实验动物的基本概念.ppt

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1、2023/9/9,1,实验动物的基本概念,2023/9/9,2,一、实验动物 实验动物是指经人工培育，对其携带的微生物实行控制，遗传背景明确或来源清楚，用于科学研究、教学、生物制品或药品鉴定以及其他科学实验的动物。,第一节 实验动物的定义,Laboratory animal,2023/9/9,3,二、实验用动物 实验用动物泛指所有用于科学实验的动物。它包括实 验动物、家畜（禽)和野生动物。家畜(禽)以满足人类社会生活需要而生产的动物。野生动物 直接从野外捕获的动物。,Animals for research,Wild animal,Fowls and domestic animal,2023/

2、9/9,4,第二节 实验动物的微生物学控制分类,实验动物微生物学质量控制是实验动物标准化的主要内容之一，按微生物学等级分类，实验动物分为普通级动物、清洁级动物、无特定病原体动物、无菌动物。,Specific Pathogen Free animal,Clean animal,Germ Free animal,Conventional animal,2023/9/9,5,一、普通级动物 不携带：人兽共患病病原和烈性传染病病原的动物。饲养于开放环境，微生物等级要求最低，但要有良好的饲养设施和饲养管理操作规程及规章制度。饲料、垫料要消毒；饮水要符合城市卫生标准；外来动物须严格隔离检疫；房屋要有防野鼠

3、、昆虫设备；经常进行环境及笼器具消毒，严格处理淘汰及死亡动物。,2023/9/9,6,二、清洁级动物 除普通动物应排除的病原外，不携带对动物危害大和对科学研究影响大的病原。饲养于屏障环境或IVC系统，饲料、垫料、笼器具都要经过消毒灭菌处理，饮用水高压灭菌（或pH值的酸化水），工作人员需换灭菌工作服、鞋、帽、口罩，方能进入动物室操作。,2023/9/9,7,(二)应用 清洁级动物在我国广泛应用，较普通级动物健康，又较SPF动物易达到质量标准，在动物实验中可免受疾病的干扰其敏感性与重复性亦较好。这类动物目前可适用于大多数教学和科研实验，可应用于生物医学研究的各个领域。,2023/9/9,8,三、无

4、特殊病原体动物或称SPF动物(一)基本概念 除清洁级动物应排除的病原外，不携带主要潜在感染或条件致病和对科学实验干扰大的病原，这类动物称无特殊病原体(specific pathogen free，SPF)动物。SPF动物来源于无菌动物，必须饲养在屏障系统中，实行严格的微生物学控制。,2023/9/9,9,(二)应用 在放射、烧伤等研究中具有特殊的价值。国际上公认SPF动物适用于所有科研实验，是目前国际标准级别的实验动物。各种疫苗生产所采用的动物应为SPF级动物。,2023/9/9,10,四、无菌动物 无菌(germ-free，GF)动物指动物身上不可检出一切生命体的动物。进一步说，是指用现有的

5、检测技术在动物体内外的任何部位均检不出任何微生物和寄生虫的动物。,2023/9/9,11,来源于剖腹产或无菌卵的孵化，饲育于隔离系统。用大量抗生素可使普通动物暂时无菌，但只是一时性的，某些残留的细菌在适当的条件下又会在体内增殖，即使体内细菌全部死亡，抗生素给动物造成的影响也无法消除。例如，特异性抗体的存在、网状内皮系统的活化、某些组织或器官的病理变化等。,2023/9/9,12,(二)无菌动物的特点 1形态学改变(1)消化系统：无菌动物和普通动物外观、活动之间无特别的差异，有时仅见有体重增加的差别。无菌动物的盲肠(包括内容物)的总重量有的可达到体重的25，(2)血液循环系统：心脏相对变小，白细

6、胞数少，且数量波动范围小，与无病原体入侵有关。,2023/9/9,13,(3)免疫系统：胸腺网状上皮细胞体积较大，胞浆内泡状结构和溶酶体少。无菌兔胸腺以小淋巴细胞为主，其中张力微丝含量较普通动物明显减少，胸腺和淋巴结处于功能较不活跃状态，脾脏缩小，无二级滤泡，网状内皮细胞功能下降。由于无菌动物几乎没有受过抗原刺激，其免疫功能基本上是处于原始状态。,2023/9/9,14,2.生理学改变(1)免疫功能：由于网状内皮系统、淋巴组织发育不良，淋巴小结内缺乏生发中心，产生丙种球蛋白的能力很弱，血清中IgM、IgG水平低，免疫功能处于原始状态，(2)生长率：无菌禽类生长率高于同种的普通禽类；无菌大小鼠与

