近交系動(dòng)物-浙江大學(xué)

康利軍浙江大學(xué)根底醫(yī)學(xué)院浙江大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究所?實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)與論理?實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分類(lèi)、命名及質(zhì)量控制一、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生物學(xué)分類(lèi)二、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的遺傳學(xué)分類(lèi)

三、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的微生物學(xué)分類(lèi)

原生動(dòng)物門(mén)多孔動(dòng)物門(mén)腔腸動(dòng)物門(mén)扁形動(dòng)物門(mén)線(xiàn)形動(dòng)物門(mén)環(huán)節(jié)動(dòng)物門(mén)軟體動(dòng)物門(mén)節(jié)肢動(dòng)物門(mén)棘皮動(dòng)物門(mén)半索動(dòng)物門(mén)脊索動(dòng)物門(mén)〔脊椎動(dòng)物亞門(mén)〕一、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生物學(xué)分類(lèi)動(dòng)物分類(lèi)：研究動(dòng)物的種類(lèi)、種類(lèi)之間的親緣關(guān)系、動(dòng)物界起源和演化等。主要根據(jù)內(nèi)部構(gòu)造、外部性狀、生活方式、生理習(xí)性、生物的發(fā)生和彼此間的血緣關(guān)系等特征，進(jìn)行綜合研究，將特征相同或相似的動(dòng)物歸為一類(lèi)種〔species〕、品種〔stock〕和品系〔Strain〕的概念品種、品系的概念超出了一般動(dòng)物學(xué)分類(lèi)的概念，它們才是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分類(lèi)的根本單位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。2.獨(dú)特的生物學(xué)特性:獨(dú)特的生物學(xué)特性是一個(gè)品系、品種存在的根底，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，將這些特性保存下來(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異。

3.穩(wěn)定的遺傳性能: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。二、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的遺傳學(xué)分類(lèi)

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(laboratory

animals，LA)：由人工培育，來(lái)源清楚，遺傳背景明確，對(duì)其攜帶的微生物和寄生蟲(chóng)進(jìn)行監(jiān)控，用于生命科學(xué)研究、藥品與生物制品生產(chǎn)和檢定以及其他科學(xué)研究的動(dòng)物。

遺傳學(xué)要求：

近交系、封閉群、雜交群微生物和寄生蟲(chóng)控制要求：

普通級(jí)動(dòng)物、清潔動(dòng)物、無(wú)特定病原體動(dòng)物、無(wú)菌動(dòng)物應(yīng)用要求

：用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)Genetic

Defined

Animal不同基因型

相同基因型近交系雜交群〔F1〕封閉群突變系(一)近交系動(dòng)物是指至少連續(xù)經(jīng)過(guò)20

代以上全同胞兄妹或親子交配，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。近交系動(dòng)物的近交系數(shù)〔Inbreeding

Coefficient〕應(yīng)大于

99%。近交系動(dòng)物經(jīng)過(guò)20

代近交后，個(gè)體有98.6%的遺傳位點(diǎn)是純合的，個(gè)體間雜合基因僅僅剩余1.4%；不同近交系之間由于近交所固定的基因不同，相互間的遺傳差異會(huì)很大。

每個(gè)近交系都有各自特有的遺傳組成和生物學(xué)特性，在標(biāo)準(zhǔn)的飼養(yǎng)條件下能長(zhǎng)期繁育傳代而性狀根本保持不變。

近交系(Inbred

Strain)近交系數(shù)〔coefficientofinbreeding

,F):一個(gè)個(gè)體在一個(gè)給定的位點(diǎn)，從其父母的一個(gè)共同祖先獲得兩個(gè)相同基因的概率。

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。

血緣系數(shù)〔coefficientofkinship,K〕：兩個(gè)個(gè)體從一個(gè)共同祖先獲得同一個(gè)基因的概率。

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)可以到達(dá)99.6%。

近交系的命名近交系的命名一般以大寫(xiě)英文字母命名，也可以用大寫(xiě)英文字母加阿拉伯?dāng)?shù)字命名，符號(hào)應(yīng)盡量簡(jiǎn)短。如A系、CBA系等。近交系小鼠的命名均應(yīng)參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化遺傳命名委員會(huì)〔International

Committee

on

Standardized

Genetic

Nomenclature

for

Mice〕的規(guī)那么命名。近交系的近交代數(shù)用大寫(xiě)英文字母F表示。例如當(dāng)一個(gè)近交系動(dòng)物的近交代數(shù)為57

代時(shí)，寫(xiě)成〔F57〕亞系〔substrain〕:

育成的近交系在培育過(guò)程中，由于雜合子基因的別離，基因突變的產(chǎn)生以及抽樣誤差導(dǎo)致局部遺傳組成改變而形成遺傳差異的近交系動(dòng)物群。亞系分化存在以下幾種情況：

1〕同一近交系在兄妹交配40代以前別離(即分支發(fā)生于F20到F40之間)，很可能由于剩余雜合性而導(dǎo)致形成亞系。2〕同一近交系常年處于別離狀態(tài)(100代以上)，可能由于突變形成亞系。

