实验动物遗传学控制
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第三章 遗传学控制 实验动物学讲义
习惯上把近交系动物称为品系，封闭 群动物称为品种。
动物分类学中，种(species)是分类的 基本单位。而实验动物学中把同一种动物 中具有不同遗传特性的动物分成不同的品 种(stock)、品系(strain)。
品种、品系的概念超出了一般动物学分 类的概念，它们才是实验动物分类的基本 单位。
三、作为品种、品系的条件 1.相似的外貌特征
殖隔离的动物则是异种动物 。
2、品种(stock)： 是种以下的进一步的分类。品种一
般系指具有一些容易识别和人们所需要的 性状，而且可以基本稳定遗传的动物群体。 如青紫蓝兔、Wistar大鼠、KM小鼠等。
3、品系(strain)： 在实验动物学中把基因高度纯合的动
物称作品系动物。如，C57BL/6是近交系动 物中的一个品系，属低癌、高补体活性的 动物。
实验动物质量控制 v遗传质量控制 v微生物质量控制 v营养质量控制 v环境质量控制
实验动物的遗传背景与反应特性是影响 实验结果的重要因素，不同遗传背景与反应 性的实验动物，对同一刺激有时可引出不同 质和量的反应。
从遗传学角度讲，实验动物应是具有 明确遗传背景并受严格遗传控制的，属于遗 传限定性动物。
一、实验动物按遗传学控制分类 v近交系动物（Inbred strains)相同基因型 v杂交F1代动物(F1--Hybrid) 相同基因型 v封闭群动物(Closed--colony) 不同基因型
一切动物的分类都离不开传统的生 物学分类法则。每一种实验动物都可以 在传统分类法中找到自己的位置。以大 家鼠为例，它属于：
2.重组近交系
recombinant inbreed strain,RI
由两个无血缘关系的近交系杂交后，得 到F2代，分组分别经续20代以上的兄妹交 配而育成的近交系列组动物。为重组近交 系提供亲代的两个近交系称为祖系。该品 系动物既具有其双亲品系的特性，又具有 重组后一组内和每个重组近交系的特征
动物分类学中，种(species)是分类的 基本单位。而实验动物学中把同一种动物 中具有不同遗传特性的动物分成不同的品 种(stock)、品系(strain)。
品种、品系的概念超出了一般动物学分 类的概念，它们才是实验动物分类的基本 单位。
三、作为品种、品系的条件 1.相似的外貌特征
殖隔离的动物则是异种动物 。
2、品种(stock)： 是种以下的进一步的分类。品种一
般系指具有一些容易识别和人们所需要的 性状，而且可以基本稳定遗传的动物群体。 如青紫蓝兔、Wistar大鼠、KM小鼠等。
3、品系(strain)： 在实验动物学中把基因高度纯合的动
物称作品系动物。如，C57BL/6是近交系动 物中的一个品系，属低癌、高补体活性的 动物。
实验动物质量控制 v遗传质量控制 v微生物质量控制 v营养质量控制 v环境质量控制
实验动物的遗传背景与反应特性是影响 实验结果的重要因素，不同遗传背景与反应 性的实验动物，对同一刺激有时可引出不同 质和量的反应。
从遗传学角度讲，实验动物应是具有 明确遗传背景并受严格遗传控制的，属于遗 传限定性动物。
一、实验动物按遗传学控制分类 v近交系动物（Inbred strains)相同基因型 v杂交F1代动物(F1--Hybrid) 相同基因型 v封闭群动物(Closed--colony) 不同基因型
一切动物的分类都离不开传统的生 物学分类法则。每一种实验动物都可以 在传统分类法中找到自己的位置。以大 家鼠为例，它属于：
2.重组近交系
recombinant inbreed strain,RI
由两个无血缘关系的近交系杂交后，得 到F2代，分组分别经续20代以上的兄妹交 配而育成的近交系列组动物。为重组近交 系提供亲代的两个近交系称为祖系。该品 系动物既具有其双亲品系的特性，又具有 重组后一组内和每个重组近交系的特征
实验动物的分类
根据实验目的不同，对实验动物要求亦不同，因此对实验动物作如下的分类。
（一）遗传学控制分类 1.近交系动物：近交系动物即一般称的纯系动物。
此类动物是指采用兄妹交配（或亲子交配）繁殖20代以上的纯品系动物。
2.突变种纯系动物：是指实验动物正常染色体中某个基因发生了变异的具有各种遗传缺陷的突变品系动物。
3.纯杂种动物：是指无计划随意交配而繁殖的动物，即一般动物室供应的杂种动物。
（二）微生物学控制方法分类 1.无菌动物：这种动物无论体表或肠道中均无微生物存在，并且体内不含任何抗体。
2.悉生动物：是给无菌动物引入已知5～17种正常肠道菌丛培育而成的动物。
3.无特殊病原体动物：又称屏障系统动物。
4.清洁动物或最低限度疾病动物：该种动物是饲养在设有清洁走廊和不清洁走廓的设施中，其种群均来自剖腹产。
5.常规动物：指一般在自然环境中饲养的带菌动物。
