实验动物学——第三章 实验动物遗传学

内容提要：本章简要介绍了实验动物遗传学的基本知识，实验动物的遗传分类和命名方法；近交系、封闭群、杂交群动物、转基因动物、克隆动物等的基本概念及其在生物医学上的应用；实验动物遗传质量控制，包括遗传监测的主要方法和遗传质量标准。通过本章的学习，了解实验动物遗传学上分类和不同遗传类别实验动物的用途。

关键词：近交系；封闭群；杂交群；质量控制

第一节 实验动物遗传学发展历史

一、遗传学研究的经典时代

在过去的100年中，遗传学的进展与实验动物科学发展紧密相关。从1900年发现孟德尔规律到1980年间，分子生物学技术发展使得鼠类基因图谱的绘制、克隆和序列测定更加简便可行，生物学进入鼠类遗传学研究的经典时代。同时鼠类遗传学也为分子生物学技术的发展奠定了基础。“实验动物遗传学”研究的重点是“啮齿类实验动物遗传”，原因在于啮齿类动物体重小、繁殖性能高、占用空间少和资源容易获得等优势。

自孟德尔发现植物学遗传规律之后，美国的Castle、英格兰的Bateson和法国的Cuennot先后从白化小鼠的毛色证实孟德尔遗传规律正确性。从此之后任何眼观上显著变异的实验鼠，即使突变无生物学价值都被饲养和保留下来。1906年Rommel开始了近交系豚鼠的培育工作，后来Sewall Wright接替进行。1909年Litter和Whelmina Dunning分别培育近交系小鼠和大鼠，这标志着实验动物历史上首次培育出近交系动物。经历长时间、多代次的兄妹交配，同一品种个体间形成了基因固定。相反，不同品种间的基因显著差异，被培育成不同生物学特性的实验动物，如高肿瘤发病群、高乳腺癌的DBA和H3小鼠，白血病模型AKR 和肺癌模型A系，今天这些品系仍然还在肿瘤学研究中广泛使用。

1903年在一次偶然育种中出现能跳华尔姿舞的日本小鼠。把这种小鼠身上的肿瘤移植到同一种群小鼠身上，不产生排斥反应。相反若肿瘤移植到不同种群，则出现排斥反应。Litter和Tyzzer深入研究发现肿瘤排斥反应主要由控制遗传变异的几个关键基因决定。美国Jackson研究所George Snell观察到移植的排斥反应来源于一个基因位点不同基因的同源排斥，由小鼠的H2基因位点确定，即“同源排斥”，从而诞生了著名的“主要组织相溶性系统（MHC）理论”。这项重大发现促使研究工作纷纷采用“回交”方法来固定基因，以深入研究基因的功能，Snell 的移植免疫理论诞生了上百种“同源排斥”品种。

另外一个重大的发现是1971年Donal Balley培育出“重组近交系”小鼠。用两个标准近交系小鼠杂交，然后其后代兄妹交配，这样两个近交系父母代基因形成重组。利用RI小鼠可以探索由一个或两个基因位点确定的遗传学特点，但是不利于研究多个位点基因的遗传学特性。Deamnt培育出“重组同源系”小鼠解决了以上难题。

为了协调同一品种不同培育者的命名，国际命名委员会确定了小鼠、大鼠普遍接受的命名原则，适用于近交系动物和遗传变异动物的命名。

饲养和维护不断增加的大鼠、小鼠品种，无论在空间和研究资源上都是很昂贵的负担，这在某种程度上也加速冷冻胚胎技术的发展。胚胎冷冻相关技术的开发，推动了后来转基因动物的发展，也宣告鼠类研究经典时代的结束。

二、分子生物学技术在遗传学领域的发展

分子生物学技术起源于20世纪80年代，人类基因组计划极大促进了分子技术的开发和利用。克隆技术、DNA序列分析测定和早期胚胎处理技术成功，促使科学家开发了把外源基因注入胚胎的显微注射技术，这样带有外源基因的胚胎如同细胞培养一样容易实现，利用基因重组技术培育基因敲除小鼠，同时为研究功能基因提供了一个很好的动物模型。

1990年前后，生物信息学技术把大量的遗传信息编制成遗传序列、多形态基因标记、遗传图谱和基因型，供科学家参考使用。如今大量的网站通过本地接口向全世界传输生物信息这包括：数量遗传资源（http://nitro.biosci.arizona.edu/zbook/book.html）、遗传相关网站（http://www.sidewell.edu/sidewell.resourse/bio/virtuallbsocieties.ncl.ac.uk/asab/web sites.html）和动物行为网站（http:// www.societies.ncl.ac.uk/asab/websites.html）。一个命名为“老鼠”的计算机软件可以使数据自动记录，被研究机构免费下载使用。

第二节 实验动物遗传学分类

实验动物是动物学的分支，实验动物的自然分类依循动物学的分类法则，但由于其特殊的研究价值和使用价值，这就要求实验动物的每一品种和品系有一标准的、国际通用的名称。实验动物命名规则受国际实验动物科学委员会（ICLAS）指导和管理。

一、实验动物品种、品系概念

（一）种

是生物学分类系统中最基本单位。可分为以形态特征为主的分类学种（Tasonomic species），也称为形态学种（Morphological Species）和强调种内成员间可以杂交繁殖、不同种间有生殖屏障（Reproductive Barrier）或生殖隔离（Reproductive Isolation）的生物学种（Biological Species）。实验动物学科中，“种”是指的生物学种，同种间可相互交配且后代有繁殖能力的同一类的动物。（二）品种

实验动物的品种(Stock，Breed)是研究者根据不同需要而对同一“种”的动物进行改良和选择（即定向培育），并具有某种特定外形和生物学特征，并能较稳定地遗传的动物群体。品种一般系指具有一些容易识别和人们所需要的性状，而且其性状可以基本稳定的遗传。如新西兰白兔、青紫蓝兔、Wistar大鼠、KM小鼠等。

（三）品系

在实验动物学中，把基因高度纯合的动物称做品系（Strain）动物。往往是指动物群体来源明确，在其内部采用某种交配方法繁殖，个体间具有相似的外貌、群体内都有独特的生物学特征和基本稳定的遗传特性，可用于不同实验目的的动物群体。通常是指近交系和突变系的动物，例如，C57BL/6小鼠是近交系动物中的一个品系。又如肌萎缩症(Dystrophia Muscularis)小鼠是带有突变基因(dy/dy)的品系动物。裸鼠也是带有突变基因(nu/nu)的品系动物。

二、遗传学分类

从遗传学角度讲，实验动物是具有明确遗传背景并受严格遗传控制的动物。从一定的意义上讲实验动物是遗传限定的动物(Genetic Defined Animal)，根据遗传特点的不同，实验动物分为近交系、封闭群和杂交群。不同的实验要求使用不同品种、品系的实验动物。另外，根据群体间基因类型可以分为相同基因型和不

），不同基因型包括封闭群和突同基因型，相同基因型包括近交系和杂交群（F

1

变系等动物。

将常用的实验动物大鼠、小鼠的实验结果外推到人类一直是引起争议的焦点。但随着人类基因组计划的实施，小鼠基因组研究取得了划时代的成果。据2002年发表的小鼠基因组草图显示，小鼠的20对染色体上共有约25亿个碱基对，与人类23对染色体上的30亿个碱基对相当接近。人类和小鼠各有3万个基因，其中80%相互对应。参与研究的科学家戏言，人类甚至和老鼠一样，都有着“长尾巴的基因”。与人类相比，小鼠拥有更多繁殖、免疫和嗅觉基因，并且前两种基因的进化也比人类快得多。目前，小鼠基因组已向全世界科研人员免费公开，供科学家共享。科学家认为，小鼠基因图谱破解后揭示出小鼠与人类基因的高度相似性，将小鼠与人类基因进行对比研究，有可能获得其差异的内在原因。