7、普通鼠差不多；无菌豚鼠和无菌兔生长率比普通者慢，可能因肠内无菌，不能帮助消化纤维素以提供机体所需要的营养所致。,2023/9/9,15,(3)生殖：无菌条件对动物生殖影响不大。无菌大、小鼠繁殖力高于普通大小鼠；无菌豚鼠及兔比普通者繁殖力低，可能因盲肠膨大之故。(4)代谢：血中含氮量少，肠管对水的吸收率低，代谢周期比普通动物长。(5)营养：无菌动物体内不能合成维生素B和K，故易产生这两种维生素的缺乏症。,2023/9/9,16,(6)抗辐射能力强，X射线照射无菌小鼠的存活时间较长，普通小鼠常因败血症而致死。这是由于受损细胞的寿命在无菌小鼠与普通小鼠之间存在差别。另据报道，无菌小鼠抗实验性烫伤引起

8、的休克死亡也强于普通动物。无菌大鼠出血引起休克的病理变化则与普通大鼠无差异。(7)寿命：无菌动物寿命普遍长于普通动物。,2023/9/9,17,(三)无菌动物的应用 无菌动物在生物医学中具有独特作用，多年来在医学科学研究的很多方面已被广泛应用。1在微生物研究中的应用(1)某些疾病的病原研究：无菌动物可提供组织培养的无菌组织并提供具有某一种菌的已知菌动物；也可研究病原体的致病作用与机体本身内在的关系：,2023/9/9,18,(2)微生物间的拮抗作用研究：(3)病毒病研究：(4)细菌学研究：(5)真菌感染研究：(6)原虫感染研究：,2023/9/9,19,2在免疫学研究中的应用 无菌动物血中无特

9、异性抗体，适合于免疫现象研究：(1)免疫系统功能和机体感染后感受性改变的关系研究：由于在无菌动物机体内除去了生活的微生物，使无菌动物大大增强了对感染的感受性。如将无菌豚鼠从无菌系统中移到普通动物饲养区，常在几天内死亡，病因经常是梭状芽孢杆菌的感染。,2023/9/9,20,无菌动物的免疫系统在下列各方面都明显降低：特异性抗细菌抗体；肺泡巨噬细胞的活力；唾液中的溶菌酶和白细胞；对内毒素的全身反应等。,2023/9/9,21,(2)丙种球蛋白和特异性抗体研究：无菌动物血清中广球蛋白含量下降，球蛋白来源于消化道中死菌刺激。用无抗原性饲料喂无菌动物(如水溶性低分子化学饲料)，小鼠血清中完全缺乏丙种球蛋

10、白。在无菌小猪中用无抗原性或有限抗原性的饲料时，血清里就可以完全没有丙种球蛋白和特异性抗体存在。,2023/9/9,22,3.在放射医学研究中的应用 4.在营养、代谢研究中的应用 5.在老年病学研究中的应用 6.在心血管疾病研究中的应用 7.在毒理、肿瘤研究中的应用9.在宇航学研究中的应用 10.在寄生虫学研究中的应用11.在口腔医学研究中的应用,2023/9/9,23,五、悉生动物,(一)基本概念 悉生动物(gnotobiotic animals，GN)，是指在无菌动物体内植入已知微生物的动物。必须饲养于隔离系统。根据植入无菌动物体内菌落数目的不同，悉生动物可分为单菌（monoxenie)、

11、双菌(dixenie)、三菌(trixenie)和多菌(polyxenie)动物。,2023/9/9,24,(二)悉生动物的特性 悉生动物肠道内存在能合成某种维生素和氨基酸的细菌，生活力较强，抵抗力明显增强，易于饲养管理，在有些实验中可作为无菌动物的代用动物。在免疫学实验中，无菌动物不发生迟发性过敏反应，而感染一种大肠杆菌的悉生动物就可以发生迟发性过敏反应。,2023/9/9,25,(三)悉生动物在生物医学研究中的应用 由于悉生动物可排除动物体内带有各种不明确的微生物对实验结果的干扰，因而可作为研究微生物与宿主、微生物与微生物之间相互作用的动物模型。1微生物学研究 2抗体制备研究 3克山病病因