实验动物遗传质量控制(90)
施。
4
–遗传背景清楚 通过遗传检测，建立其遗传质量标准， 为其品系注册登记提供遗传背景技术资料
–具遗传稳定性 通过遗传检测，为其基因组稳定性检测 与遗传质量控制提供技术标准，以便在动物繁育过程中， 及时筛除发生遗传污染及突变的个体，保证其遗传质量 及生物学特性的稳定性，保证其标准化动物在生命科学 中的连续稳定应用
animals
environment
design
• Known genetic background
• health;no pathogenes
• welfare
• Macro and micro environment
• Adaptation
• nutrition
• Groups • Procedures • Analyses • Statistics
5
实验动物遗传质量控制相关国家标准
• GB 14923-2010 实验动物 哺乳类动物的遗传质 量控制
• GB/T 14927.1-2008 实验动物近交系小鼠、大鼠 生化标记检测方法
• GB/T 14927.1-2008 实验动物近交系小鼠、大鼠 皮肤移植法
6
学习内容
➢ 遗传学分类 ➢ 近交系动物 ➢ 封闭群动物 ➢ 杂交 F 1 代动物 ➢ 遗传质量监测
实验动物遗传质量控制
Genetic Quality of Laboratory Animals
Laboratory Animal Centre The Fourth Military Medical University 1
Standardization
Quality of ＋ Standardized ＋ Approbriate
4
–遗传背景清楚 通过遗传检测，建立其遗传质量标准， 为其品系注册登记提供遗传背景技术资料
–具遗传稳定性 通过遗传检测，为其基因组稳定性检测 与遗传质量控制提供技术标准，以便在动物繁育过程中， 及时筛除发生遗传污染及突变的个体，保证其遗传质量 及生物学特性的稳定性，保证其标准化动物在生命科学 中的连续稳定应用
animals
environment
design
• Known genetic background
• health;no pathogenes
• welfare
• Macro and micro environment
• Adaptation
• nutrition
• Groups • Procedures • Analyses • Statistics
5
实验动物遗传质量控制相关国家标准
• GB 14923-2010 实验动物 哺乳类动物的遗传质 量控制
• GB/T 14927.1-2008 实验动物近交系小鼠、大鼠 生化标记检测方法
• GB/T 14927.1-2008 实验动物近交系小鼠、大鼠 皮肤移植法
6
学习内容
➢ 遗传学分类 ➢ 近交系动物 ➢ 封闭群动物 ➢ 杂交 F 1 代动物 ➢ 遗传质量监测
实验动物遗传质量控制
Genetic Quality of Laboratory Animals
Laboratory Animal Centre The Fourth Military Medical University 1
Standardization
Quality of ＋ Standardized ＋ Approbriate
第二章 实验动物遗传控制
（二）同源导入近交系（Congenic Inbred Strain）
• 同源导入近交系是通过杂交-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，也称同类近交系。
• 该品系动物既具有其双亲品系的特性，又具有重组后一组内和每 个重组近交系的特征，并具有新的多态性基因位点。
• 已广泛应用于新的多态性基因位点和新的组织相容性位点的鉴定、 多态性位点的多效性和连锁关系的研究和探测，以及临界特性的 遗传分析。除此之外，也用于寿命、自发性和诱发性疾病感受性 的研究，还用于生理学、药理学、形态学和行为特性的生物统计 分析等方面的研究。重组近交系的发展和使用，是哺乳类动物遗 传学中的最重要的发展之一。
• 同源导入近交系动物，除了导入基因外，其余的基因组成和原来 近交系之间是相同的。如果把同类近交系与原来的近交系做比较 研究，可以正确地分析导入基因的特定性状。
三、重组近交系
• 重组近交系（Recombinant Inbred Strain简称RI） 重组近交系是由两个无关的高度近交品系进行交配，产生F2代后， 再行全同胞交配达20代以上而育成的一个近交系列组动物。
（三）近交系动物的繁殖 • 近交系动物的繁殖可分为基础群(Foundation stock)、血缘扩大群
（Pedigree expansion stock）和生产群（Production stock）。 • 基础群和血缘扩大群严格以全同胞兄妹交配方式进行繁殖。动物不超过