第三节 近交系动物的特点和应用

一、基本概念

近交系(Inbred Strain)是指至少连续经过20代以上全同胞兄妹或亲子交配，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。近交系动物的近交系数（Inbreeding Coefficient）应大于99%。近交系动物经过20代近交后，个体有98.6%的遗传位点是纯合的，个体间杂合基因仅仅剩余 1.4%(表3-1)；不同近交系之间由于近交所固定的基因不同，相互间的遗传差异会很大。每个近交系都有各自特有的遗传组成和生物学特性，在标准的饲养条件下能长期繁育传代而性状基本保持不变。

表3-1 全同胞交配的近交系数 ％ 世代 F 世代 F 世代 F

0 0 7 78.5 14 95.1

1 25 8 82.6 15 96.1

2 37.5 9 85.9 16 96.8

3 50.0 10 88.6 17 97.4

4 59.4 11 90.8 18 97.9

5 67.2 12 92.5 19 98.3

6 73.4 13 94 20 98.6

二、近交系的命名近交系的命名一般以大写英文字母命名，也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、CBA系等。近交系小鼠的命名均应参照国际标准化遗传命名委员会（International Committee on Standardized Genetic No-menclature for Mice）的规则命名，并以发表在《Mouse New Letter》、《Inbred Strain of Mice》及《Cancer Research》等刊物上公布的品系名录为准，其它种属动物的命名多数效仿小鼠命名法则进行。近交系的近交代数用大写英文字母F表示。例如当一个近交系动物的近交代数为57代时，写成（F57）。常用近交系小鼠名称、缩写见表3-2。

表3-2 常用近交系小鼠名称缩写

品系名 缩 写 品系名 缩 写

AKR AK C57BL/10

B10 BALB/c C C57BR BR

CBA CB DBA/1 D1

C3H C3 DBA/2 D2

C57L L HRS/J HR

C57BL/6 B6 STS S

亚系（Substrain）：亚系是由同一个近交系分离出来的具有各不相同特性的品系。育成的近交系可能由于残余杂合性和突变而导致部分遗传组成的改变，从而形成亚系。近交系的亚系分化是指一个近交系内各个分支的动物之间，已经发现或十分可能存在遗传差异。通常下述三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（即分支发生于F

20到F

40

之间），

此时形成分支的主要原因是残留杂合（Residual Heterozygosity）。

(2)一个分支与其它分支分开繁殖超过100代。此时突变是亚系分化的主要原因.

(3)已发现一个分支与其它分支存在遗传上差异。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的遗传改变)。由遗传污染而形成的亚系，通常与原品系之间遗传差异很大，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。

亚系的命名方法是在原品系的名称后加一道斜线“/”，再在斜线后标明亚系的符号。其符号可以是数字，如DBA/1、DBA/2等；可以是培育或产生亚系的单位或人的缩写英文名称，第一个字母用大写，以后的用小写，如A/He；也可以用数字加保持者的缩写英文名称，如C57BL/6J、C57BL/10J等；当然还有一些为国际上广泛沿用的、人们所熟知的亚系，如BALB/c、C57BR/cd等例外。有些近交系的不同亚系之间遗传差异较大，对实验处理的反应会不同，因此在实验报告或论文中应注明所使用的亚系名称。

常用亚系代号：

An: 美国国立肿瘤研究所的H. B. Andervont博士。

Bir: Birmingham大学肿瘤研究所。

Cd: 比利时Libre大学Albert Claude博士。

Crgl: 美国伯克莱加利福尼亚州大学肿瘤研究所遗传实验室。

CRJ: Charles River Japan. Inc.

Fo：美国密执安州底特律大学生物系P. Forsthoefel博士。

Gr: 英国伦敦大学动物系H. Grunebery博士。

Gro：荷兰Groningen大学遗传研究所。

H: 英国医学研究协会放射医学部门所在地Harwell。

Han：德国Hannover Linden Versuchstierzueht中心研究所。

He: 美国国立肿瘤研究所的W. E. Heston博士。

H-2：Histocompatibility-2 allele组织相容性抗血清Ⅱ型的特性。

ICLAS: International Committee on Laboratory Animals Science，国际实验动物科学委员会。

ICR：美国国立肿瘤研究所（Institute for Cancer Research）。

ICRC：印度癌肿研究中心（India Cancer Research Centre）。

J或Jax：美国杰克逊实验室（Jackson Laboratory）。

Ka：美国加利福尼亚Stanford大学医学院放射原系H. S. Kaplan博士。

Lac: 英国实验动物中心（Laboratory Animals Centre. Carshalton, Surrey, England）。

Mcl: 英国苏格兰爱丁堡动物遗传研究所A. Mclaren博士。

MS：日本（Misima）国立遗传学研究所（吉田俊秀）

N或NIH：美国国立卫生研究院（National Institute of Health）。

Scr: 美国Lajolla Calif Scripps临床和基础研究基金会实验病理系。

支系(Subline)：支系是指品系或亚系经过人工技术处理后称为支系。如将实验动物引种到另一实验室；或经过某种技术处理，包括代乳、受精卵、卵巢移植、人工喂养和冷冻保存等，都可视为支系。主要的原因是饲养环境改变或技术处理，可能对动物的某些生物学特征产生影响。这些特征可能是遗传性或非遗传性的，因此有必要对这一类品系进行区分。支系命名是在原品系后附加1个小写英文字母，表明处理方式。代乳后的品系：在代码后加“f”(Foster Nursing)，再写上代乳品系名称；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称后加“e”或“o”，再写上接受受精卵或卵巢移植术的品系名称，如AeB6：代表A系的受精卵在C57BL/6J母鼠子宫孕育的品系；经冷冻保存(Freeze Preservation)的移植胚胎品系是在品系名称后加“p”，再加“e”，并写上接受受精卵移植术的品系名称，如C57BL/6peCBA：表示C57BL/6的受精卵经冻保存后，移植到CBA母鼠子宫内，并代乳培育而成。

三、近交系动物的特点及其应用

（一）近交系动物的特点

用实验动物进行各项科学研究的关键问题是如何保证实验的结果正确、可靠、有规律性和重复性好。普通的实验动物是采用任意交配的繁殖方法，所产生的动物个体差异较大，必然会影响实验结果的均一性，有时难以判定实验结果。而选用近交系实验动物就能克服这些缺点，满足实验研究的需要。采用近交系动物做实验，主要具有以下几方面优点。

1．基因纯合性和同基因性 近交系实验动物具有相同的基因型，表现型也一致，所以其反应是一致的，实验结果正确、可靠。由于连续近交繁殖，同一近交系的各个个体具有相同的基因型，在相同的环境条件下又具有相同的表现型，故其性状及其各种生物学特性比较一致，对外来刺激反应也一致。

2．各品系均具有独特的特性 近交系各品系有特异性，根据实验目的可选用不同品系来做实验。例如，在动物的异体器官移植中，因为生物具有多样性，故要求能提供体型大小不同的动物，近交系实验动物能做到这一点，且实验重复性好，所用动物少，实验周期短，节省人力、物力和时间等。

