第四章 实验动物的育种繁殖

大、小鼠（离乳仔鼠）： ①雄鼠的生殖器距肛门较远，雌鼠较近。 ②雄鼠的生殖器与肛门之间长毛。 ③雄鼠的生殖器突起较雌鼠大。 ④雌鼠乳头较雄鼠明显。
豚鼠：雌性阴蒂小，可见阴道口；雄性有阴 茎小隆起，无阴道口，但可见龟头。
仔兔： 雄性肛门距尿道口较远； 雌性尿道口与肛门等大，雄性大于肛门； 雄性生殖孔呈园形，雌性呈Y形且裂缝及于肛门。
注意：隔离，选择。
二、保种方法
最大限度避免近交：♂10-25只。
循环交配：♂26-100只。 随机交配：按随机表编号，随机配对， ♂100只以上。
最大限度避免近交
循环交配
三、大量繁殖生产方法
保种群
基础群
(按保种方法繁殖) 1:1-3长期同居 法(或定期同居法)
繁殖群
(随机交配繁殖)
实验鼠
第四节 杂种一代和 重组近交系的育种繁殖
第四章 实验动物的育种繁殖
第一节
第二节 第三节 第四节 第五节
实验动物育种繁殖基本技术
近交系动物的育种繁殖 封闭群动物的育种繁殖 杂种一代和重组近交系的育种 繁殖 携带特定基因品系的育种繁殖 转基因动物培育技术
克隆动物培育技术
实验动物育种：
根据遗传学原理有目的地改变 实验动物遗传组成的过程。
实验动物繁殖：
1、质量性状的判断
杂交试验判定法：
通过杂交、互交、回交、纯交等方 法，按孟德尔遗传定律来分析判断。
繁殖记录法：
通过繁殖记录的数据，按孟德尔遗 传定律来分析判断。
杂交：不同纯合子之间的交配。 如AA×aa。 互交：杂合子之间的交配。如 Aa×Aa。 回交：杂合子与纯合子之间的 交配。如Aa×AA， Aa×aa。 纯交：相同纯合子之间的交配。 如AA×AA，aa ×aa 。
一、突变基因的培育和保持
裸鼠的繁殖生产
二、同源导入近交系的育种繁殖
用回交系统培育同源导入近交系
（目的基因为常染色体显性或共显性）
用杂交—互交系统培育同源导入近交系
（目的基因为常染色体隐性基因）
三、分离近交系的育种繁殖
用于分离近交系培育的回交（A）和互交系统（B）
转基因动物培育技术
转基因动物（transgenic animal）
Female
Male
六、性成熟与配种年龄
七、动情周期与发情鉴定
动情周期： 哺乳动物性成熟后，卵巢、子宫、 阴道等出现周期性的变化，动物表现周 期性的动情现象。
动情前期
动情期 动情周期
动情后期
动情间期（休情期）
小鼠动情周期生殖器官变化
动情阶段
动情前期 (10hr)
阴道分泌物涂片
大量有核上皮细 胞、少量角化上 皮细胞 视野布满角化上 皮细胞，少量有 核上皮细胞
子
宫
卵巢和输卵管
卵泡增大并膨胀，有 相当多的液体，在生 发上皮和卵泡细胞内 有少数的有丝分裂 排卵，随后输卵管上 端膨胀，在生长上皮 和卵泡细胞内有丝分 裂旺盛
外阴部变化
阴门开口，初 期阴门肿胀， 不久变白、枯 燥 阴门呈白色、 枯燥，交配旺 期
充血和膨胀增大， 上皮细胞有丝分 裂旺盛，少量白 细胞 在发情期膨胀与 活动性达到最大 限度，然后下降， 无白细胞
DNA
DNA 精子 卵细胞 受精卵
逆转录病毒感染 或DNA转染 或电穿孔
胚胎干细胞
显微注射
四细胞 胚胎
囊胚
原肠胚
转基因 动物
显微注射
逆转录病毒感染
DNA
DNA
一、基因显微注射法培育转基因小鼠的程序
母鼠注射PMSG
48h
基本步骤
结扎公鼠 ↓ 15d 与正常母鼠交配 ↓ 假孕母鼠 ↓21d ● 目的基因的制备与纯化 ● 卵供体母鼠和假孕母鼠 的准备 ● 超排卵与取卵 ● 基因显微注射
杂交试验判断小鼠白内障基因
1只白内障小鼠 显性(AA) （? ） 113只白内障小鼠
（Aa）
1只正常小鼠 （?） 隐性(aa) 1只正常小鼠
（aa）
332只白内障小鼠 115只正常小鼠 34只白内障小鼠 36只正常小鼠
(AA) (Aa) （aa） （Aa） （aa）
3：1的分离比
父母基因型可能为Aa 显性3：基因型可能为A隐性1：基因型可能为aa
采取能保持遗传稳定性的特定的 配种和交配方法，繁衍实验动物后代 的过程。
第一节 实验动物育种繁殖基本技术