5～7代都应能追溯到一对共同祖先。生产群动物一般以随机交配方式进 行繁殖。生产群动物随机交配繁殖代数一般不应超过4代。其培育方式有 以下三种见图3-1。
实验动物学-遗传学控制
配。从遗传上来说，近交系的培育是从 群体多态杂合的遗传组成中，选择保留 一小部分，淘汰其它大部分的一个过程。 经过20代近交后，近交系的个体有 98.6%的遗传位点是纯合的，因此个体 间的遗传差异很小。然而，不同近交系 之间由于近交而固定的基因不同，遗传 差异很大。
近交系数：指群体中某个体通过遗传，
3、亚群（支系）的命名是在品系（亚系） 的名称后加双斜线号，再加上保持者名 称的缩写。例如：C57BL/6J//Lac指由英 国实验动物中心（Lac)维持的C57BL/6J 品系的亚群。 某些技术上的处理，则应该用小写英文 字母作为相应的符号加以注明。例如： C3HfC57BL表示由C57BL品系代乳的C3H 品系，通常也可缩写为C3HfB6。
在动物分类学中，“种“（spcies)是动 物分类的基本单位。而实验动物学品种 (stock)、品系(strain)的概念超出了一般动物 学分类的概念，把同一种动物中具有不同遗 传特性的动物分成不同的品种、品系，它们 各自有其品种品系的特征。品种、品系才是 实验动物分类的基本单位。
实验动物品种品系应具备的四个 基本条件：
二、命名：
近交系动物的命名，尤其是近交系小鼠
的命名已由国际统一规定，由国际实验 动物科学委员会（ICLAS）的小鼠标准 化遗传命名委员会制定了命名法，并由 该组织对各国培育的新品系作鉴定和认 可。
对承认的近交系四年公布一次，其中包
括各个品系的历史、来源、独特的生物 学特性等介绍，以及培育者的人名、单 位名的规定写法和遗传背景，基因组成、 缩写符号及标准命名等。这些资料供全 世界参考，在进行新的命名时可避免重 复及混乱。 近交系动物国际命名法是近交系动物命 名的基本参照，循仿小鼠命名法，类似 的近交系命名规则已在许多其它动物中 应用。
第二章实验动物的遗传学分类及其质量控制
第⼆章实验动物的遗传学分类及其质量控制1、品种:⼀般指具有⼀些容易识别和⼈们所需要的性状，⽽且是可以稳定遗传的动物群体。
通常把封闭群动物称为品种，如新西兰⽩兔、KM⼩⿏等。
2、品系:实验动物学上把基因⾼度纯合的动物称为品系动物，通常指近交系、突变系动物3、近交系:⾄少经过20代以上的连续全同胞交配或亲⼦交配，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的动物群。
4、重组近交系:两个⽆⾎缘关系的近交系杂交后得到F2代，分组分别经连续20代以上的兄妹交配⽽育成的近交系列组动物。
祖系：为重组近交系提供亲代的两个近交系5、同源突变近交系:两个近交系除了⼀个指明位点等位基因不同外，其它遗传基因全部相同的品系。
即是某个近交系在某基因位点上发⽣突变⽽分离出的近交系亚系，与原近交系的差异只是发⽣突变的基因位点上带有不同的基因，⽽其它位点上的基因完全相同。
6、同源导⼊近交系:通过基因导⼊的⽅法将⼀个⽬的基因导⼊某个近交系的基因组内，由此形成的⼀个近交系与原来的近交系只是在⼀个很⼩的染⾊体⽚段上基因不同。
7、封闭群:以⾮近亲交配⽅式进⾏繁殖⽣产的实验动物种群，在不从外部引⼊新的个体的条件下，⾄少连续繁殖4代以上，称为封闭群，亦称为远交群8、杂交群:两个或两个以上品系动物之间交配产⽣的后代。
由两个⽆关的近交系杂交繁殖的第⼀代动物称为杂交F1代动物。
实验动物学所说的杂交群通常是杂交F1代动物9、普通级动物:是微⽣物控制要求最低的动物，要求不带有动物烈性传染病和⼈兽共患病病原10、清洁动物:除不带有普通动物应排除的病原外，还不应携带对动物危害⼤和对科学实验⼲扰⼤的病原体。
必须来源于SPF 动物或⽆菌动物11、⽆特定病原体动物:SPF动物，除⼀级、⼆级动物应排除的病原外，还应排除有潜在感染或条件致病菌以及对科研⼲扰⼤的病原。
来源于⽆菌动物或悉⽣动物12、⽆菌动物:动物体内外的⼀切微⽣物以⽬前⼿段尚不能检测出来13、悉⽣动物:已知菌动物，将已知菌植⼊⽆菌动物的体内，因植⼊菌类数量不同可分为单菌、双菌或多菌动物。
实验动物遗传学质量控制
产生这种遗传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。例如由Glaxo保持的A近交系 在发生遗传污染后，重新命名为A2G。
种群中一个座位的基因有两种以上变化形式时称为 复等位基因（multiple alleles）。
家兔C位点毛色基因： C Cch Ch c
单一色 青紫蓝 喜马拉雅 白化
CC, CCch, CCh , Cc 单一色
CchCch Cch Ch Cch c
青紫蓝
ChCh Chc
喜马拉雅
cc
白化
New Zealand white rabbit
chinchilla