3〕已發(fā)現(xiàn)有遺傳差異的品系產(chǎn)生，這種差異的原因可能是殘留雜合、突變或遺傳污染〔geneticcontamination〕(即一個(gè)近交系與非本品系動(dòng)物之間雜交引起遺傳改變)。

亞系的命名

在原品系的名稱(chēng)后加一道斜線(xiàn)后說(shuō)明亞系的符號(hào)。

1〕數(shù)字名稱(chēng)

例：DBA/1，DBA/2

2〕培育或產(chǎn)生亞系的單位或人的縮寫(xiě)英文名稱(chēng)。第一個(gè)字母大寫(xiě)，隨后字母小寫(xiě)。例：CBA/J

3〕當(dāng)一個(gè)保持者保持的一個(gè)近交系具有兩個(gè)以上的亞系時(shí)，可用在數(shù)字后再加保持者的縮寫(xiě)英文名稱(chēng)來(lái)表示亞系。例：C57BL/6J，C57BL/10J

4〕亞系命名方法例外情況：

一些建立及命名較早，且人們所知的近交系，亞系名稱(chēng)可用小寫(xiě)英文字母表示。例：BALB/c

C57BL/6JBALB/cDBA/2J常用亞系代號(hào)：支系(Subline)：品系或亞系經(jīng)過(guò)人工技術(shù)處理后稱(chēng)為支系。如將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物引種到另一實(shí)驗(yàn)室；或經(jīng)過(guò)某種技術(shù)處理，包括代乳、受精卵、卵巢移植、人工喂養(yǎng)和冷凍保存等，都可視為支系。主要的原因是飼養(yǎng)環(huán)境改變或技術(shù)處理，可能對(duì)動(dòng)物的某些生物學(xué)特征產(chǎn)生影響。這些特征可能是遺傳性或非遺傳性的，因此有必要對(duì)這一類(lèi)品系進(jìn)行區(qū)分。支系命名：在原品系后附加1個(gè)小寫(xiě)英文字母，說(shuō)明處理方式。代乳后的品系：在代碼后加“F〞(Foster

Nursing)，再寫(xiě)上代乳品系名稱(chēng)；C3HfC57BL：表示C3H品系由C57BL近交系代乳；受精卵(Egg,e)

和卵巢(Ovary,o)移植后培育的品系是在品系全稱(chēng)后加“e〞或“o〞，再寫(xiě)上接受受精卵或卵巢移植術(shù)的品系名稱(chēng)，如AeB6：代表A系的受精卵在C57BL/6J

母鼠子宮孕育的品系；經(jīng)冷凍保存(Freeze

Preservation)的移植胚胎品系是在品系名稱(chēng)后加“p〞，再加“e〞，并寫(xiě)上接受受精卵移植術(shù)的品系名稱(chēng)，如C57BL/6peCBA：表示C57BL/6的受精卵經(jīng)凍保存后，移植到CBA母鼠子宮內(nèi)，并代乳培育而成。近交系動(dòng)物的特點(diǎn)1.遺傳基因位點(diǎn)的純合性2.遺傳組成的同源性3.長(zhǎng)期遺傳的穩(wěn)定性4.遺傳特征的可辨性5.表型上的一致性6.遺傳組成的獨(dú)特性7.背景資料清楚8.國(guó)際分布廣泛9.對(duì)外界因素的敏感性10.生活力弱11.飼養(yǎng)本錢(qián)高兩個(gè)無(wú)血緣關(guān)系的近交系動(dòng)物進(jìn)行交配，得到F2代，分組分別經(jīng)過(guò)連續(xù)20代以上的全同胞兄妹交配而育成的近交系列組動(dòng)物。特殊類(lèi)型的近交系近交系動(dòng)物在培育過(guò)程中，還可以采用一些特殊的繁育方式，由此產(chǎn)生一些特殊類(lèi)型的近交系，如重組近交系、同源突變近交系和同源導(dǎo)入近交系，還有通過(guò)生物技術(shù)手段產(chǎn)生的動(dòng)物群如轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、嵌合體小鼠、克隆動(dòng)物等。

重組近交系〔recombinantinbredstrain,RI〕同源突變系〔coisogenicinbredstrain〕兩個(gè)近郊系，除了一個(gè)指明位點(diǎn)等位基因不同以外，其他遺傳基因全部相同的品系。同源導(dǎo)入近交系〔congenicinbredstrain〕通過(guò)雜交-互交或回交等方式將一個(gè)基因?qū)氲浇幌抵校纱诵纬梢粋€(gè)新的近交系，與原品系只是在一個(gè)很小的染色體片段上基因不同。(一)封閉群動(dòng)物以非近親交配方式進(jìn)行繁殖生產(chǎn)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種群，在不從其外部引入新個(gè)體的條件下，至少連續(xù)繁殖4代以上，稱(chēng)為封閉群〔Closed

