近交系和突變系動物的特點及應用

近交系和突變系動物的特點及應用目的：

1.了解并掌握近交系動物的基本概念及常用近交系動物的特點。2.掌握突變系動物的特點及其在生物醫(yī)學上的應用。3.掌握以上實驗動物的培育方法，第2頁,共37頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)近交和近交系一.基本概念近交（Inbreeding）即近親繁殖，是指血緣關系極為相近的個體之間或遺傳組成極相似的個體之間進行的交配繁殖。通過近交使一個種群達到接近完全純合程度，即所有同源染色體的相對位置都具有相同基因的狀態(tài)。近交系動物（Inbredstrain）經至少連續(xù)20代的全同胞兄妹之間或親代與子代之間交配培育而成的動物。第3頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二.近交后引起的變化近交可以增多純合性，降低雜合性，可以將群體分離為不同的品系，然而近交的結果也必將出現(xiàn)近交衰退。近交衰退（iNbreedingdepression）有親緣關系的親本進行交配,可使原本是雜交繁殖的生物增加純合性,從而提高基因的穩(wěn)定性，但往往伴同出現(xiàn)后代減少、后代弱小或后代不育的現(xiàn)象。

第4頁,共37頁，2024年2月25日，星期天近交衰退發(fā)生的原因是多方面的，從遺傳學的角度解釋主要有兩點：1.有害的隱性基因的暴露。一般病態(tài)的突變基因絕大多數(shù)都是隱性的，所以處于雜合狀態(tài)時是不表現(xiàn)出病態(tài)或不利的性狀。這些有害基因的作用可被顯性的雜合子等位基因所掩蓋，但經過一段近親繁殖，純合的基因（純合子）比例漸漸增多，于是有害的隱性基因相遇成為純合子而顯出作用，出現(xiàn)了不利的性狀2.多基因平衡的破壞。對環(huán)境適應較好的野生或雜交動物，由于自然選擇的作用有利于保存那些生物適應能力較強的基因組合具有平衡的多基因系統(tǒng)，近交繁殖往往會破壞這個平衡，造成個體發(fā)育的不穩(wěn)定。

第5頁,共37頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)近交系的特征及意義一.特征(一)基因純合性(二)遺傳穩(wěn)定性(三)同基因性(四)表現(xiàn)型的均一性(五)個體性(六)分布的廣泛性(七)資料可查性(八)可分辨性第6頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二.采用純系動物作實驗，具有下列主要優(yōu)點:1.具有相同的基因型,表現(xiàn)型也一致,所以其反應是一致的，實驗結果正確、可靠。2.實驗重復性好，所用動物少，實驗周期短，節(jié)省人力、物力和時間。3.實驗結果相似，便于國內和國際間學術交流和實驗重復。4.可以作為有價值的病理學模型。5.可以作為標準的實驗材料。6.遺傳背景明確,便于研究者查閱和選擇應用。第7頁,共37頁，2024年2月25日，星期天三.近交系動物在生物醫(yī)學中的應用1.首先被應用于遺傳學研究，以后又為腫瘤和免疫學家所重視。2.在腫瘤、白血病的研究中，可以挑選致癌系小鼠進行致癌，可以在同一時間內獲得許多生長同腫瘤的動物，然后進行各種腫瘤的理論及防治研究。3.近交系小鼠可以根據(jù)各種特殊實驗的需要培育各種品系。如致癌鼠、糖尿病鼠、先天性肌肉萎縮癥鼠等。第8頁,共37頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)近交系的培育技術一.培育目標定向是予先確定好要獲得什么樣的品種，然后有計劃地進行培育，這種方法能在較短的時間里獲得優(yōu)良的品種。不定向的是無意識的選擇，預先交沒有想要培育具有哪些特點的新品種，只是人們自然把比較有價值的留下，讓它繁殖，去掉價值不大的品種，這樣無意中起了選擇的作用，這種選擇過程是比較緩慢的，待純化后回過頭來做實驗，測定其特性。第9頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二、種鼠的選擇（一）基礎種群的選擇1.從野生鼠中選擇2.從起源于沒有經過的新繁殖的近交群中

選擇3.從雜交群中選擇4.如果其它實驗室和保種單位有質量較好基礎種群種子，并有相應的檢測數(shù)據(jù)證實其確為好種子，也可直接引起，這樣較為簡便易行第10頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（二）初代種鼠的選擇1.首先檢查個體形態(tài)，如毛色、體型以及對外界刺激反應的敏感性等，有目的的選擇后，即可進行繁殖。2.對初代種群所產生的仔代，應進行病原微生物和藥物感受性以及腫瘤誘發(fā)率等方面的檢查，必須選留那些經過檢查，而且有一定特性的雙親所生下的1-3胎仔鼠，作為下一代生產的種鼠。3.第二代以后種群的選擇。