3．研究结果的一致性 不同国家不同的科研单位由于使用同一近交系动物所取得的是相似的，便于国内和国际间学术交流和实验重复。也就成为其他研究者研究的重要参考资料。

4．可作为有价值的动物模型 近交系实验动物是良好的实验模型。如心脏功能疾病，肿瘤，风湿性关节炎，胃溃疡，肾脏、胰脏、眼睛、皮肤等疾病及各种营养缺乏等症状都可用近交系实验动物作为人类的模型进行实验。

5．具有标准实验材料特性 动物生长发育到一定阶段就有一定的规格，可以根据不同的需要选择不同阶段的近交系实验动物进行实验。它又是基因测定和进行转基因动物研究最理想的实验材料。因近交系的基因纯合度极高，许多隐性致死和有害基因已在近交过程中被排除，有助于各种实验的顺利进行。

6．遗传背景清楚 近交系实验动物每个品系均有其详细的遗传学资料，遗传背景明确，其生物学特性、生理生化特点、常见疾病（包括自发性疾病）等都有过系统的研究，便于研究者查阅和选择应用。

（二）应用

实验动物科学发展的最终目的，是要通过对动物本身生命现象的研究，最后推用到人类，探索人类的生命奥秘，控制人类的疾病、衰老、死亡等。近交系实验动物科学是伴随着生物医学科学，通过漫长的动物实验过程形成的。它的迅速发展，使得它的研究价值已经不仅在生物科学方面，而且在其他科学领域方面也创造了重要的价值。成为保证现代科学实验研究的一个重要支柱。

1．生命科学方面 生命科学中，人类的健康和福利研究离不开应用近交系实验动物。在对人的各种生理现象和病理机制及疾病的防治研究中，近交系实验动物可作为人的实验动物模型。近交系动物可用于遗传学、肿瘤学和免疫学等方面的研究。且在肿瘤的研究工作中应用最广泛，其他各种疾病，如高血压、动脉硬化、心脏病等都可利用近交系实验动物来研究。

2．畜牧兽医科学 疫苗的制备和鉴定、生理试验、胚胎学研究、营养饲料的分析、保持健康群体以及淘汰污染动物等工作，特别是在畜禽传染病的研究工作中，常需要用合格的实验动物来进行实验。目前在兽医科学研究上，由于所用实验动物不符合标准，质量差等原因，严重影响着科研的进展。所制备的疫苗等的效果难以保证，常常导致大量畜禽死亡，在经济上带来重大损失。如果使用近交系实验动物就可以避免很多不必要的损失。

3．农业科学方面 近交系实验动物可以用于化学肥科、农药的残毒检测，粮食、经济作物品质的优劣等的检测。化肥和农药是提高农业生产的重要材料，由于未经严格的动物试验而发生的问题很多。在合成的多种新农药化合物中，真正能通过动物试验对人体和动物没有危害的只占1/30000，其余都因发现对人的健康有危害而禁用。

动物医学

四、特殊类型的近交系及应用

近交系动物在培育过程中，还可以采用一些特殊的繁育方式，由此产生一些特殊类型的近交系，如重组近交系、重组同类系、同源突变近交系和同源导入近交系，还有通过生物技术手段产生的动物群如转基因动物、嵌合体小鼠、克隆动物等。

（一）重组近交系和重组同类系

1．定义 重组近交系（Recombinant Inbred Strain，RI）是指由两个无关的近交

系杂交后产生的F

1代，再互交产生F

2

代，然后进行全同胞交配连续20代以上育成

的近交系。

重组同类系（Recombinant Congenic Strain，RC）是指由两个近交系杂交后，

子代与两个亲代中的一个进行数次回交（通常回交2次），再经过对特殊基因进行选择的近亲交配而育成的近交系。

重组近交系、重组同类系中提供亲代的两个近交系称为祖系（Progenitor Strains）。

2.命名 重组近交系的命名是在两个祖系的缩写名称中间加大写英文字母X，母本在前，父本在后。由相同双亲交配育成的一组近交系用阿拉伯数字予以区分。例如：由BALB/c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……。

重组同类系的命名是在两个祖系的缩写名称中间加小写英文字母c命名，其中做回交的祖系（称受体近交系）在前，供体祖系在后。由相同双亲育成的一组重组同类系阿拉伯数字予以区分。如CcS1，表示由以BALB/c（C）为亲代受体近交系，以STS（S）品系为供体近交系，经2代回交育成的编号为1的重组同类系。

2.应用 重组近交系在对祖系之间有差异的性状和基因的遗传分析中是非常有用的实验动物，尤其是针对因测试需要而使动物不能繁殖的性状，以及需要对多个个体进行平均估计的性状。虽然一组重组近交系中每个品系是的近交系，但在遗传组成上，一组重组近交系中的每个又是一个相互关联的整体。如果一组重组近交系的品系数量较多的话，就可以同时进行以下分析： （1）分离分析。一组重组近交系用于测试某个性状的遗传性和遗传规律。如果是单基因决定的性状，在重组近交系系列中就有一半品系有类似于一个祖系的性状。若是两个或多个基因控制的性状，则在重组近交系系列中祖系的性状就会出现分级过渡的性状。

（2）连锁分析。重组近交系用于对未知基因进行染色体定位，估计该未知基因与其它基因的连锁关系。把未知基因的品系与一些已知的标记基因进行比较，就能进行基因定位。连锁的基因趋向于固定在同一个重组近交系中。

（3）功能分析。重组近交系用于分析单基因多效性或决定基因型和表型的关系。如果在重组近交系中没有发现两个性状的交换，这两个性状就有可能由同一基因所控制，或者由两个紧密连锁的基因所控制。

重组近交系在应用中也有一定局限性，只能用于祖系中存在的、有差异的性状和基因的分析。若在一组重组近交系中，品系太少，所做的分析就不可靠，且维持重组近交系的费用也较大。

（二）同源突变近交系、同源导入近交系和分离近交系

同源突变近交系（Coisogenic Inbred Strain）、同源导入近交系（Congenic Inbred Strain）和分离近交系（Segregation Inbred Strain）三者都是在近交系内对个别位点上的基因进行控制的问题。

在一个近交系中，几乎所有基因位点上都带有相同的基因。如果两个近交系除了个别位点上携带不同的基因外，其它位点上的基因都一样，我们就称这两个近交系是同源的，即遗传上相同，而个别不同的基因为差异基因。要获得同源的近交系动物，通常所采用的方法有基因突变、基因导入和强制基因杂合三种。 1．定义

（1）同源突变近交系 指两个近交系，除了在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，简称同源突变系。同源突变近交系和原近交系的差异只在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。这里的基因突变是点突变。同源突变近交系有别于通常所说的近交系亚系分化，因为这里的突变相当明确地改变了原近交系的遗传组成，而且研究者更加注意的是对突变基因的研究。

（2）同源导入近交系（又称同类近交系）。通过杂交-互交（Cross-Intercross）或回交(Backcross)等方式将一个目的基因导入到近交系中，由此形成一个新的近交系，新的近交系与原来的近交系只是在染色体的一段很小的片段上基因不同，简称同源导入系（或同类系）。这种培育方法培育成的新近交系和原近交系几乎是同源的状态。为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称为供系（Donor Strain）。配系必须是近交系，供系可以是带有目的基因的任何一种基因类型的动物。在基因导入过程中，与目的基因紧密连锁的其它基因很可能随目的基因一起导入到近交系的基因组中，这些随之带入的基因称为乘客基因（Passenger Gene）。因此在实际应用中，必须记住可能存在的乘客基因。