Himalayan rabbit
喜马拉雅兔 该兔全身被毛白色，只有双耳、鼻、四肢及尾巴 为黑色，故又称“八点黑兔”。成年兔体重一般4～4.5公斤，红 眼睛，体质结实，性情温顺。
3. 遗传学三大基本定律 Mendel 遗传定律：
分离定律、自由组合定律
摩尔根（Morgan）：
衰退的原因：①随着纯合基因位点的增多，有害的隐性基因暴露 增多，一般有害基因为隐性基因，其性状被正常的显性基因所掩盖， 当隐性基因纯合时，常表现出遗传缺陷。 ②多基因平衡的破坏导致生 命活动的异常。过去认为“一个基因一个酶”，忽视了基因之间的作 用。现在证明基因之间有相互作用，虽然相互的影响很小，但是由于 长期自然选择、优胜劣汰的结果，使得有利生存的组合保存下来，近 交使平衡关系破坏，引起异常。
本章主要内容
• 实验动物的遗传学分类 • 近交系动物 • 封闭群动物 • 杂交F1代动物 • 突变系动物 • 遗传质量检测
种群中一个座位的基因有两种以上变化形式时称为 复等位基因（multiple alleles）。
家兔C位点毛色基因： C Cch Ch c
单一色 青紫蓝 喜马拉雅 白化
CC, CCch, CCh , Cc 单一色
CchCch Cch Ch Cch c
青紫蓝
ChCh Chc
喜马拉雅
cc
白化
New Zealand white rabbit
chinchilla
Himalayan rabbit
喜马拉雅兔 该兔全身被毛白色，只有双耳、鼻、四肢及尾巴 为黑色，故又称“八点黑兔”。成年兔体重一般4～4.5公斤，红 眼睛，体质结实，性情温顺。
3. 遗传学三大基本定律 Mendel 遗传定律：
分离定律、自由组合定律
摩尔根（Morgan）：
衰退的原因：①随着纯合基因位点的增多，有害的隐性基因暴露 增多，一般有害基因为隐性基因，其性状被正常的显性基因所掩盖， 当隐性基因纯合时，常表现出遗传缺陷。 ②多基因平衡的破坏导致生 命活动的异常。过去认为“一个基因一个酶”，忽视了基因之间的作 用。现在证明基因之间有相互作用，虽然相互的影响很小，但是由于 长期自然选择、优胜劣汰的结果，使得有利生存的组合保存下来，近 交使平衡关系破坏，引起异常。
本章主要内容
• 实验动物的遗传学分类 • 近交系动物 • 封闭群动物 • 杂交F1代动物 • 突变系动物 • 遗传质量检测
实验动物遗传
5、可分辩性（identification) 每个近交系都有各自特有的遗传组
成和生物学特性。 通过遗传检测（生化位点法、皮肤
移植法、毛色基因法和下颌骨测量法） ， 就可将混合在一起的两个貌似近似的近 交系分辨开来。
6、个体性（individuality) 每一个品系从物种的整个基因库中只
能获得极少部分基因，这些基因的组合 构成了品系的遗传组成。
（3）近交代数是在品系符号后加括 号写上F及代数表示，如C3H（F130）表 示C3H品系实验动物连续近交繁殖130代。
（4） 亚系的命名 是在品系名称后加斜线号（/），再加
上数字或培育者与培育单位名称缩写。 C57BL/6J 由Jackson Laboratory
培育的6J亚系。
当保持者保持的近交系具有两个以上亚 系可用不同的数字表示再加保持者的缩 写英文名称来表示：
这种相对稳定性来自纯合性。因为基 因高度纯合，所以纯合子基因可以极稳 定地传给后代。如DBA系已维持了100多 年，C57BL系已维持了90多年，但至今仍 与原品系极相似。
近交品系动物的性状可 高度遗传，均衡一致性 远比远交系（封闭群） 为强。
当然近交系动物有时会因突变造成 基因改变而发生变异，是为例外。
因此可用较少量的 近交品系动物，达 到统计需要的精密 度。
②近交系动物个体之间组织相容性抗原 一致，异体移植不产生排斥反应，是组 织细胞和肿瘤移植实验中最为理想的材 料。
③近交系动物在近交中，隐性基因 纯合性状得到暴露，产生明显的生 物学特点，如先天畸形、先天性糖 尿病、高血压、高肿瘤发病率、对 某些因子敏感和耐受等，这些特点 是医学领域研究的理想材料。
http://www.rgnc.gen.gu.se
〖医学〗实验动物遗传学分类与控制
经人为技术处理形成的支系的 命名:
在原品系名 1)加一小写英文字母标明处理方式。
“e”受精卵或胚胎移植-C3HeB 2)“o”卵巢移植-C3HoB 3)“f”奶母代乳
DBA/1fB 4)“h”人工喂养(Hand rearing)
6)“p”冷冻保存( Freeze preservation)如:
C57BL/ 6pCBA/N 7)用当去除或支入病毒等形成支系时在品系后加一
基础群 血缘扩大群 生产群
二、 近交带来的结果
1.基因纯合性增加,降低杂合性:长期交配后,动物 杂合性逐渐降低,纯合性逐渐增高,基因位点由杂合 子变为纯合子,动物表现型趋向一致
2.近交可将群体分离为不同基因型品系:原始种群 经过近交分为若干近交系,在不同等位基因的不同位 点变为纯合子。