12、学的研究 4微生物和寄生虫相互关系的研究,2023/9/9,26,第三节 实验动物的遗传学控制分类及命名,实验动物是具有明确遗传背景并受严格遗传控制的遗传限定动物。根据其遗传特点，分为近交系、突变系、封闭群和杂交群。实验动物有一个标准的命名规则。一个品系只有一个名字。小鼠品系国际命名规则是由国际实验动物科学协会的小鼠遗传标准化命名委员会管理，其他实验动物的命名规则均以此规则为借鉴，无标准命名规则。,2023/9/9,27,一、近交系动物(一)定义 近交系(inbred strain)是指至少连续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代及以上代数的一对共同祖先。经连

13、续20代以上亲代与子代交配与全同胞兄妹交配有等同效果。近交系的近交系数(inbreeding coefficient)大于99。,2023/9/9,28,(二)命名 近交系一般以大写英文字母命名，亦可以用大写英文字母加阿拉伯数字命名符号应尽量简短。如A系、TA1系等。(三)近交代数 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87代时，写成(F87)。,2023/9/9,29,(四)亚系 1定义 亚系(substrain)是指一个近交系内的各个分支的动物之间，已经发现或十分可能存在遗传差异。通常下述情况会发生亚系分化：(1)在兄妹交配代数达40代以前形成的分支(即发生于

14、F20到F41之间)。(2)一个分支与其他分支分开繁殖超过100代。,2023/9/9,30,(3)已发现一个分支与其他分支存在差异。产生这种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。,2023/9/9,31,2亚系的命名 亚系的命名方法是在原品系的名称后加一道斜线，斜线后标明亚系的符号。亚系的符号有以下3种：(1)数字，如DBA1、DBA2等。(2)培育或产生亚系的单位或人的缩写英文名称，首个字母用大写，以后的用小写

15、。例如：AHe，表示A近交系的Heston亚系；CBAJ表示由美国杰克逊研究所保持的CBA近交系。,2023/9/9,32,(3)当一个保持者保持的一个近交系具有两个以上的亚系时，可在数字后再加保持者的缩写英文名称来表示亚系。如：C57BL/6J，C57BL/10J分别表示由美国杰克逊研究所保持的C57BL近交系的两个亚系。例外情况是一些建立及命名较早，并为人们所熟知的近交系，亚系名称可用小写英文字母表示，如BALB/c、C57BR/cd等。,2023/9/9,33,(五)近交系的特征及应用 1特征(1)基因位点的纯合性：近交系动物中任何一个基因位点上纯合子的概率高达99，因而能繁殖出完全一致

16、的纯合子，品系内个体相互交配不会出现性状分离。(2)遗传组成的同源性：品系内所有动物个体都可追溯到一对共同祖先，也就是说同一个品系内每只动物的个体在遗传上都是同源的，基因型完全一致。,2023/9/9,34,(3)表型一致性：(4)长期遗传稳定性：(5)遗传特征的可分辨性：(6)遗传组成的独特性：(7)分布的广泛性：(8)背景资料的完整性：,2023/9/9,35,2应用 广泛应用于生物学、医学、药学等领域的研究中。(1)近交系动物的个体具有相同的遗传组成和遗传特性，对试验反应极为一致。在试验中，只需少量的动物，即可得到非常规律的试验结果。(2)近交系动物个体之间组织相容性抗原一致，异体移植不

17、产生排斥反应，是组织细胞和肿瘤移植试验中最为理想的材料。,2023/9/9,36,(3)每个近交系都有各自明显的生物学特点，如先天性畸形、肿瘤高发率、对某些因子的敏感和耐受等，这些特点在医学领域非常重要。(4)多个近交系同时使用不仅可以分析不同遗传组成对某项实验的影响，还可观察实验结果是否有普遍意义。,2023/9/9,37,(六)其他近交系类型 1重组近交系(recombinant inbred strain，RI)和重组同类系(recombinant congenic strain，RC)(1)重组近交系：由两个近交系杂交后，经连续20代以上兄妹交配育成的近交系。(2)重组同类系：由两个近

18、交系杂交后，子代与两个亲代近交系中的一个近交系进行数次回交(通常回交2次)，再经过对特殊基因选择的近亲交配而育成的近交系。,2023/9/9,38,命名(1)重组近交系的命名：由两个亲代近交系的缩写名称中间加大写英文字母X命名。由相同双亲交配育成的一组近交系用阿拉伯数字以区分。例如：由BALBc与C57BL两个近交系杂交育成的一组重组近交系分别命名为CXB1、CXB2 对常用近交系小鼠的缩写命名规则如下：,2023/9/9,39,近交系 缩写名称 C57BL6 B6 BALBc C DBA2 D2 C3H C3 CBA CB,2023/9/9,40,(2)重组同类系的命名：由两个亲代近交系的缩