一、遗传性状的判断 六、性成熟与配种年龄 二、群体的遗传组成定 七、动情周期与发情鉴定 三、定向选择 四、繁殖方法 五、性别鉴定 八、配种方法与交配识别
九、妊娠诊断与妊娠期
一、遗传性状的判断
遗传性状：生物体能世代相传的形态 特征、生理特征、代谢类型、行为本能等。 质量性状：指明显的不连续变异的 性状，如毛色。通常由一对等位基 因控制。 数量性状：指连续的界限不清楚的性 状，如体重。受微效多基因控制。
动情期 (42hr)
动情后期 (12hr)
角化上皮细胞及 白细胞
膨胀下降，上皮 内有白细胞、壁 萎缩，上皮退化， 罕见有丝分裂
外观苍白，壁萎 缩。上皮正常， 但含有许多白细 胞。子宫腺体有 一些分泌物
卵泡发生闭锁，生成 个别鼠排出乳 黄体，卵在输卵管内。 白色分泌物 在生发上皮及卵泡细 胞内少数有丝分裂
定期同居法
交配时间：
小鼠、大鼠、地鼠在动情前期交配。 豚鼠、兔、犬在动情期交配。 兔在动情期交配后10-12h再复配1次。
交配判断：
常用的方法是阴道涂片。 大鼠、小鼠可检查阴道栓。
阴道栓
九、妊娠诊断与妊娠期
妊娠诊断
摸胎法：触摸腹部，感受子宫有无胎儿。用于兔等。
外形观察法：观察腹部是否膨大，体重是否增加。 用于大鼠、小鼠等。
注射HCG 同步 与正常公鼠交配 ↓ 移植 采集受精卵 ↑显微注射
目的基因(DNA)
Founder转基因小鼠 ● 受精卵移植 ↓杂交、筛选 ● 目的基因表达整合的鉴 纯合转基因小鼠 定和检测 ● 建系
转基因动物是动物基因工程在医学生物 学研究中的突出成果。 近十年来，为分子遗传学、发育生物学、 医学遗传学、肿瘤研究及优良经济动物的 开发研究等多方面做出了很大的贡献。
培育转基因动物的主要方法
1、受精卵雄原核显微注射法 2、胚胎干细胞（ES细胞）法
3、逆转录病毒感染法
4、体细胞核移植法 5、精子载体法
育种代数：连续近交20代以上。
注意：①系谱记录、繁殖记录。 ② 个体选择。 ③防止断种。
全同胞兄妹交配培育近交系图解
缺一性别
F0
○—○
○—○
○—○ ○—○ ○—○○○○ ○ ○—○ ○
○—○
○ ○—○ ○ ○—○ ○
断种
缺一性别
F1 ○ ○—○ ○ F2 ○ ○—○ ○ F3 ○ ○—○ ○ F20 ○ ○ ○ ○
一、杂种一代的育种繁殖
二、重组近交系的育种繁殖
一、杂种一代的育种繁殖
C57BL/6 ♀× DBA/2 ♂ ↓ B6D2F1
DBA /2 ♀ × C57BL/6♂ ↓ D2B6F1
二、重组近交系的育种繁殖
第五节 携带特定基因品系的育种繁殖
一、突变基因的培育和保持
二、同源导入近交系的育种繁殖
三、分离近交系的育种繁殖
四、繁殖方法
近亲繁殖： 即近亲交配，指血缘关系极为相近 的个体之间或遗传组成极相似的个体之间进行的交 配繁殖。常有全同胞兄妹交配、父女或母子交配、 堂兄妹交配等。用于近交系育种繁殖。 异系杂交： 两个不同的近交系品系之间进行的 交配。用于杂种一代育种繁殖。 随机繁殖： 群体中每个个体都有同样的机会同 另一性别中的任何一个个体进行交配（即随机进 行的交配）。用于封闭群育种繁殖。
是指以实验方法导入的外源基因在 其染色体基因组内稳定整合并能稳定表 达遗传给后代的一类动物。
Gordon等人首次成功地将含有HSV(单纯疱疹病 毒)和SV40(猴空泡病毒40) DNA片段的重组质粒 DNA以显微注射法导入小鼠受精卵的雄原核内，得 到了带有这种外源DNA顺序TGM。 1982年Palmiter等运用此法得到的所谓“超级巨 鼠”,曾引起整个生物学界的轰动。 到目前为止，人类已获得转基因鱼、鼠、羊、猪、 兔、牛等等大小动物。
1、基因频率、基因型频率和表型频率
假设100个个体的群体中 基因频率、基因型频率和表型频率
表 显性 数量 90 型 隐性 10 基 AA 30 因 Aa 60 型 aa 10 基 A 120 因 a 80
频率பைடு நூலகம்
0.9
0.1
0.3
0.6
0.1
0.6
0.4
2、Hardy-Weinberg定律
在一个无限大的群体中，如果 没有近交、突变、迁移等因素的作 用，则群体的基因（型）频率保持 不变。即(p+q)2=p2 +2pq+q2 =1