3.近交衰退(缺点):
,
够发学
避出家 免一们年
近种发月 亲特布
交殊研日
配 和 繁 殖 。
的 气 味 这 使
究 报 告 称 蜜
德 国 波 恩 大
得蜂学
在澳洲,有大约1/3的纯种狗由于基因上 的缺陷而患有各种疾病,从症状程度上较轻的 脐疝气到较严重的眼盲和脑部疾病,所见皆见。 德国狼犬罹患髋关节疾病的机率高于金猎犬; 洛威拿70﹪也患有相同的疾病。此外,有70﹪ 的牧羊犬患有基因问题造成的眼疾,且有 10﹪导致失明,大麦町及白色牛头犬则常有耳 聋的毛病。
回交(backcrosses):纯合子和杂合子间的交配。 如AA × Aa,其结果下代中纯合子、杂合子 各占一半
互交(intercrosses):相同杂合子间的交配,后代中一半 为杂合子, 另一半中显性纯合子和 隐性纯合子各占1/2
杂交 (crosses): 亲代不同的纯合子间的交配如: A/A ×a/a, 子代的基因型为Aa,表现型为A
2、实验动物的遗传控制
4.同源近交系的应用
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。
在不同遗传背景中研究同一基因与遗传背景及其它基 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。 对复杂的多基因性状进行遗传分析。
ห้องสมุดไป่ตู้
四. 近交系动物的命名
普通近交系的命名
1.一般用1－4个大写英文字母表示，如A、AKR、DBA 2.大写英文字母结合数字，如TA1、TA2、C3H、C57BL 3.非正规命名已为国际广泛认同可保留沿用，如129、615 4.近交代数表示：品系名称+F+近交代数，如A（F78）， 若资料不全，在已知代数前加？，如AKR（F？+10）。 若从其他实验室引入的近交系或亚系，又经自己的实验室 繁殖若干代，其近交代数的表示是在F后先标明引入时的 代数，再加上自己实验室繁殖的代数，如 C57BL/Jnga(f73+26)。 5.品系优先权：任何品系命名应参照国际命名委员会的规则， 若出现两个品系符号相同，则保留先正式公布者。
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。例如由GLaxo保持的A近交系在
发生遗传污染后，重新命名为AZG。
遗传污染：是指最常见的实验动物管理事故，通
常是由于其他品系动物与本 品系动物发生交配所 致。
遗传漂变：是指一个品系动物基因型在饲养过程
1.基础群
设基础群的目的：一是保持近交系自身的传代繁
衍；二是为扩大繁殖提供种动物。 基础群严格以全同胞兄妹交配方式进行繁殖。应 设动物个体记录卡（包括品系名称、近交代数、 动物编号、出生日期、双亲编号、离乳日期、生 育记录等）和繁殖系谱； 基础群（包括血缘扩大群）动物不超过5～7代都 应能追溯到一对共同祖先。
实验动物的遗传学控制
(二)近交系命名
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)。
(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3种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F20到F41之间)。 (2)一个分支与其他分支分开繁殖超过100代。
实验动物的遗传学控制
第一节 实验动物按遗传学控制分类 第二节 实验动物的繁育体系
第一节 实验动物按遗传学控制分类
根据自然分类法，生物可分为两大界， 即动物界和植物界。界（Kingdom）以下分 为门（Phylum）、纲（Class）、目 （Order）、科（Family）、属（Genus）、 种（Species）等。 除此之外还可用亚门、亚纲、亚目、亚 科、亚属、亚种，变种等来表示更细的分类 等级。
很多学者认为，较大动物的纯种培育很难获 得成功。例如犬和猫连续兄妹交配20代需经20年左 右。鸡和兔亦也花费较长时间。但目前毕竟因研究 上的特别需要，已培育出兔、犬、猫、鸡、羊、猪 等的若干近交系。 有些学者提议：禽类和兔的血缘系数达到80% 以上时（相当兄妹交配四代），即可称为近交系。
2．应用
随着实验动物科学的进展，实验动物的 分类方法愈来愈细，也更加科学化，通过了 解下面的几种分类方法，同时可扼要地了解 实验动物的来源和发展情况。 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 的不同，分为近交系、突变系、封闭群和杂 交群。
实验动物遗传学分类及其质量控制
什么是遗传？聚焦
奥地利遗传学家 格里哥·孟德尔 被誉为“遗传学之父”
英国遗传学家贝特森 发明了"F1代"、"F2代"、"等位基因"、"合子"、"纯合子"、"杂合子"； 创造了"遗传学genetics"。