同源导入系与同源突变系的不同之处在于与原来近交系相比较，前者是一个染色体片段的差异，后者是一个基因位点上单个基因的差异。

（3）分离近交系。是在培育近交系中，采取一定的交配方法，迫使一个或者几个已知位点上的基因处于杂合状态，从而培育成的近交系。在这样近交系中有个别基因位点保持杂合状态，通过特殊的育种方法把这种处于杂合状态的基因加以分离纯化，就能分离出该基因位点上带有不同等位基因的两个近交系。

从以上的定义可以看出三种近交系的遗传组成极为相似，尤其是同源导入系和分离近交系间有时会难以区分，只能用培育过程的不同加以区分。例如，当一个已育成的近交系某个基因位点发生突变后，如果保持这个突变基因的杂合状态，则其遗传组成特征和分离近交系是一样的，只是培育方式不同。

2．命名 同源突变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，二者之间以连接号分开，如：DBA/Ha-D。

同源导入系名称由以下三部分组成。

（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a之间用英文句号分开。

（3）导入基因的符号(用英文斜体)，与b之间以连字符分开。例如，B10.129-H-12b表示该同源导入近交系的遗传背景为C57BL/10sn(=B10)，导入B10的基因为H-12b，基因提供者为129/J近交系。

分离近交系的命名是在品系名称后面加上连字符和杂合基因的符号。如DW-dw/+。

3．应用 这三种近交系主要应用在以下几方面：

（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。例如，在小鼠中不同的组织相容性基因（H-2系统）对免疫反应、动物寿命和繁殖有不同的影响。

（2）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。例如，不同遗传背景对小鼠糖尿病基因（db）的表达影响。

（3）清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。例如，在杂合背景的小鼠群中发现裸基因（nu），将裸基因导入近交系后，能获得重复性更好的免疫和肿瘤研究模型。

（4）对复杂的多基因性状进行遗传分析。例如，小鼠组织相容性性状是由多个位点上的基因所决定。自从Snell博士培育成涉及组织相容性位点的同源近交系以来，已发现了30多个位点与小鼠组织相容性有关。

（三）转基因动物

通过实验手段将新的遗传物质(外源性的基因片段)导入到动物的胚细胞中，并能稳定的遗传，由此获得的动物称为转基因动物（Transgenic Animals）。

它是一种通过基因工程手段导入已知的基因片段，常用来进行特殊研究和生物技术药物的生产。常用的方法有显微注射法、逆转录病毒载体法、胚胎干细胞介导法、精子载体法、电转移法、基因直接导入法等。

（四）嵌合体小鼠

嵌合体小鼠（Chimeric Mice）技术最初是Tarkowski和Mintz用两对不同毛

色的近交系小鼠如白毛色的SJL小鼠和黑毛色的BL/10小鼠，分别在华沙和费城培育成功。当受精卵为8个球时，分别从各自母体子宫分离下来，使之结合形成双倍体早期胚胎，继续培养至128～256个细胞的囊胚。不同毛色品系的细胞相互混杂发育在一起。然后，把囊胚移植到寄生母鼠的子宫内，让其继续生育，直至出生。新生小鼠长出毛后，其毛色表现为既不像父亲SJL品系的全白色，也不像母系BL/10品系的全黑色，而是表现出黑、白条或块状的毛色。这说明新生鼠的组织是由“黑色”细胞和“白色”细胞嵌合而成的，是一只嵌合体小鼠。研究嵌合体小鼠的性状，发现其将双亲的各种不同性状都嵌合起来。近年来，嵌合体动物已广泛应用于动物细胞和组织的动力学研究，如研究小肠上皮细胞移行规律及其定位等，其重要性日益突出。

（五）克隆动物

随着1996年7月克隆羊多莉的诞生，克隆动物（Clone Animals）成了20世纪生命科学的重大突破。继克隆羊之后，出现了克隆鼠、克隆猪、克隆牛等各种克隆动物。基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度后，再被植入动物子宫中使动物怀孕，便可产下与提供核者基因相同的动物。在这一过程中如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。克隆可根据其研究或操作的对象分为基因克隆、细胞克隆和个体克隆三大类。基因克隆是在分子(DNA)水平上开展研究工作以获得大量的相同基因及其表达产物。细胞克隆则是在细胞水平上开展研究工作以获得大量相同的细胞。个体克隆则是经过一系列的操作产生一个或多个与亲代完全相同的个体，这种克隆所用的生物材料可能是一个细胞，也可能是一个组织。很显然，基因克隆、细胞克隆和个体克隆是在三个不同的层次上所开展的工作。有一些克隆是天然的。比如同卵双胞胎，就是一个胚胎，由于某种原因裂为两个，他们各自形成一个个体。胚胎切割也是一种克隆的方法。将一个有几十个细胞的胚胎切成两份、四份甚至八份，每份都可以成长为一个个体，他们的遗传结构是完全相同的。克隆出来的动物个体具有完全相同的遗传结构，是特殊的近交系。克隆动物的意义在于：①用于生物学和医药研究；②获得更多的优秀动物个体用于生产；③成体细胞克隆可以复制出生产高价药物的动物。

五、近交系动物的繁殖方法

近交系动物繁殖方法的选择原则是保持近交系动物的同基因性及其基因的纯合性。因此从引种到繁殖整个生产过程，都要始终牢记这一点。

（一）引种

作为繁殖用原种的近交系动物必须遗传背景明确、来源清楚、有较完整的资料（包括品系名称、近交代数、遗传基因特点及主要生物学特征等）。引种动物必须来自近交系的基础群。

（二）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)。当近交系动物生产供应数量不是很大时，一般不设血缘扩大群，仅设基础群和生产群。

1．基础群 它是生产群的基础。主要的目的一方面是为了保持近交系自身的传代繁衍，另一方面是为了扩大繁殖提供种动物。在基础群中，应该严格以全同胞兄妹交配方式进行繁殖；对动物个体记录要详细，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、交配日期、生育记录和繁殖系谱等。基础群（包括血缘扩大群）的动物不超过5～7代都应能追溯到一对共同祖先。基础群应定期对遗传特性和均一性、病原微生物和寄生虫、环境等检查和监测。

近交系的基础群动物一般采用平行线式、单线式、综合式三种方式进行保种，也可用于近交系动物的培育，见图3-1。

图3-1近交系动物基础保种方式示意图

（1）平行线式。基础群中的每对全同胞作为一个家系，每个家系繁殖一代后选留一对动物进行全同胞交配，以此类推，以保持基础群。

（2）单线式。基础群每对同胞交配繁殖一代后，选留其中一个家系，淘汰其他家系，选中的家系再留数对进行同胞交配繁殖，下一世代仍保留其中一对的后代，淘汰其他后代，如此一代一代繁殖保种。

（3）综合式。基础群中每个家系作全同胞交配，每个世代每个家系留一对继续繁殖，若其中某一家系不能继续繁殖下去，则由繁殖力高的一个家系补足，以维持数个家系同步延续，以保证种群和延续。

2．血缘扩大群 血缘扩大群的种用动物应该来自基础群,以全同胞兄妹交配方式进行繁殖，设个体繁殖记录卡，血缘扩大群动物不超过5～7代都应能追溯到其在基础群的一对共同祖先。

3．生产群 生产群种动物来自基础群或血缘扩大群。生产群动物一般以随机交配方式进行繁殖。也应设繁殖记录卡，生产群动物随机交配繁殖代数一般不应超过4代，所以，要不断从基础群或血缘扩大群向生产群引种动物，确保基础群与生产群动物的血缘关系和遗传一致性。