19、写名称中间加小写英文字母c命名，其中做回交的亲代近交系(称受体近交系)在前，供体近交系在后。由相同双亲育成的一组重组同类用阿拉伯数字予以区分。如CcS1，表示由以BALBc（C）为亲代近交系，以STS（S）品系为供体近交系，经2代回交育成的编号为l的重组同类系。,2023/9/9,41,2同源突变近交系 1)定义 同源突变近交系(Coisogenic inbred strain)：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系。同源突变系一般皆由近交系发生基因突变而形成。,2023/9/9,42,2)命名 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，二者

20、之间以连接号分开，如：DBAHa-D。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：AFa-+/c。,2023/9/9,43,3.同源导人近交系(同类近交系)1)定义 通过杂交互交或回交等方式将一个基因导人到近交系中，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(congenic inbred strain)，简称同源导入系(同类系)。,2023/9/9,44,2)命名(1)接受导入基因的近交系名称；(2)提供导入基因的近交系的缩写名称，并与(1)项之间由“.”分开；(3)导入基因的符号(用英文斜体)，与(2)项之间以连字符

21、分开。例如：B10.129-H-12b表示该同源导入近交系的遗传背景为C57BL10sn，导入B10的基因为H-12b，基因提供者为129J。,2023/9/9,45,二、突变系动物,1定义 保持有特殊突变基因的品系动物称为突变系动物(mutant strain animals)。2命名 在原品系名后加横线，横线后加上突变基因的符号。如129-dy。,2023/9/9,46,3应用 突变系动物有与人相似的疾病表现，各种突变系动物是研究遗传病、免疫性疾病和肿瘤的主要试验材料。突变系动物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。,2023/9/9,47

22、,三、封闭群(远交群),1定义 以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个实验动物种群，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，封闭群亦称为远交群(closed colony or outbred stock)。2命名 由2-4个大写英文字母命名，种群名称前标明保持者英文缩写名称，第一个字母需大写，后面的小写，不超过4个字母。保持者与种群名称之间用冒号分开。,例如，N：NIH表示由美国国立卫生研究院保持的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。,2023/9/9,48,某些命名较早，又广为人知的封闭群动物，仍可沿用其原来名称。如Wist

23、ar大鼠封闭群，ddy封闭群小鼠等。把保持者的缩写名称放在种群的前面，而二者之间用冒号分开，是封闭群动物与近交系命名中最显著的区别。除此之外，近交系命名规则及符号也适用于封闭群动物的命名。,2023/9/9,49,3特征及应用 具有很高杂合性，在遗传学上可作为实验基础群体，研究某些性状遗传力；携带大量隐性有害基因，用于估计群体对自发和诱发突变的遗传负荷能力；有与人类相似的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；具有较强繁殖力，产仔多，胎间隔短，仔鼠死亡率低，生长快，成熟早，抵抗力强，寿命长，生产成本低等优点。因而广泛应用于预试验、学生教学等实验中。

24、,2023/9/9,50,四、杂交群,1定义 由不同品系或种群之间杂交产生的后代称为杂交群(Hybrids)。用于实验研究的杂交群是指两个近交系之间交配所繁殖的子一代动物，简称Fl代动物。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：（C57BL6 X DBA2)FlB6D2Fl,2023/9/9,51,3特征及应用,1)特征 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。,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

25、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。,2023/9/9,52,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，但是遗传性稳定型也一致，就某些生物学特征而言，杂交一代比近交系动物具有更高的一致性容易受环境因素变化的影响。,2023/9/9,53,(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、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

26、两个亲本品系的细胞、组织、器官和肿瘤的移植。(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.,2023/9/9,54,2)杂交群动物在医学生物学中的应用 由于F1动物具有与纯系动物基本相同的遗传均质性，又克服了纯系动物因近交繁殖所引起的近交衰退，所以受到科学工作者的欢迎，在医学生物学研究中得到广泛应用。,2023/9/9,55,(1)干细胞研究：外周血中干细胞是组织学中的老问题，大部分人认为大淋巴细胞或原淋巴细胞相当于造血干细胞。但在某些动物中，尽管在外周循环中发现了大淋巴细胞，一般也不认为有干细胞的存在。根据目前的研究，来自Fl小鼠正常的外周血的白细胞能够在