什么是遗传？认知
丹麦遗传学家约翰逊 引进了"基因gene"这个概念， 提出了表型(phenotype)和基因型(genotype)的概念；
动物。
常见实验动物
例如小鼠和大鼠是首先按实验要求，严格进行培育的实验动物，其次如地鼠类、 非人灵长类、豚鼠、其它啮齿类、鹌鹑等亦已实验动物化。
02 实验动物的遗传学分类
实验动物的遗传学分类
➢ 种（species)是 生 物 学 分 类 的 基 本 单 位 。在实验动物学中，种是指可以相 互交 配且后代有繁殖能力的同一种类的动物。
➢ 由于近交，阴性纯合性状暴露，可获得大量先天畸形及先天疾病、肿瘤 高发率等的动物模型。
➢ 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
近交系的命名
➢ 基于毛色 DBA (Dilute Brown nonAgouti, first inbred mouse) ➢ 基于起源 NZW (New Zealand White) ➢ 基于表型 NOD (Non-Obese Diabetic) ➢ 其它 BALB/c, C57BL, 129
➢ 重组同类系： • 由两个近交系杂交后，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），再经不 对特殊基因选择的连续兄妹交配（通常大于14代） 而育成的近交系。
第一章实验动物学总论
3、杂交群动物（Hybrid colony animals）
（杂交一代，F1代动物） 由不同品系或种群之间杂交产生的后代 例如：C57BL/6J×DBA/2→B6D2F1
（B6为 C57BL/6J的缩写，D2 为 DBA/2的缩写）
10
4、突变系动物（Mutant strain animals）
具有特殊突变基因的品系动物，正常染色体基因发生 突变，并具有各种遗传缺陷的动物。在长期繁殖过程 中，动物的子代突然发生变异，变异的基因位点又可 遗传下去，或者即使没有明确的基因位点，经淘汰和 选育后，仍能维持其稳定的遗传性状。这种变异能 继续保持遗传基因特性的品系动物，称为突变系动物。 如无胸腺裸鼠、无K细胞、或无K、无B、无巨噬细胞 等裸鼠。用于免疫研究、移植实验等。
又称最低限度疾病动物, 体内、外不携带人畜共患的病原 体或动物传染病病原的动物，不能带有体外寄生虫和大部 分体内寄生虫。
3、无特定病原体动物(Specefic pathogen free animals，SPF）
体内不存在特定病原微生物和寄生虫的的动物，简称 SPF动物。是指无传染病的健康动物。这种动物都是来自无 菌动物或悉生动物，转移到屏障系统中饲养。要在屏障系 统环境设施中饲育繁殖和进行实验，要进行严格消毒、检 疫、隔离并定期剖腹净化。
15
NOTE
根据新修订的国家实验动物微生物、寄生虫质量 标准，我国从2002年5月1日起取消了普通级大、小鼠 标准，将实验大、小鼠分为三类：清洁级、无特定病 原体级、无菌级（包括悉生动物）。其它品种实验动 物仍然分为普通级、清洁级、无特定病原体级、无菌 级（包括悉生动物）四级。
16
【上海斯莱克实验动物有限责任公司】 【中国科学院上海实验动物中心 】
（杂交一代，F1代动物） 由不同品系或种群之间杂交产生的后代 例如：C57BL/6J×DBA/2→B6D2F1
（B6为 C57BL/6J的缩写，D2 为 DBA/2的缩写）
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4、突变系动物（Mutant strain animals）
具有特殊突变基因的品系动物，正常染色体基因发生 突变，并具有各种遗传缺陷的动物。在长期繁殖过程 中，动物的子代突然发生变异，变异的基因位点又可 遗传下去，或者即使没有明确的基因位点，经淘汰和 选育后，仍能维持其稳定的遗传性状。这种变异能 继续保持遗传基因特性的品系动物，称为突变系动物。 如无胸腺裸鼠、无K细胞、或无K、无B、无巨噬细胞 等裸鼠。用于免疫研究、移植实验等。
又称最低限度疾病动物, 体内、外不携带人畜共患的病原 体或动物传染病病原的动物，不能带有体外寄生虫和大部 分体内寄生虫。
3、无特定病原体动物(Specefic pathogen free animals，SPF）
体内不存在特定病原微生物和寄生虫的的动物，简称 SPF动物。是指无传染病的健康动物。这种动物都是来自无 菌动物或悉生动物，转移到屏障系统中饲养。要在屏障系 统环境设施中饲育繁殖和进行实验，要进行严格消毒、检 疫、隔离并定期剖腹净化。
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NOTE
根据新修订的国家实验动物微生物、寄生虫质量 标准，我国从2002年5月1日起取消了普通级大、小鼠 标准，将实验大、小鼠分为三类：清洁级、无特定病 原体级、无菌级（包括悉生动物）。其它品种实验动 物仍然分为普通级、清洁级、无特定病原体级、无菌 级（包括悉生动物）四级。