在生产实际中，对于生产群的维持管理常采用红绿灯法来进行。具体的做法是：从基础群或血缘扩大群中引进的近交系动物饲养在白标签的笼里繁殖作为第一代，产出的第二代放入绿标签的笼里繁殖，产出的第三代放入黄标签的笼里繁殖，产出的放入红标签笼里饲养，不再继续繁殖，而是全部供给科研实验用，不允许留种。这种方式也称为交通信号灯方式。

将基础群、血缘扩大群和生产群的相互关系及动物生产的流程概括如图3-2图 所示。基础群原则上每一代需要有4～8只（雌、雄各2～4只）为下一代所用， 剩余的动物直接供给血缘扩大群，经过血缘扩大群扩至一定规模，提供给生产群，用于动物的大量生产。

图3-2 近交系动物的生产过程（→表示动物生产的流程）

第四节

封闭群动物的特点和应用

（一）群体

体（Stock ）是指在自然条件下能够相互交配繁殖后代共享一个基因库的可以是生物的一个种、一个亚种、一个变种、一个品系或其它类群的所有成员之和。对于有性生殖的生物来说，单个生物个体的存在是无意义的，AA、Aa和aa的频率分别为p 2，2pq和q 2，则该群体为遗传平衡群体，不随世代变和参数估算，也是根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至少连续繁殖4代以上，称为封闭群（Closed Colony ），亦称远交群杂合性，这样封闭群动物的生产力和生育力均会超过近交效数量。如小型啮齿类封闭群动物群体的有效大小一般不能少于25对。验动物委员会规定封闭群每代近交系数增加量不得超过1%。根据公式△F=1/2N ，可知每代动物数量不能但是从抽样误差导致随机遗传漂变来封闭群动物的分类

封闭群按其来源和遗传背景不同，可分为以下两大类： 一、 基本概念

群一群动物。它只有以群体的方式生存，这个物种才能繁衍与发展。在群体遗传学中，个体之间遗传差异来源于等位基因的不同，群体之间的遗传差异则取决于其基因频率的不同。

在随机交配群体中，设一染色体上有两种等位基因A和a的频率分别为p和q，基因型化。在世代间，遗传平衡群体的等位基因频率（群体中，一条染色体上某种等位基因数与该染色体上全部等位基因数之比）与基因型频率（群体中，某基因型个体数与该群体全部个体数之比）的这种恒定关系，是由英国数学家哈迪（D. H. Hardy ）和德国医生温伯格（W. Weinberg ）于1908年分别发现的，称为哈迪-温伯格（Hardy-Weinberg ）定律，也称基因平衡定律。

维持基因平衡的条件是：群体无限大，没有突变、选择、迁移和遗传漂变。哈迪-温伯格定律是群体遗传和数量遗传理论的基石，遗传模型据该定律推导出来的。根据该定律我们在实验动物的生产过程中，引种、留种、分群和建立近交系时，就应该不要使群体过小，否则，就会导致群体的等位基因频率和基因型频率的改变，从而导致原品种（品系）“种性”或一些特殊性状的丧失。

（二）封闭群

以非近亲个体的条件下，（Outbred Stock ）。

繁育封闭群动物的关键是不从外部引进新的基因，同时在群体内部进行随机交配，以保持动物群体基因系。

为了保持封闭群的遗传异质性及基因多态性的稳定，引种或留种的动物数量还应达到有假设有一个由N 个个体组成的群体，能产生2N 个配子。在下一代中，两个来自同一个体的配子结合成合子的概率为1/2N ，这就是近交系数的增加量。

即：

△F=1/2N

国际实少于25对。看，25对个体的群体极容易发生基因频率的改变。因此尽可能地保持更多的繁殖个体是必要的。

二.

（1）来源于近交系的繁殖群及其子代，不用兄妹交配方式保种来进行生产

的实近交系的封闭群，虽然对繁殖群的大小不作特殊规定，但应采取

体内状态的方法繁殖。

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，第一个字母须大写，后面的字母小写，一般不超过4个字母。保持者与种群名称如Wistar 封闭群大鼠和日本ddy 封闭群小鼠等。

及符号也适用于封闭闭群动物特点及其应用

目前以小鼠为例系和封闭群。而从使用量上封

闭群远远超过近交系，这是因为近交品系繁多，不易大量生产，往往仅适用设备条件体而言其遗传特性及反应性早、对疾物学研究的模型。

验动物。

（2）来源于非近交系，不是以培育近交系为目的而生产的实验动物群。

如果来源于不产生隔离状态的方式繁殖。

如果来源于非近交系的封闭群，应经常保持“群体的有效大小”，一般为50

只以上，同样应采取群内不产生隔离两种封闭群，除了在选择时应考虑繁殖力外，均不采用特殊的淘汰方法进行

选种。

三.封闭群动物命名

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。

对于已经接受的封闭群动物，名称可能与上述规则不一致时，仍可沿用其原

来的名称。封闭群动物与近交系命名中最显著的区别是把保持者的缩写名称放在种群

名称的前面，而二者之间用冒号分开。有的近交系命名中的规则群动物的命名。

四.封，国内外使用的大部分是近交较好的研究机构或专门科技人员亲自保种使用，大大了其使用范围。而封闭群则不然，因具有下面特点，而得到较广泛应用。

1.遗传组成保持一定的杂合性 封闭群动物关键是不从外部引入任何新的

基因，同时进行随机交配，群体内的基因不会丢失，就整能保持相对稳定，但群体内个体间保持着一定的杂合性，个体间的反应性具有一定的差异，某些个体反应性强，某些个体反应会弱，因而与近交系、杂交群动物相比有很大的差异。因此，在遗传中可以作为选择实验的基础群体，用于对某些性状遗传的研究，同时因其可能携带有大量的隐性的有害突变基因，可以用于估计群体对自发或诱发突变的遗传负荷能力。另一方面封闭群动物的这种杂合性具有类似于人类群体的遗传异质性，因此，在人类遗传学研究、药物筛选、安全性评价实验、生物制品和化学制品的鉴定等方面起着不可替代的作用。

2.具有较强的繁殖力和生产力 因封闭群动物采用的交配方式避免了近交

衰退现象的出现，表现为每胎产仔多、胎间隔短、成活率高、生长快、成熟病抵抗力强、寿命长等优点。加之饲养繁殖时无需详细的谱系记录。因此封闭群动物容易生产、成本低、可大量生产和充足供应，因而广泛应用于预试验、教学和一般性试验等。

封闭群中突变种所携带的突变基因常导致动物在某些方面异常，从而可成为

生理学、胚胎学和医学生目前，常用封闭群的啮齿类的实验动物有昆明（KM ）小鼠、NIH 小鼠、LACA

小鼠、ICR 小鼠、Wistar 大鼠、SD 大鼠、Hartley 豚鼠、大耳白兔和青紫兰兔等，在我不仅群体遗传学本身产生较封闭群动物繁殖关键是尽量保持封闭群动物的基因异质性及多态性，避免近

交系数随繁殖代数增加而上升过快。因而在封闭群的繁殖时应该保持封闭群条件，名称、来源、遗传基因特点及主要生物学特性等）。

考虑，一般啮齿影响封闭群的繁殖过程中近交系

因素。根据封闭群的大小，选用如下的方法进行繁殖交配。

（三每只性动物，分别从子代各留一只雄性动物和雌性动物，作为繁殖笼

号1来自n 代笼号 雄种来自n 代笼号

国应用较广的是KM 小鼠，约占小鼠用量的70%。

然而，国内或国外对于封闭群的研究，无论在理论上还是实践上，都落后于

近交系。其原因在于封闭群是属于群体遗传学理论范畴，晚，而且该理论又不能机械地套用于封闭群。到目前为止，对封闭群动物所进行的研究工作大多只限于小鼠和大鼠，而且报告也甚少。