27、受到致死性照射的父母或非常接近的同种动物中种植和繁殖，使动物存活和产生供体型的淋巴细胞、粒细胞和红细胞，这证明小鼠外周血中存在干细胞。因此，Fl动物是研究外周血中干细胞的重要实验材料。,2023/9/9,56,(2)移植免疫的研究：Fl动物是进行移植物抗宿主反应的良好实验材料。可以鉴定免疫活性细胞去除是否完全。如CBA小鼠亲代脾脏细胞经一定培养液孵育后注入D2CBAFl(DBA/2XCBA)小鼠脚掌，对侧作为对照，如CBA亲代小鼠免疫活性细胞去除干净时，将不产生移植物抗宿主反应，否则相反。,2023/9/9,57,(3)细胞动力学研究：如选CBAB6F1(CBAXC57BL/6)小鼠作小肠隐窝

28、细胞繁殖周期实验；B6DF1(C57BL/6JDBA)受体小鼠观察移植不同数量的同种正常骨髓细胞与脾脏表面生成的脾结节数之间的关系等。(4)单克隆抗体研究：BALB/c小鼠常被用作单抗的研究。,2023/9/9,58,第四节 不同遗传背景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。为尽量保持封闭群动物基因的异质性及多态性，避免随繁殖代数增加导致近交系数的过快上升，应对封闭群动物采取随机交配的繁育体系。

29、,2023/9/9,59,2随机交配的方法 将群内雌雄动物分别编号，按照数学表或其他随机方法进行配对，但要排除近亲配对，尽可能不安排三代以内近亲交配，留种时，每对均要按要求保留雌雄动物，以保持一定的群体数量。,2023/9/9,60,3封闭群动物的维持与生产(1)引种原则：作为原种的封闭群动物遗传背景必须明确，来源清楚，有较完整的资料，引种数量要足够多，小型啮齿类封闭群动物引种数目一般不能少于25对。(2)繁殖原则：封闭群动物应保持足够数目的种群作为核心群，同时根据实际需要确定生产繁殖群的大小。要选用恰当的繁殖方法，确保群体每代近交系数上升不超过百分之一。,2023/9/9,61,对于核心群，

30、应根据种群大小选择适宜的繁殖交配方法，每代交配的雄种动物数目为10-25只时，一般采用最佳避免近交法，也可采用循环交配法；每代雄种动物数目为26-100只时，一般采用循环交配法，也可采用最佳避免近交法；每代交配的雄种动物数目多于100只时，一般采用随选交配法，也可采用循环交配法。具体方法如下：,2023/9/9,62,最佳避免近交法：核心群的每个繁殖对，分别从子代留一只雄性动物和一只雌性动物，作为繁殖下一代的动物种群。动物交配时，尽量使亲缘关系较近的动物不配对繁殖，编排方法尽量简单易行。对于生殖周期较短、易于集中安排交配的动物，可按下述方法编排配对进行繁殖：假设一个封闭群有16对种用动物，分别

31、标以笼号l，2，3，16。设n为繁殖代数(n为自l开始的自然数)，交配编排见表2-1。,2023/9/9,63,表21 最佳避免近交法的交配编排,2023/9/9,64,循环交配法：适用于中等规模以上的实验动物封闭群，既可以避免近亲交配，又可以保证动物对整个封闭群有比较广泛的代表性。可按下述方法进行循环交配：先将核心群分成若干个组，每组之间以系统方法进行交配(表2-2)。如一核心群有80对种用动物，先将其分成8个组，每组有l0对。各组内随机留一定数量的种用动物，然后在各组之间按以下排列方法进行交配。,2023/9/9,65,表22 循环交配法组间交配编排,2023/9/9,66,随选交配法：当

32、核心群数目在100个繁殖对以上，不宜用循环交配法进行繁殖时，可用随选交配法。即从整个种群随机选取留种用动物，然后任选雌雄种用动物交配繁殖。,2023/9/9,67,二、近交系和杂交一代的繁育体系,1近交系数 近交系数是用来计算在一定近亲交配形式下各代减少杂合基因的百分率，从而了解不同代次基因的纯化程度。全同胞兄妹交配每进一代杂合基因减少19；亲子交配，常染色体的杂交基因减少19，性连锁基因纯合率增加29；亲堂表兄妹交配，每进一步近交率仅上升8；半同胞交配形式近交系数上升率为11。由此可见，交配亲本的亲缘关系越近越好。,2023/9/9,68,头几代的近交系数不恒定，全同胞兄妹交配，前四代近交系

