第二章第一节实验动物遗传学质量标准化课件.ppt

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1、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。,品种、品系的概念,品种（stock）和品系（strain）是基本分类单位。,作为一个品种、品系，应具备以下条件：,（1）相似的外貌特征：例如：C57BL/6小鼠的毛色是黑色的，DBA/2小鼠的毛色是灰色的，昆明（KM）小鼠的毛色是白色的。,（2）独特的生

2、物学特性,（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。,实验动物按遗传学分类,按基因组成特点分,近交系,突变系,杂交F1代,封闭群,按基因纯和程度分,相同基因类型,不同基因类型,近 交 系 动 物（inbred strain),近交系动物的概念,经至少连续20代的全同胞兄妹交配培育而成，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。,近交系的近交系数（Inbreeding coefficient）应大于98.6。,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

3、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,近交系动物的命名,近交系一般以14个大写英文字母命名，亦可以用大写英文字母加阿拉伯数命名，符号应尽量简短。如A系、TA1系等。 近交系的近交代数用大写英文字母F表示。例如当一个近交系的近交代数为57代时，写成（F57）。C57BL(F89),DBA/2(F78),亚系命名原则是在品系名称后加斜线号，再加上数字或培育者名称缩写，或者以数字开头与缩写同时使用。C57BL/6J(F126),支系命名是在品系（亚系）名称后面加一

4、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，一般称为支系。如C3HfC57BL，表示由C57BL代乳的C3H品系 C3HfB6。,已知某品系带有某病毒或经过净化去除某种垂直感染的病毒，在有必要指明的情况下可在品系后面加连字号，再加大写的病毒符号，再加“+”或“-”符号。C3H/He-MTV+和C3H/He-MTV-分别表示在C3H/He品系中有无乳腺肿瘤病毒。,近交系动物的特性,（1）纯和性（homozygosity） （2）同基因性（isogeneicity） （3）均一性（unifo

5、rmity） （4）遗传稳定性（genetic stability） （5）可分辨性（identification）,（6）个体性（individuality） （7）分布的广泛性（extensive distribution） （8）背景资料可查性 （retrievalable background date）,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。（

6、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。,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,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。

7、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。,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，

8、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：B10129-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

9、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。,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,杂种F1代动物,杂种F1代动物概念,杂种F1代动物是由两个不同的近交

10、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。,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， 以大写英文字母X连接，后边是亲代父系名称，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。,杂种F1代动物特性及应用,（1）遗传和表型上的一致性（2）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，适 用于携带保存某些有害基因和长时间的慢性 致死实验。（3）具有同基因性（4）作为某些疾病研究的模型,封闭群动物,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

11、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。,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

12、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。,封闭群动物特性及应用,（1）远交种动物的遗传组成具有很高的杂合性（2）远交种具有较强的繁殖力和生活力（3）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。,突变系动物,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。,突变后出现的表现型是多种多

13、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,（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。,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

14、野鼠色变为 黑色,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,（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。,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。 突变系动物可分为由自发突变而来和人工诱

15、变而来的两大类。,突变系动物命名,在原品种或品系名称后面加上连字号和突变基因符号。BALB/c-nu/nu 和N：NIH- nu/nu 分别表示BALB/c品系和N：NIH品系，具nu基因的突变系。Nu是裸基因，db是糖尿病基因，ob是小鼠肥胖基因，fa是大鼠肥胖基因，scid是严重联合免疫缺陷基因。,常用突变品系,肌萎缩症（dy）小鼠：该鼠与人类有相似的肌萎缩症状，其dy/dy大约出生两周可见后肢拖地，表现有进行性肌衰弱和广泛性肌萎缩。病鼠出生时是活的，但只有少数病鼠能活到十周以上，无繁殖力。,常用突变品系,肥胖症（ob）鼠：肥胖小鼠体重可达60g，这种小鼠无生育力，表现为单纯肥胖而不伴有糖

16、尿病。这种鼠无生育力，所以必须用杂合子交配以保持此基因。,常用突变品系,白内障（Cat）突变鼠：显性遗传，10日龄至14周龄时晶状体混浊，还会发生晶状体液化和核的上超咬合。当Cat呈杂合状态时出现白内障。可作为眼科的动物模型。,常用突变品系,无脾（As）突变鼠：该鼠脾脏完全缺如，它作为一个遗传性疾病出现于显性半肢畸形的杂合子小鼠。这些小鼠已被广泛应用于脾脏功能的研究，也是研究中医中药的重要动物模型，还是研究血吸虫病的良好实验材料。,实验动物遗传监测,遗传监测是对实验动物培育、维持和生产全过程进行的遗传学控制和质量检测。它是评价实验动物饲养管理水平和实验动物的遗传学质量的重要手段。遗传监测结果是

17、实验动物遗传学质量标准化工作是否有效的最终判定标准。,近交系动物必须符合以下要求：,1）、具有明确的品系背景资料，包括品系名称、近交代数、遗传组成、主要生物学特性等，并能充分表明新培育的或引种的近交系动物符合近交系定义的规定。,2）、用于近交系保种及生产的繁殖系谱及记录卡清楚完整，繁殖方法科学合理。,3）、经遗传检测（生化标记基因检测法，皮肤移植法，免疫标记基因检测法）质量合格。,造成遗传改变，与标准遗传概貌不一致，主要有以下原因：,1）、遗传污染,2）、遗传漂变,3）、基因突变,4）、数量性状,下颌骨形态分析法,遗传检测常用的性状及方法,1）、形态学遗传标记,如：毛色,毛色基因测试法,2）、

18、生化标记,如：同工酶、异构蛋白,生化标记电泳法,3）、免疫学标记,如：组织相容性抗原,皮肤移植法,遗传检测结果判断,实验动物,相同基因类型,不同基因类型,杂种,F1,代,普通近交系,特殊近交系,重组近交系,分离近交系,同源突变近交系,同源导入近交系,远交种,突变种,近交系,突变系,封闭群,杂种F1代,返回,P:,DBA(已知基因型）,aabbCC,F1:,待测基因型,毛色性状,返回,生化标记电泳,一、抽样,对基础群，凡在子代留有种鼠的双亲动物都应进行检测。,对生产群，按下表要求从每个近交系中随机抽取成年动物，雌雄各半。,二、步骤,电泳样品的制备（血浆、溶血素、组织匀浆上清液）,浸膜,点样,电泳,染色,与标准生化遗传概貌对照，并判断结果,返回,