Colony〕，亦稱(chēng)遠(yuǎn)交群〔Outbred

Stock〕。

封閉群(closedcolony)哈迪-溫伯格〔Hardy-Weinberg〕定律〔基因平衡定律〕在隨機(jī)交配群體中，設(shè)一染色體上有兩種等位基因A和a的頻率分別為p和q，基因型AA、Aa和aa的頻率分別為p，2pq和q，那么該群體為遺傳平衡群體，不隨世代變化。在世代間，遺傳平衡群體的等位基因頻率〔群體中，一條染色體上某種等位基因數(shù)與該染色體上全部等位基因數(shù)之比〕與基因型頻率〔群體中，某基因型個(gè)體數(shù)與該群體全部個(gè)體數(shù)之比〕的這種恒定關(guān)系，稱(chēng)為哈迪-溫伯格〔Hardy-Weinberg〕定律，也稱(chēng)基因平衡定律。

維持基因平衡的條件是：群體無(wú)限大，沒(méi)有突變、選擇、遷移和遺傳漂變。封閉群動(dòng)物的特點(diǎn)1.既保持了群體的一般遺傳特性，又保持了個(gè)體間的雜合性；2.具有較強(qiáng)的繁殖能力和生產(chǎn)力；本錢(qián)低、防止了近交衰退；3.封閉群中突變體所攜帶的突變基因通常導(dǎo)致動(dòng)物在某些方面的異常，從而可以成為生理學(xué)、醫(yī)學(xué)生物學(xué)等研究的模型為了保持封閉群的遺傳異質(zhì)性及基因多態(tài)性的穩(wěn)定，引種或留種的動(dòng)物數(shù)量還應(yīng)到達(dá)有效數(shù)量〔不少于25對(duì)〕，防止近交系數(shù)隨繁殖代數(shù)增加而上升過(guò)快〔每代近交系數(shù)上升不能超過(guò)1%〕。封閉群的種群大小、選種方法及交配方法是關(guān)鍵因素常用封閉群的嚙齒類(lèi)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：昆明〔KM〕小鼠、NIH小鼠、LACA

小鼠、ICR小鼠、Wistar大鼠、SD大鼠、Hartley豚鼠、大耳白兔青紫蘭兔

大耳白兔Wistar大鼠昆明〔KM〕小鼠Hartley豚鼠青紫蘭兔(三)雜交群動(dòng)物兩個(gè)近交系之間交配所繁殖的第一代動(dòng)物，也稱(chēng)雜交一代動(dòng)物，簡(jiǎn)稱(chēng)F1〔First

Generation〕動(dòng)物。不同于一般遺傳學(xué)上的F1〔雜交一代〕。兩個(gè)親雌雄互換會(huì)使F1代表型出現(xiàn)差異。特點(diǎn)：1〕遺傳和表型上的均質(zhì)性；2〕具有雜交優(yōu)勢(shì)；3〕具有同基因性。

雜交群(Hybrid

Strain)雜交群的命名：以父系名稱(chēng)在前，母系名稱(chēng)在后，二者之間用大寫(xiě)英文字母“X〞相連表示雜交。將以上局部用括號(hào)括起，再在其后標(biāo)明雜交的代數(shù)〔如F1、F2等〕。

對(duì)品系或種群的名稱(chēng)可使用通用的縮寫(xiě)名稱(chēng)。

例如：〔C57BL/6XDBA/2〕F1=B6D2F1

〔NMRIXLAC〕F2

B6D2F1三、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的微生物學(xué)分類(lèi)

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(laboratory

animals，LA)：由人工培育，來(lái)源清楚，遺傳背景明確，對(duì)其攜帶的微生物和寄生蟲(chóng)進(jìn)行監(jiān)控，用于生命科學(xué)研究、藥品與生物制品生產(chǎn)和檢定以及其他科學(xué)研究的動(dòng)物。

遺傳學(xué)要求：

近交系、封閉群、雜交群微生物和寄生蟲(chóng)控制要求：

普通級(jí)動(dòng)物、清潔動(dòng)物、無(wú)特定病原體動(dòng)物、無(wú)菌動(dòng)物應(yīng)用要求

：用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物微生物控制的重要性：1〕人畜共患病可致人發(fā)病甚至死亡；2〕引起實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的疾病和死亡；3〕干擾動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果鼠念珠桿菌鼠咬熱〔rat-bitefever〕一級(jí)

普通動(dòng)物(conventional

animal，CV)

不攜帶主要人獸共患病原和動(dòng)物烈性傳染病的病原。飼養(yǎng)于普通環(huán)境。

二級(jí)

清潔動(dòng)物(clean

animal，CL)除一級(jí)動(dòng)物應(yīng)排除的病原外，不攜帶對(duì)動(dòng)物危害大和對(duì)科學(xué)研究干擾大的病原。

飼養(yǎng)于隔離環(huán)境。國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

三級(jí)

無(wú)特殊病原體動(dòng)物(specific

pathogen

free

animal，SPF)除一、二級(jí)動(dòng)