33、数上升率分别为25，17，20和19，以后每代上升率是恒定值为Fa1coner提出近交系数计算的公式式中：F为近交系数，n为近交代数，F表示每进一代的近交系数上升率。前20代全同胞兄妹或亲子交配的近交系数变化见表2-3。,2023/9/9,69,表23 前20代全同胞兄妹或亲子交配的近交系数变化,2023/9/9,70,2近交系繁育的基本方法(1)单线法：每代通常选用3-4对种鼠，但仅有一对向下传递，种鼠个体均一，选择范围小。只有单线的子代，有断线的可能。(2)平行线法：有35根平行的向下传递线，每根线每一代留1对种，选择范围大，但线与线间不均一，易发生分化。(3)选优法：每代常有6 8对种鼠

34、，通常选择23对向下传递，系谱常呈树枝状。向上追溯4 6代通常能找到一对共同祖先。它兼有以上两个体系的优点。,2023/9/9,71,单线法 平行线法 选优法图2-1 近交系的繁育方法,2023/9/9,72,3近交系的繁育体系 近交系动物常采用红绿灯繁育体系(图2-2)，将近交系动物可分为基础群(foundation stock)、血缘扩大群(pedigree expansion stock)和生产群(production stock)。(1)基础群：目的是保持近交系自身传代繁衍及为扩大繁殖和生产提供动物，严格以全同胞兄妹交配繁殖，设个体记录卡，包括品系名称，近交系代数，动物编号，双亲编号，

35、出生、离乳、交配日期、生育记录等，要建立繁殖系谱。,2023/9/9,73,(2)血缘扩大群：血缘扩大群的种用动物来自基础群，使用全同胞交配方式进行繁殖，设个体繁殖记录卡。(3)生产群：生产群的目的是生产供应实验用近交系动物，其种群用动物来自基础群或血缘扩大群。一般以随机交配的方式进行繁殖，设繁殖记录卡，随机交配繁殖代数一般不超过4代。,2023/9/9,74,图22 红绿灯繁育体系,2023/9/9,75,4.杂交一代的繁育体系 杂交一代(F1)动物亲代来自两个不同的近交系，全部作试验用。应选择具有优势遗传特性的品系或符合试验要求的品系进行杂交。应用在单克隆抗体中具有较大的优越性。,BALB

36、/c繁殖性能差、抗病力弱，将雄性BALB/c与雌性KM、ICR或NIH的杂交，所产生杂交一代保留了BALB/c特性，接种淋巴细胞杂交瘤，可产生大量腹水。同时具有KM、ICR或NIH小鼠繁殖能力强的优点以及生长发育快、体型大、抗病力强等杂交优势。,2023/9/9,76,三、重组近交系的繁育体系,重组近交系是两个近交系杂交生育的杂交一代，杂交一代互交生育出杂交二代，从杂交二代随机选择个体配对，连续进行20代以上的兄妹交配，平行培育出一系列或一组重组近交系。,提供亲代的两个近交系称为祖系，培育成功的重组近交系遗传组成只限于来自祖系，但并不均等。在培育过程中有自由组合发生，同时由于减数分裂过程中的染

37、色体交换，在育成重组近交系的交配过程中，没有连锁的基因随机分离和重新连锁的基因亦因连锁的远近(若在祖代连锁的情况)随近亲交配有固定的趋势。,2023/9/9,77,四、基因突变动物的繁殖体系,基因突变指染色体上一个位点内遗传物质的变化，即DNA分子中碱基对的改变，也叫点突变。基因突变是自然发生的称自发性突变；人为利用理化等因素引起的突变称为诱发性突变。基因突变系动物是指遗传基因发生突变而具有某种特殊性状表型的动物，又称突变系动物。,2023/9/9,78,将突变基因通过遗传育种的方法固定下来，使其成为新的动物品系，应用于医学研究，即成为很有价值的“模型动物”。但由于该类动物具有繁殖能力差、生长

38、发育受限等缺点，故其培育和生产比较困难，因此，在突变动物的建系、繁殖、保种时，要充分利用其特性。,2023/9/9,79,（一）突变系的常用符号 1非转移性纯合子+/+，。2.转移性纯合子，D/D显性纯合子，r/r隐性纯合子。3杂合子，D/+，r/+。4.回交 纯合子与杂合子交配，如+/+D/+，+/+r/+，D/+D/D，r/+r/r。,2023/9/9,80,5杂交 不同纯合子的交配，如+/+D/D，+/+r/r。6互交 相同杂合子的交配，如D/+D/+，r/+r/+。7近交(纯交)相同纯合子的交配，如+/+/+，D/DD/D，r/r r/r。,2023/9/9,81,(二)隐性遗传突变系