五.封闭群动物繁殖方法

随机的、以非近亲交配方式进行繁殖，保持每代近交系数上升不能超过1%。

（一）引种

作为繁殖用原种的封闭群动物必须遗传背景明确，来源清楚，有较完整的资

料（包括种群为了保持封闭群动物的遗传异质性及基因多态性，引种动物数量要足够多，

但过大的群体又会造成生产成本的增加，因此，引种时要从多方面来类封闭群动物引种数目不能少于25对。

（二）繁殖

封闭群的种群大小、选种方法及交配方法是数上升的主要）交配方法

(1).最佳避免近交法（Maximum Avoidance of Inbreeding System ） 留种时，雄性动物和每只雌下一代的种动物。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。分生殖周期短和长两种情况，采用不同的方式进行繁殖：

一是对某些动物品种，如小鼠，大鼠等，生殖周期较短，易于集中安排交配，可按下述方法编排配对进行繁殖：假设一个封闭群有16对种动物，分别标以、2、3、……、16。设n 为繁殖代数（n 为自1开始的自然数）

。n 代所生的动物与n+1代交配编排见表3-3。

表3-3 最佳避免近交法的交配编排

n+1代笼号 雌种1 1 2 2 3 4 3 5 6 ┇

┇ ┇ ┇ ┇ ┇

8 15 16 9 2 1 10 4 3 ┇

┇ ┇ ┇ ┇ ┇ 16 16 15

二是对某些动物品种, 如狗、猫、等，生殖周期较长，难于按上述方式编排交配。只要保持种群规模不低于1雄种，20只雌种的水平，留种时每只其优点一是可以避

封闭群有比较广泛的代表性。具体实施办法是将封闭群划分成若干个组，每组包含之间组编号 雌种动物原组编号

家兔0只雌、雄动物各留一只子代的雌、雄动物做种用，交配时尽量避免近亲交配，则可以把繁殖中每代近交系数的上升控制在较低的程度。

2.循环交配法(Rotational Mating System)

循环交配法广泛适用于中等规模以上的实验动物封闭群。免近亲交配，二是可以保证种用动物对整个有多个繁殖单位(一雄一雌单位，一雄二雌单位，一雄多雌单位等)。安排各组之间以系统方法进行交配。

例如一封闭群每代有48笼繁殖用种动物（一雄种一雌种，或一雄种多雌种）。

先将其分成8个组，每组有6笼。各组内随机留一定数量的种动物，然后在各组按表3-4中的排列方法进行交配。

表3-4 循环交配法组间交配编排

新组编号 雄种动物原1 1 2 2 3 4 3 5 6 4 7 8 5 2 1 6 4 3 7 6 5 8 8 7

3.随选交配(Chance Mating System)

当封闭群的动物数量非常多（繁殖种动物在100个繁殖单位以上），不易用

。即从整个种群中随机选取种动物，然后任10～25只时，一般采用最佳避免近交法26～100第五节 杂交群动物的特点与应用

一

（一）定义

交群（Hybrid Strain ）是指两个近交系之间交配所繁殖的第一代动物，也

物，简称F 1（First Generation ）动物。F 1动物的遗传组成均等地来法循环交配法进行繁殖时，可用随选交配法

选雌雄种动物交配繁殖。具体的生产过程中，采用何种交配方式，往往是由每代雄种动物数目决定的： 当封闭群中每代交配的雄种动物数目为，也可采用循环交配法。

当封闭群中每代交配的雄种动物数目为只时，一般采用循环交配法，也可采用最佳避免近交法。

当封闭群中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。

、 基本概念

杂称杂交一代动

自两体之间差异很大，因为其亲本本身的基因型是杂合的，即随意交配繁殖的动物，两个亲本的互交情况则表达所用品系的性别。因为虽然是用同样的两个近交

杂交群应按以下方式命名：称在前，母系名称在后，二者之间用大

写英文字母“X”相连表示杂交。将以上部分用括号括起，再在其后标明杂交的代数DBA/2）F 1=B6D2F 1

交群的特点

杂交群表现杂交优势，就克服了近交系的缺点，对长期实验的耐受性较强，

而且对由于环境因素所引起变异的可能性也较近交系小。因此F 1动物与近交系动

物一代比引起的近交衰退个近交系品系，属于遗传均一、基因型相同和表型一致的动物，是医学生物学研究中所使用的相同基因型的一种。严格地讲，杂交F 1动物不是一个品系或品

种，因为它没有育种的意义，主要是它不能自群繁殖成与杂交F 1相同基因型的动

物。

实验动物的F 1与一般遗传学上所谓的杂交一代动物不一样。一般的杂交一代

动物个。而实验动物的F 1虽然基因型也是杂合的，但它们个体之间均一。也就是说，

从遗传型上来看是异型接合体，而从它们个体与个体之间来看却一样，所以个体与个体间基本是相同的、并有非常清楚的遗传背景和两个亲本的特征，这主要是由于它们的两个亲本本身就是近交系决定的。所以，实验动物的F 1代虽然遗传型

是杂合，但个体间的遗传组成和表现型是一致的，可以适合作一般实验研究用，能获得明确的实验结果。但F 1动物进行繁育时，在其后代会发生遗传上的性状分

离。

两个用于生产杂种一代的近交系称为亲本品系，即父系和母系。在F1代动物

生产中系杂交，由于所用的雌雄不同，则F 1因母体环境不同或性染色体的不同而出

现差异。例如C3H品系小鼠是高发乳腺癌，它与C57BL/6交配时，采用C3H雄与C57BL/6雌交配，所得到乳腺癌发病率低的F 1动物。因为乳腺癌因子可通过母乳

传递给后代，而C57BL/6是低发乳腺癌品系，因此可以获得低发乳腺癌的杂交一代。反之，则得高发乳腺癌的F 1动物。

二.命名

以父系名（如F 1、F 2等）。

对品系或种群的名称可使用通用的缩写名称。

例如： （C57BL/6X （NMRIXLAC ）F 2

三.杂样，它们具有遗传均一性，但生活力强，经过杂交，从一亲代来的隐性有害基因与另一亲代来的显性有利基因组合，成为杂合子，隐性有害基因的作用被显性有利基因的作用所掩盖，而出现杂种优势。综合起来F 1动物具有以下优点：

1.遗传和表型上的均质性 虽然F 1代的基因型不是纯合子，但个体的遗传物质

均等的来自父系和母系，表现型也应该是一致，就某些生物学特征而言，杂交一近交系动物具有更高的一致性，不易受环境因素变化的影响。

2.具有杂交优势 杂交一代具有较强的生命力，适应性和抗病力强，繁殖旺

盛、寿命长、容易饲养等优点，在很大程度上可以克服因近交繁殖所现象的出现。

3.具有同基因性 杂交F 1代虽然具有杂合的遗传组成，

但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两个亲本品系的细胞、组织、器官和四.杂交群动物在生物医学中的应用

