數(shù) 近交系數(shù)（ F） 1 11 2 12 3 13 4 14 5 15 6 16 7 17 8 18 9 19 10 20 舉例：巴馬香豬 舉例：版納小耳豬（滇南小耳豬）， 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)曾養(yǎng)志教授已近交 20代。 至少經(jīng)過(guò) 20代以上 的連續(xù)全同胞交配或親子交配，品系內(nèi)所有個(gè)體都可追溯到起源于第 20代或以后代數(shù)的一對(duì)共同祖先的動(dòng)物群。 近交系數(shù)大于 99%。這種動(dòng)物在自然界并不存在，是經(jīng)人工專門培育而成。 ： 在近親繁殖的實(shí)踐中，通常伴隨著遺傳缺陷的出現(xiàn)，生命早亡較多，動(dòng)物體質(zhì)普遍較差，并且較為容易感染疾病，生產(chǎn)能力和隱性基因暴露增多，這個(gè)現(xiàn)象叫 “近交衰退” 。 這種有害影響是由于若干對(duì)不利的隱性基因純合造成的，如不能產(chǎn)生正常生活所需要的酶，或者產(chǎn)生不正常的蛋白質(zhì)和其它化合物，或激素的不平衡。 ： 衰退的原因： ① 隨著純合基因位點(diǎn)的增多，有害的 隱性基因暴露增多 ，一般有害基因?yàn)殡[性基因，其性狀被正常的顯性基因所掩蓋，當(dāng)隱性基因純合時(shí)，常表現(xiàn)出遺傳缺陷。 ② 多基因平衡的破壞 導(dǎo)致生命活動(dòng)的異常。過(guò)去認(rèn)為“一個(gè)基因一個(gè)酶”，忽視了基因之間的作用?，F(xiàn)在證明基因之間有相互作用，雖然相互的影響很小，但是由于長(zhǎng)期的自然選擇、優(yōu)勝劣汰的結(jié)果，使得有利生存的組合保存下來(lái)，近交使平衡關(guān)系破壞，引起異常。 實(shí)踐證明， 近交到 7～ 8代，最為困難，往往有斷代危險(xiǎn)，隨著代數(shù)上升，可慢慢穩(wěn)定。 ： 小鼠標(biāo)準(zhǔn)化遺傳命名國(guó)際委員會(huì) —— 近交系小鼠國(guó)際命名法 International Committee On Standardized Geic Nomenclature for Mice 《 Mouse News Letter》 小鼠新聞通訊 《 Inbred strain of Mic