39、动物的繁育方法 1雌性和雄性动物均有繁殖能力:由隐性基因所控制的具有繁殖能力的雌、雄性突变系动物，通过继代选择和淘汰，能够保持其遗传特征。最常见的隐性毛色性状是白化(假设白化基因符号为c，正常野生型基因以+来表示)。如果动物群出现白化个体时，要培育成白化突变系，可以通过继代的选择和进行白化个体之间的交配，使白化基因组合在一起，来保持该白化突变基因，即c/cc/c-c/c(全部白化)。,2023/9/9,82,假如，隐性基因所控制的突变系因繁殖力低而难于保种时，可采用与除白化以外的野生型基因所支配的其他品系交配来保种白化突变系。即白化突变系与其他品系动物交配，获得F1，然后F1横交，获得的F2中

40、就能分离出白化突变种。F1、F2的基因组合和分离是：F1c/c+/+，代表的基因型为+/c(表型全部有色)；F2+/c+/c，代表的基因型为1/4c/c1/2+/c 1/4+/+(1/4白化，3/4有色)。以F2能够分离的1/4的白化为基础，保持白化突变系。,2023/9/9,83,2雌性和雄性动物单一有繁殖能力 突变系动物性状由隐性纯合子控制时，往往导致动物死亡、缺乏繁殖力或泌乳能力。隐性无毛基因纯合子雌性小鼠缺乏泌乳能力。裸小鼠隐性基因纯合(nunu)时，因雌鼠缺乏哺育能力，保持该品系十分困难。,因此，采用裸基因杂合的雌鼠(+/nu)与无毛基因纯合的雄鼠(具有繁殖能力)交配，就能保持无毛小

41、鼠突变系。基因组合和分离是：nu/nu()+/nu()-1/2nu/nu：1/2+/nu，裸小鼠和非裸小鼠各占1/2。,2023/9/9,84,3雌性和雄性动物均无繁殖能力 当侏儒症小鼠基因纯合时，雌、雄个体均元繁殖能力。但是，基因型为杂合的个体(+/dw)表型与正常小鼠相同，雌、雄均有繁殖能力。对这种动物保种时，每代只能用基因为杂合子的雌、雄动物交配。首先必须确认基因个体，因为+/dw和+/+个体尽管基因型不同，但表型却相同，两者难以区分。,2023/9/9,85,可用两种方法来鉴定其基因型：一是通过概率来验证隐性杂合子，即将Fl代表型正常的小鼠全部用来配种，当后代中有侏儒症小鼠出现时当后代

42、数为n时，全部表型正常的概率为(3/4)n，全部表型为侏儒症的概率为(1/4)n，说明亲本为杂合子，予以保留繁殖，当产仔10只以上，无侏儒症表型个体出现时，一般可认为亲本至少有一方为+/+或均为+/+，淘汰配种亲本；二是通过分子学手段检测个体基因型，杂合子保种繁殖，正常纯合子淘汰，隐性纯合子用于实验。,2023/9/9,86,(三)显性遗传突变系动物的繁育方法 显性遗传性状突变系动物的保种有以下3种式。1突变基因纯合个体间交配 采用此法，不产生显性遗传性状的纯合体以外的动物。例如，短毛小鼠的毛型性状对正常野生型而言呈显性，基因符号为Re，正常野生型基因以“+”来表示。纯合体之间交配后代全部为短

43、毛，即Re/ReRe/Re-4Re/Re。,2突变基因杂合体与正常等位基因间交配 通过突变基因杂合体与正常等位基因的个体交配，会产生杂合的突变个体和正常个体各1/2，即Re/+/+-1/2Re/+1/2+/+。,2023/9/9,87,3突变基因杂合体之间的交配 通过突变基因杂合体之间交配，来保种显性突变系。这种交配，能产生1/4基因型纯合个体，杂合体约占1/2，正常者为1/4，表型为短毛的个体占3/4。即Re/+Re/+-1/4Re/Rel 2Re-1/4+/+。,具有显性致死基因的突变系也可采用杂合体间交配。如具有黄色致死基因（AY突变系小鼠，基因纯合时会致死)；因此，必须通过杂合体之间交

44、配，才能保持具有致死基因的突变系(AY/+AY/+-1/4AY/AY1/2AY/+1/4+/+)。,2023/9/9,88,纯合个体(AY/AY)在胚胎发育过程中死亡，因而，一窝仔鼠中黄色个体约占2/3，正常个体则占1/3。如果逐代选择黄色个体(AY/+)交配，就能保种该突变系。,2023/9/9,89,(四)特殊突变近交系动物的繁育方法,1同源突变近交系的保种和生产 同源突变近交系简称同源突变系，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。它和原近交系的差异只是突变基因位点上带有不同的基因，而其他位点上的基因完全相同。,同源突变系有别于通常所说的近交系亚系分化，因为这里的