（一）干细胞来自F 1代小鼠正常的外周血的白细胞能够在受到致死性辐射下存活产生供体

型的细胞，这证明小鼠外周血中存在干细胞。因此，F 1动物是us Host Reaction ，GVHR ）良好的

实验材料。可以鉴定出免疫活性细胞去除是否完全。

破。采用的小鼠骨髓瘤细

胞系鼠，由此获得的杂交瘤细胞注入该小鼠腹腔后，即可生（红斑狼疮），C3HXIF1是肥胖病和

糖尿表3-5：

F1 ♀×♂

肿瘤的移植。

4.国际上应用广泛 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。

的研究

淋巴细胞、粒细胞和红研究外周血中干细胞的重要实验材料。

（二）移植免疫的研究

F 1动物是进行移植抗宿主反应（Graft Vers （三）单克隆抗体研究

杂交瘤合成单克隆抗体是生物医学中一项重大的突，一般来自BALB/c品系小长肿瘤，同时产生高效价抗体的腹水。若BALB/c小鼠对一特定抗原不产生最适免疫应答反应时，也可改用C57BL/6或NEB 等品系小鼠，也可采用BALB/c 和CBA 杂交F 1代小鼠作单克隆抗体研究，且比单独用BALB/c 小鼠要好，其F 1代小鼠脾脏比同日龄BALB/c 小鼠脾脏要大。

（四）作为某些疾病研究的模型

例如NZBXNZWF1是自身免疫缺陷的模型病的模型。国际上常用的F 1动物见表3-5 常用的F1动物

序号 F1 ♀×♂ 序号 1 AKD2F1 AKR×DBA/2A-T6D2F1CBA-T6×DBA/2 10 CB 2 BCF1 C57BL×BALB/c 11CB6F1 BALB/c×C57BL/61 /1 1 3 BC3F1 C57BL×C3H 12 CCBA-T6F1 BALB/c×CBA-T6

4 BCBAF C57BL×CBA 13 CC3F1 BALB/c×C3H

5 BAZCF1C57BL×A2G 14 CD2F1 BALB/c×DBA/2

6 B6AF1 C57BL/6×A 15 CLF1 BALB/c×C57L

7 B6D1F1 C57BL/6×DBA 16 C3BF1 C3H×C57BL

8 CAF1 BALB/c×A 17 C3D2F C3H×DBA/2

9 CAKF1 BALB/c×AKB 18 C3LF1 C3H×C57L

五.杂交群动物繁殖方法

杂交群动物的繁于生产杂交一代的亲本品系或种

群进行交配，所得第一代即为F 1动物。一般在生产F 1动物时，应该有目的的繁殖

用于使用外，殖比较简单，就是将两个用实验，不能留作种用。根据F 1动物的需要量来决定亲本规模的大小。

还需要说明的是，F 1动物互交后的子代为F 2动物，由于F 2扩大了遗传变异，其

表型差异也增多，有时杂种优势消失。因此除了在个别的特殊科学实验中时其作为实验动物的使用价值很低。

F 1代动物与亲本之一交配称为回交，与其他品系交配称之为三元杂交或四元

杂交。几种杂交的示意图见图3-3。

图3-3 各种杂交方式的示意图（ABCD 分别代表品系名）

第六节 实验动物遗传质量控制

实验动物遗传质量监测是维护监督动物种群严格标准化、规范化管理的重要措施，采用最有效、最灵敏的方法，检验实验动物种群、品系和个体的基因纯合性和目的

遗传监测的目的是为了证实各品系动物应具有的遗传特性，检查是否发生遗传突变和是否混入其他血缘动物以及是否发生错误交配而造成遗传污染等，以确保被品系的遗传特性可能发生了很大变异。来自同一而引起遗传特性发生改变。

很容常用的监测方法包括形态。形态学方法主要监遗传的均一性；严格监视来自各方面因素导致的遗传变异和基因污染，尤其是近交系动物各基因位点上基因的纯合性及品系特征的遗传稳定性。因此，必须对实验动物的遗传质量加以控制，防止品系动物发生遗传污染、基因型及其生物学特性改变，以保证实验动物的遗传质量。

一、 遗传监测

监测对象符合该品系的要求。

首先用于生物医学研究中的许多近交系小鼠、大鼠和豚鼠，育成后扩散分布到世界各地饲养，产生大量的亚系，起源的亚系间可能出现显著的差异，若使用这些亚系，在不同的实验室得到的试验数据就会不同，造成试验结果无法重复。

其次近交系在近交20代后仍有残余的杂合子存在，携带杂合子的个体往往表现出生活力强，易于选留，更易于在群体中扩散人为管理是引起群体遗传变异的次要因素。饲养管理不当、记录方式不正确或记录不完整、经常更换饲养人员、缺乏专业人员的监督和管理等，这些情况下易导致群体遗传污染。在无菌动物或SPF 动物生产时，有时需要一个同类雌性动物来代哺剖腹产的幼仔，若代哺幼仔和本身幼仔毛色相同就具有遗传污染的危险。最后错误交配也是引起遗传群特性改变的常见现象。错误交配是指没有严格按照不同遗传群所要求的交配方式进行交配，如近交系未按连续全同胞交配。

二、 遗传监测的主要方法

学、

免疫学、酶和蛋白质监测

测外形特征，如毛色基因测试法、下颌骨测定法；免疫学监测方法包括皮肤移植法、变化是位于细胞水平的生化过程，它是由基因控制。在一染色体上Aa 、Bb 、Cc 三个位点的基，观测第一代颌骨分析法来鉴别和检测大、小鼠的亚温保持过夜，去除残余肌肉和牙齿，找到下颌骨，加以标记，在

直角是高度纯合的近交系，其组织相容性基因也应该是纯决于组织相容性抗原，若皮肤移植的供体和受体之部剪下直径5 ～10 生长，最终受体动物死混合淋巴细胞培养法、肿瘤移植法、血清反应法。蛋白质和酶通常使用生化标记的方法进行检测。20世纪年代以后,随着分子生物学技术的飞跃发展,特别是对生命信息物质DNA的深入研究,性片段长度多态性(RFLP)、DNA指纹技术和多聚酶链反应开始应用到实验动物遗传监测中。

（一）、形态学监测

1．毛色基因检测（Coat Color Gene Testing ）

原理：被毛颜色的个小鼠品系中，小鼠毛色形状，主要受位于不同因控制。由于基因效应的相互作用，白化小鼠的C基因是隐性等位基因，当cc基因型存在时，可遮拦任何色素基因显示颜色反应，而表现白色。

方法：毛色基因测试法就是根据这一原理，用已经知道隐性毛色基因的有色近交系小鼠与被测的白化小鼠交配，按照基因分离规律和自由重组规律小鼠显示的毛色在3-4周以上，确定毛色基因型，并检查有无污染。此法试验条件简便容易进行，对新引起、新培育或混杂因素的白化近交系种群纯度测试特别适用，但局限性在于只能对同一近交系动物的基因是否纯合做出判断。

2．下颌骨测定法（Mandible Measurement ）

原理：动物的骨骼形态具有高度的遗传性，而各种骨骼的形态、大小及其出现的差异均可以作为鉴定品系的方法。利用下系变异。

方法：将年龄、性别、体重相当的大、小鼠处死，小心剪下脑部，煮沸2-3min，加入蛋白酶，恒坐标系上测量多个形态特征参考点距离，

然后将所有测量的平均数做统计分析，利用判别函数确定下颌骨形状。

（二）、免疫学方法监测

1．皮肤移植法（Skin Grafting ）

原理:皮肤移植法的依据合的。由于移植物的接受或排斥取间，基因是同质的就接受，基因异质的就排斥。此法是Billingnam 和Silvers 于1959年提出，用以检查近交系的纯度，亦可检查品系有无遗传污染。常用的皮肤移植根据位置不同，分背部皮肤移植和尾部皮肤移植。