三、繁殖 生产方法
A 保种方法
A B
近交1-4代
C
近交1-2代
“A”基础群(白色标记)， “B”血缘扩大群（绿色标记 “C”扩大群（黄色标记）， “D“生产群（红色标记）
D
随机交配1-4代
近交系动物繁殖生产的交通信号灯方
(Traffic light system Lane-Petter 1961)
近交系数：某群体动物由于近交而造 成等位基因纯合的比率。 Fn=1-(1-△F)n
n为近交代数△F=19%
血缘系数：群体中个体之间基因组成 的相似程度。
Fab=
近交衰退：由于近交而造成保持正 常生物适合度的基因组合受到不同程 度的破坏，出现了某些不利的性状效 应。如生活力、生殖力降低等。
五、性别鉴定
卵泡开始迅速生长， 黄体退化 阴门变小，阴 道壁变薄
动情间期 (48hr72hr)
大量白细胞及少 量粘液
产（孕）后发情：产后不久出现发 情且能接受交配的现象。
产后妊娠：边哺乳边怀孕。
八、配种方法与交配识别
实验动物配种方法
两种配种方式：
长期同居与定期同居
三种配比方式：
一雌一雄、多雌一雄和多雌多雄
1：1的分离比
父母基因型可能为Aa和aa 显性1：基因型可能为A隐性1：基因型可能为aa
2、数量性状的判断 通过遗传力分析来判断数量 性状的遗传性。 遗传力：指遗传因素的影响 在整个表型中所占的比例，即遗 传方差对表型方差的比值，用百 分数表示。
V G 2 h = VP VP =VG + VE
二、群体的遗传组成定
近交系保种应注意：
①、已育成的近交系保种时，群体内必须严格按照全同胞 交配方法交配，不得已的情况下可采用亲子交配，但不能 计入近交代数。 ②、已育成的近交系务必注意不能与其他品系进行杂交。 ③、为了保持品系内遗传一致性，在近交系保种过程中不 许产生更多的亚系，为此，多半采用单线方式或优选法。 ④、实验动物的近交系是通过极度的近亲交配而培育的， 多半繁殖力低。所以必须选择繁殖力高的家系，淘汰繁殖 力低的家系。 ⑤、对动物个体应进行记录和建立系谱。
第三节 封闭群动物育种繁殖
一、育种方法 二、保种方法 三、繁殖生产方法
一、育种方法
育种原理：根据Hardy-Weinberg定律，保持群 体基因频率稳定。 初始群体来源：较高程度的基因杂合性和具有目 标性状的个体组成。 有效群体大小：雌雄个体不少于25对。 交配方法：随机交配繁殖。 培育代数：4代以上。
○—○ ○ ○ ○ ○—○ ○
○ ○ ○ ○
○ ○ ○ ○
单个（ C）和多个（A）近交系的培育
二、保种方法
原则：保持动物的同基因性和基因的纯合性 保种方法：全同胞兄妹交配繁殖或亲子交配 做好以下几点： 1、在较小的群体中保种（通常小于30对） 2、保持详细的系谱记录和繁殖记录 3、经常进行遗传监测
阴道涂片法：阴道冲洗液涂片镜检看动情期是否 消失。用于大鼠、小鼠等。 直肠检查法：手插入直肠触摸子宫胎儿。用于猪等。
第二节 近交系动物的育种繁殖
一、育种方法 二、保种方法 三、繁殖生产方法
一、 育种方法
初始动物：按定向选择方法从封闭群或近交系中 选择1对或多对全同胞兄妹，均具有育种性状。 交配方式：常采用全同胞兄妹交配（近交）。 配种：雌雄1：1长期同居。
从转基因动物所获得的资料几乎涉及医学遗传、肿 瘤学、免疫学等的基因研究，还涉及生物药物的研 究，基因治疗的开发研究等。
转基因动物培育的基本原理
根据DNA异源重组的性质，借助分子生物 学技术和胚胎工程技术，将外源目的基因在 体外扩增和加工，再导入动物的早期胚胎细 胞中，使其整合到染色体上，当胚胎被移植 到代孕动物的输卵管或子宫中后，发育成携 带有外源目的基因的转基因动物。
三、定向选择
定向选择：按照培育目标有计划地选 择某种（些）特殊性状的个体作为亲 本的过程。
个体选择： 以个体为单位，从群体中选 择最满意的个体。 家系选择： 以家系为单位，按家系平均 表型值高低顺序选择。
家系内选择： 根据个体表型值和家系平 均表型值，分别从不同家系中选择。
五个家系个体表型值分析