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【上海斯莱克实验动物有限责任公司】 【中国科学院上海实验动物中心 】
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在生理学、药理学、毒理学、微生物学、
免疫学、肿瘤学、遗传学、实验动物行为
学等学科，使用近交系动物所作论文比例
增加很快。近交系动物的使用极大地提高
了科学实验的正确性和重复性。
① 近交系动物的个体具有相同的遗传 组成和遗传特性，对实验反应极为一 致，可以消除杂合遗传因素对实验结 果的影响，因此在实验中，只需使用 少量的动物，即可得到非常规律的实 验结果。
系，通常也可缩写为C3HfB6。
C57BL/6peCBA/H表示C57BL/6的受精卵（胚
胎）经过冷冻保存后，移植到CBA/H怀孕代乳
而培养出来
乳母代乳 人工喂养
Foster nursing, f Hand-rearing ,h
受精卵或胚胎移植 Egg or embryo transfer, e
因此，近交的遗传效应就是减少杂 合性，增加纯合性，使每个个体都有 一致的遗传组成。
实验证明：小鼠全同胞兄妹近交过 程的前四代中，其近交系数上升率分 别为28%、17%、20%和19%，以后
每代恒定为19.1%
一个近交系动物与非本品系的动物杂交引 起的遗传改变称为遗传污染。 常由于人为 因素造成。
stability）近交系动物 在遗传 上具有高度的
稳定性，虽然残留杂合基因或突变会导致个
体遗传变异，但这种机率非常低。人为选择
不会改变品系动物的基因型。通过严格的遗
传控制，近交系动物各品系的遗传特征可稳
定的世代相传。
这种相对稳定性来自纯合性。因为基 因高度纯合，所以纯合子基因可以极稳定
地传给后代。如DBA系已维持好60多年，
个体性（individuality) 每一个品系从物种的整个基因库中只能 获得极少部分基因，这些基因的组合构成了
品系的遗传组成，所以各品系之间具有不同
的基因型和表型
各个品系具有各自独特的表型特征。 这些遗传和表型的独特性使各个近交品系 之间的差异相当大。
目前国际上公认的250个近交品系小
鼠间，均各有明显的区别，有其不同的反 应性和敏感性。如自家免疫病鼠、白内障 鼠、脑积水鼠、多尿症鼠、缺乏免疫球蛋 白M鼠、对胰岛素敏感鼠等等
第一节 实验动物的遗传学分类
实验动物是具有明确遗传背景并受严格遗 传控制，属于遗传限定性动物 根据其遗传特点的不同，将实验动物分为
不同的类别
第一节 实验动物的遗传学分类
近交系 同源导入近交系 同源突变近交系 相同基因类型 分离近交系 重组近交系
杂交F1代
远交种
不同基因类型 封闭群
突变种
根据实验动物不同的遗传分类，各 类实验动物的特点，使用实验动物人 员,分别选择适合自己研究需要的动物 类型来做实验
出现生育能力和生活能力的下降
近交系数（inbreeding coefficient）
是指群体中某个体通过遗传携带两个同源 等位基因(同一基因的拷贝)的概率。 在兄妹交配到20代时，近交系数为98.6%， 意味着任何一个位点上，带有两个同源基因 的概率为98.6％，个体的所有基因平均有98.6 ％是同源的，而同源基因自然就是纯合基因。 剩下1.4％的非同源基因就有可能是杂合基因。
C57BL/6J//Lac指由英国实验动物中心
（Lac)维持的C57BL/6J品系的支系。
单纯用阿拉伯数字（仅限与一些历史 较长，已经广泛使用并获得认可的品系） 如615，129等。
某些技术上的处理，则应该用小写英文字
母作为相应的符号加以注明。例如： 代乳
Foster nursing，f。
C3HfC57BL表示由C57BL品系代乳的C3H品
在近交系动物中具有不同遗传特性的动物称为品 系，如C57BL/6J小鼠、BALB/C小鼠
品种一般指具有一些容易识别和人们所需要的性 状，而且可以基本稳定遗传的动物群体称为品种， 如KM小鼠、NIH小鼠、大耳白兔
实验动物的一个品种、品系应该具 备以下四个条件：
相似的外貌特征 独特的生物学特性 稳定的遗传性能
背景资料的完整性（background data) 近交系动物都有详细记录，这些动 物分布广泛，经常使用，已有相当数量 的文献记载着各个品系的生物学特性, 这 些基本数据对于设计新的实验和解释实 验结果提供了有价值的参考信息。
3．近交系动物的应用
近交系由于其遗传的纯合高， 个体差异小和特征稳定，而越来越 广泛地应用于生物学和医学的各个 领域
近交系具有以下八个特征：
纯合性（homozygosity）近交系动物经20 代以上近交后任何一个基因位点上纯合子 的概性基因。品系内个体相互交配不会 出现性状分离，因而也能繁殖出完全一致 的纯合子后代。