45、突变相当明确地改变了原近交系的遗传组成，而且研究者更注意了突变基因的研究。,2023/9/9,90,如果原近交系和发生突变的亚系长期分开保种时，两者之间的基因组成就会产生越来越大的差异。为了避免发生此类情况，即保持突变基因个体的同时还要保持正常基因的个体，生产中必须通过纯合体和杂合体的同胞交配，才能保种同源突变近交系。,2023/9/9,91,2同源导入近交系动物的保种和生产 同源导人近交系简称同源导入系，有时又译为基因导人系，是通过杂交与互交、回交等方式将一个目的基因导人某个近交系的基因组内，而培育出来的新的近交系。,将近交系动物与有突变性状的动物进行交配，Fl中选择有突变基因的个体再与近交

46、系回交，以此类推，最终突变基因导入近交系内。导人率以1-(1/2)n表示(n为回交代数)，Fl导入率为1/2，F2为3/4，F3为7/8。F8以后原近交系相应基因位点基本被突变基因代替。,2023/9/9,92,如果突变基因是显性，继代级进交配中容易选择突变个体，但如果突变基因为隐性，必须通过测交才能确认其基因型。例如，C57BL6系对FRIEND病毒(一种小鼠白血病病毒)抵抗力强(基因型为FrvFrv)，而DDD系对该病毒易感(基因型号Fsv/Fsv)。若要将DDD系的易感基因导入C57BL6系中，首先将C57BL6与DDD系进行交配，Fl与C57BL6系进行回交，然后对F2进行病毒易感性检

47、测，并确定基因型。,2023/9/9,93,其方法是，将病毒接种于所有的同窝仔鼠，若一窝仔鼠均易感，其双亲基因型为Fsv/Fsv。若易感受性与抵抗性各占1/2，其双亲基因型为Fsv/Frv。若所有仔鼠均具有抵抗性，其双亲为Frv/Frv。除了上述导入白血病病毒基因小鼠以外，常见的还有导人组织相容性基因小鼠、导入抗癌基因小鼠、导入抗肠炎菌基因小鼠等。,2023/9/9,94,对该类动物进行保种和生产时，必须不断利用回交、测交，同时进行基因型测定，保留实验所需的个体。为目的基因提供背景的近交系称为配系(partner strain)，提供目的基因的品系为供系(donor strain)。配系必须是

48、近交系，而供系可以是带有目的基因的任何以种基因类型的动物。,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人到近交系的基因组中，这些随之带人的基因称为乘客基因（passenger gene)。,2023/9/9,95,因此，同源导入近交系不仅是目的基因与原近交系不同，而且是带有目的基因的一小段染色体的不同。因此在实际应用中，有必要注意可能存在的乘客基因。同源导入近交系与同源突变近交系的不同之处在于与原来那个近交系比较，前者是一个染色体片段的差异，后者是一个位点单个基因的差异。,2023/9/9,96,(五)遗传工程小鼠繁育体系,遗传工程小鼠保种繁殖均采用r/+或D/+/+，

49、即每一代都是带目的基r、D杂合子小鼠，向背景品系的小鼠回交，每一代都必须做目的基因检测，由于背景品系的近交系是在高度遗传监视下的标准化品系，所以每一代遗传工程小鼠的回交都可视为其背景品系的纯化。,2023/9/9,97,这样的繁育体系也不会因为目的基因的纯合使某些遗传工程小鼠生活活力下降，丧失生活能力，甚至死亡而断线。在转基因小鼠中，由于转入目的基因通常呈共显性，处于杂合子状态下即会得到表达。在基因剔除小鼠，如果剔除的是隐性基因，用杂合子互交，每一代可以得到1/4带隐性目的基因的遗传工程小鼠。,2023/9/9,98,由于C57BL/6小鼠是继人类基因组计划后第二个完成测序工程的哺乳类动物，目的基因只有导入到C57BL/6小鼠上，才能有一个稳定的已知的遗传背景，所以遗传工程小鼠的背景品系多选用C57BL/6小鼠。背景品系不同，遗传工程小鼠目的基因的表达可能不同，选用作遗传工程小鼠背景品系的其他品系还有CBA、DBA2、BALBc、129、FVB等。,