方法:随机取同性别4～12周龄,体重20-22g 动物10只，采用腹腔注射麻醉动物。将其背部朝上放在固定板上，固定动物，剪去被毛。在背mm 的皮肤左右各一块（其中一块用做自体移植，另一块用做异体移植）。将剪好的皮片翻转过来放入带少量生理盐水的双碟中，用眼科剪刀，轻轻地切去皮下组织至真皮。两只动物的皮片，除左侧皮片做自体移植外，右侧皮片循环交换，逆毛方向移植并使之吻合。常规消毒包扎固定15d 后，可见到新毛长出。移植1周后皮肤干瘪、脱落则为技术失败。如皮片脱痂，手术部位平整、1周后有新毛长出则为手术成功。对照自体移植，技术失败率不得大于10%。如果皮片在2～3周内脱落，则为急性排斥反应，视为遗传污染。如果移植的皮片在3周到100d 内出现脱落，为慢性排斥反应，应看成是遗传突变所导致。如果皮片在100d 内，逆毛生长良好。未见到排斥反应，视为永久接受标记。

2. 肿瘤移植法 使用经过适当选择和培养的肿瘤系株，将肿瘤制成悬液或小块状，接种到受检测的动物体内，品系内肿瘤将被接纳出现

亡；若品系间动物会发生肿瘤排斥。

3. 血清反应法 红细胞凝集试验和细胞毒性试验是主要常用的两种血清学方法。红细胞凝集试验用于检测红细胞抗原和某些H-2抗原。细胞毒性试验主要用淋巴细胞开始增大，合成DNA、RNA、规、首选的检测方物检测机构常用的一种方法。由于每个动物体内具有自已特有中随机抽取成年动物6只；雌性种鼠数为可疑；如果两个或两icrosatellite ） 微卫星DNA 是指重复单位为16bp 重似小卫星的“数量可变的串联重复序列方式”，其白编码区和非功能调节区容易发生一些中性突变,从而形成了,相关的性片断DNA探针,这些探针为小鼠所有染色体提供了良好标记,当然也为其遗传监测提供了良好可能性。在进行RFLP分析时,首先进行类为序列多态性,如存在高度多态性的HLA复合物、H-2复合物以及线粒于检测H-2抗原、Ia 抗原和白细胞抗原。

4. 混合淋巴细胞反应 反应的基本原理是不同品系动物或遗传上存在个体差异的动物淋巴细胞混合，或混合培养后，这些蛋白质，进一步出现裂解。此反应结果可在7-9d 内观察到，定期从动物群体抽取足够量的动物进行检测，可以确定动物遗传质量的稳定。

（三）生化标记监测

原理：生化标记基因检测是近交系动物遗传纯度检测中常法，也是国际上实验动的不同电荷的同工酶和同种异构蛋白，采用电泳方法可以区分开来，推断其基因型，建立各近交系其遗传概貌。该方法敏感性好，当一个品系或亚系由于遗传污染或突变而发生改变时，可显示出来。

方法：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，雌性种鼠数量在100只以下的，从每个近交系量在100只以上的，随机抽取量应≥6%。且雌雄各半。

检测结果与标准遗传概貌完全一致，未发现遗传变异，判定为遗传质量合格；如果发现有一个位点的标记基因与标准遗传概貌不一致，判定个以上位点的标记基因与标准遗传概貌不一致，判定为不合格，这要求淘汰种群，制订重新引种计划。

（四）分子生物学技术应用监测

1．微卫星DNA 标记技术（M 复多次的一类DNA 序列，其排列类长度不超过300bp。由于这种杂交图谱像人的指纹一样因人而异,故取名为微卫星DNA 标记(DNA Fingerprint 简称DFP )，又称为遗传指纹图(Genetic Fingerprint),产生DNA 指纹图的过程则称为DNA 指纹分析。DNA 指纹图还具有体细胞稳定性,即从同一个体中不同组织如血液、精液、毛发、肌肉等产生的DNA 指纹图完全一致。

2．性片段长度多态性(Restriction Fragment Lengthpolymorphism,RFLP) DNA分子中,在非蛋DNA分子的多态性。由于核酸性内切酶能识别并切割特定序列的双链核酸因此利用性内切酶可将DNA分子切割成不同长度的性片断,这种不同长度的性片段类型在生物个体间显现出多态性分布现象,称之为性片段长度多态性。

20世纪80年代后人们把RFLP技术用于实验动物遗传分析研究,目前已发现200多个和小鼠DNA的提取,提取的材料可以是组织细胞,也可以是体液细胞。然后对提取的DNA 进行酶切及电泳,电泳后进行Southern 印迹转移和探针分子杂交,最后显影和分析结果。

3．多聚酶链反应技术（Polymerase Chain Reaction ，PCR) DNA的多态性可分为两大类。一体DNA D-环区的基因中。另一类为长度多态性如小卫星DNA和微卫星DNA。这两类

多态性中都可以使用PCR技术扩增含有多肽区域的DNA片段,然后应用不同的检测手段区分等位基因的变化。

在实验动物遗传检测中,用PCR检测DNA长度多态性最为普遍。然而序列多态性,例如H-2复合物的PCR检测,同样有着广阔的前景。无论使用哪种引物,PCR和RFLP

（一）近交系动物的遗传质近交系动物必须符合以下要求：

品系名称、近交代数、遗传组成、主要生物或引种的近交系动物符合近交系定义的规定

。

（二的遗传组成不如近交系稳定，目前尚没有统一的质量标准，但名称、来源、遗传基因特点及主要生物学特性等）。

隔

的遗传监测制度非常重要，定期进行遗传检测，按照规定的情况下，由于遗传污染造的特征和生物医学应用价值。

价值。

的质量监测？

些？

（徐立新）

或DNA指纹技术相比较,最大的优点是可免去带有污染并需要特殊防护的同位素标记,并使操作简便化。应用PCR技术对实验动物进行遗传检测国外已经有很多资料。其中,Welsh等人用随机引物对B×D重组近交系小鼠进行扩增,根据其中相互分离的多态性所占比例构建实验动物分子遗传连锁图。Tojo等人用PCR技术鉴定带人Ar/β珠蛋白的转基因小鼠,检测手续简便,用血量少,并且不必杀死动物。

三.遗传质量标准

量标准

（1）具有明确的品系背景资料，包括学特性等，并能充分表明新培育的。

（2）用于近交系保种及生产的繁殖系谱及记录卡应清楚完整，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等)质量合格）封闭群动物的遗传质量标准

由于封闭群动物基本要求如下：

(1）作为繁殖用原种的封闭群动物必须遗传背景明确，来源清楚，有较完整的资料（包括种群(2）保持封闭群条件，无选择，以非近亲交配方式进行繁殖，每代近交系数上升不超过1%。

(3)具有一定的种群规模，保持封闭群的主要生物学特性。

（三）检测时间间近交系动物生产群每年至少进行一次遗传质量检测。

综上所述，建立完善数量进行送检是保证实验动物遗传质量的前提。在某些成的损失比微生物污染的损失大，严重的甚至无法弥补，在这方面无论国内国外都有许多深刻教训，决不可掉以轻心，疏忽大意。

思考题:

1. 近交系和重组近交系定义。

2. 近交系

3. 封闭群和杂交群定义。

4. 封闭群和杂交群动物在生物医学上应用

5. 为什么要进行近交系动物

6. 近交系大小鼠遗传质量监测常用的方法主要有哪