同基因性（isogenicity）指一个近交品系 中任意两个个体之间在遗传上是同源的， 品系内所有动物个体都可追溯到一对共同 祖先，同一品系内基因型完全一致。
（1）一个或几个英文大写字母表示 。 如A、AKR、DBA （2）大写英文字母加阿拉伯数字 如C57BL、C3H （3）近交代数是在品系符号后加括号写上F及代数表示 如C3H（F130）表示C3H品系实验动物连续近交 繁殖130代。
常用小鼠近交系名称缩写
B=C57BL； C=BALB/c； C3=C3H； D2=DBA/2
因此，选择近交品系鼠时，必须注意 其是否适合各项研究设计的需要，可从众 多的近交系中筛选对某些因子敏感或非敏 感的品系以达到不同的实验目的。决不能 认为近交系动物遗传均一、基因型相同、 反应性一致，就随便选一个品系来做实验
分布的广泛性 (international distribution）
近交系动物个体具备品系的全能性，任
下面两种情况可视为支系： 引种到另一实验室 经过某种技术处理，包括： 受精卵或胚胎移植 代乳 人工喂养 卵巢移植 冷冻胚胎
三、命名方法
国际实验动物科学委员会（ICLAS）领导 下的小鼠遗传标准化委员会制定了小鼠品系 国际命名规则，其他动物到目前没有标准命 名法，命名时均以这一标准作为参考。
均一性（uniformity）由于近交系动物的基 因型一致，同一品系内的表型也是一致的， 即任何可遗传的生物学特征完全一致。
如：毛色、组织型和生化同功酶等特征， 甚至行为的类型也趋于一致。但环境、营 养等非遗传因素的影响，使品系动物的一
些定量特征，如体重、产仔数等产生差异。
长期遗传的稳定性（long term genetic
近交衰退（inbred inflation of fluctution）
近交过程中动物群体由于基因分离与纯合
将发生一系列不利于个体或群体发育的变
化和现象称为近交衰退
近交衰退的表现
由于有害隐性基因的纯合，可能暴露出 一些遗传缺陷或某种疾病较高的发生率，
这些特殊的生物学特征，在医学领域非
常重要。
④ 多个近交系同时使用不仅可分析
不同遗传组成对某项实验的不同反应 与影响，还可观察实验结果是否具有
普遍意义。
二、亚系和支系 1、亚系（Substrain)： 育成的近交系在培育过程
中，由于杂合子基因的分离、
基因突变的产生以及抽样误差 导致部分遗传组成发生变化而 形成的十分可能存在遗传差异 的近交系动物群 C57BL/6J
第二章 实验动物的遗传学控制
武汉大学人民医院
范明霞
实验动物的遗传背景与反应特性 是影响实验结果的重要因素。不同遗
传背景与反应性的实验动物，对同一
刺激有时可引出不同质和量的反应
实验动物标准化 首先要遗传控制标准化
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
实验动物的遗传分类 近交系动物 同源近交系和杂交F1代动物 封闭群动物 遗传质量控制
一旦发生遗传污染，对于近交系来说将是
影响巨大的，可能彻底改变其遗传组成。
高度近交的品系具有稳定的生育能力， 近交系生育能力下降，通常是由于环境 因素或者新的有害突变基因造成的，如
果生育能力增加，则说明可能发生遗传
污染
2、近交系（Inbred Strain）
概念 经连续20代（或以上）的全同胞交配 （或者亲代与子代交配）培育而成，且品 系内所有个体都可追溯到起源于20代或以
因此可用较少量的
近交品系动物，达
到统计需要的精密
度。
② 近交系动物个体之间组织相容性抗
原一致，异体移植不产生排斥反应，是
组织细胞和肿瘤移植实验中最为理想的
材料。
③ 近交系动物在近交中，隐性基因纯
合性状得到暴露，产生明显的生物学 特点，如先天畸形、先天性糖尿病、 高血压、高肿瘤发病率、对某些因子 敏感和耐受等，这些特点是医学领域 研究的理想材料
后代数的一对共同祖先的遗传群体称为近
交系(Inbred Strain)
近交系动物是通过连续20代以上兄
妹交配(或者父女和母子交配)之后培育 而成。从遗传上说，近交系的培育是从 群体多态杂合的遗传组成中，选择保留 一小部分，淘汰其它大部分的过程。
近交系动物遗传上的稳定性归因于 遗传纯合程度高，不容易发生杂合基因 分离，不受近交、选择和遗传漂变的影 响。 近交系动物的遗传变化由突变和残 余杂合性所导致
B6=C57BL/6； CB=CBA； D=DBA；
（4） 亚系的命名 是在品系名称后加斜线号（/），再 加上数字或培育者与培育单位名称缩写。 C57BL/6J 由Jackson Laboratory 培育的6J亚系。
（5）支系的命名
在品系（亚系）的名称后加双斜线
号，再加上保持者名称的缩写。例如：
何个体均可携带该品系的全部基因库，引种 非常方便，便于在不同国家、地区建立几乎 完全相同的标准近交系，科学家能重复或验 证已取得的数据，各国的研究结果具有可比 性。