第11頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

三.培育方法（一）近交的交配方式1.單線法2.平行法3.選優(yōu)法（二）交配繁殖1.近交系的培育要在專用固定的飼養(yǎng)室內進行2.應該嚴格遵照單對配對，父母同罐的要求3.對同系的每個鼠都應有詳細明確的譜系和戶籍記錄4.選用第一、二胎同胎仔鼠作b×s交配比b×o交配更易處理，而且常常繁殖的更好5.在近交系培育過程中，為了保證生育力的范圍，每一代都應保留一定數(shù)目（3～4個）的亞系第12頁,共37頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)近交系的新發(fā)展一.重組近交系1.重組近交系是以兩個無關的高度近交品系進行交配，產生F2代后，再行全同胞交配達20代以上而育成的一個近交系列組動物2.特點該品系動物既具有其雙親品系的特性，又具有重組后一組內和每個重組近交系的特征。第13頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二.同源導入近交系1.將一個基因導入到一個近交系（通過多次回交）而培育成的新的近交系稱為同源導入近交系（CongenicInbredStrain），也稱為“近交同類系”或“同源抵抗系”，簡稱IR系。第14頁,共37頁，2024年2月25日，星期天三.異單基因近交系1.相同近交品系的動物內，如果發(fā)生了單個基因的突變，而培育成的新的近交品系稱異單基因近交系（ColsognicInbredStrain）。2.同源導入近交系和異單基因近系通稱為同類系，并稱同源株（Congenic

stock），是在一個近交品系內發(fā)生了一個重要的單個基因突變，或者通過一系列的多次雜交和回交把一個基因導入一個近交背景品系內部形成與原株相對應的同源株。第15頁,共37頁，2024年2月25日，星期天四.遺傳工程與近交系的發(fā)展（一）細胞工程與近交系小鼠的發(fā)展1.嵌合體小鼠的育成2.單親純合雙倍體動物的育成3.細胞核移植系的產生（二）實驗小鼠染色體工程發(fā)展（三）實驗小鼠基因工程發(fā)展第16頁,共37頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)常用近交系動物品系特征一.常用近交系小鼠品系特征這里著重介紹目前國際上公認的主要品系和我國常用的品系。（一）A系1.特性（1）免疫學特征（2）形態(tài)學特性（3）生理學特征

（4）癌發(fā)生率

（5）老化及壽命第17頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（二）AKR系

1.特性（1）免疫學特性（2）生理學特性（3）癌發(fā)生率（4）壽命（5）飼養(yǎng)注意點（三）BALB/c系（四）CBA系（五）C3H系第18頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

二.常用近交系大鼠品系特征（一）ACI系1.特性（1）生理、生化學特性（2）形態(tài)學特性（3）癌發(fā)生率（4）飼養(yǎng)繁殖（5）壽命第19頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（二）AGUS系（三）AS系（四）BN系（五）BUF系（六）COP系第20頁,共37頁，2024年2月25日，星期天第六節(jié)突變系動物的基本概念一、遺傳與變異遺傳是指經由基因的傳遞，使后代獲得親代的特征。

變異是指生物體子代與親代之間的差異，子代個體之間的差異的現(xiàn)象。

遺傳和變異是生物普通存在的生命現(xiàn)象。生物的遺傳性和變異性都是由原生質中的主要活性物質DNA加以控制和調節(jié)的。第21頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二.基因突變

1.基因突變是指染色體上一個位點內的遺傳物質的變化，或者說是DNA分子上長鏈中堿基對的改變，也稱點突變。簡言之，所謂基因突變，就是一個基因變?yōu)樗牡任换颉?.根據(jù)突變對表現(xiàn)型的最明顯效應，可分為：（1）可見突變（2）生化突變（3）致死突變（4）條件致命突變第22頁,共37頁，2024年2月25日，星期天三、顯性和隱生基因及基因與性狀關系1.一群小鼠由正?；駻突變?yōu)閍，可有AA、Aa、aa三型。兩套染色體同一位點上也可出現(xiàn)以上三型。2.正常基因用大寫英文字母表示，突變基因用小寫英文字母表示。A為顯性基因（Dominant

Gene），A的性狀可掩蓋a的性狀，A的顯性是對a而言的，A是顯性性狀。a為隱性基因（Recessive

Gene），a的性狀被A所掩，a是隱性性狀的一個位點上都是隱性基因時方可表現(xiàn)出它所決定的性狀。如aa，這時小鼠被毛呈黑色。第23頁,共37頁，2024年2月25日，星期天3.基因與性狀的關系（1）一個基因決定一個性狀（2）一個基因決定幾個性狀，稱為基因的多

形性（3）幾個基因決定一個性狀，一般帶有定量的特征，如身高、體重是可定量的，為多基因所決定。第24頁,共37頁，2024年2月25日，星期天四、突變的機理和突變系動物基因突變是DNA分子上堿基發(fā)生了變化而造成的。通過遺傳和化學分析認識了突變型的遺傳性質，有些變化是一個堿基為另一個堿基所替代；另一個情況是插入或缺失了一個堿基，還有的變化包括許多堿基獲得、失去或重新排列等等?？傊墙M成基因的物質發(fā)生了化學變化。這種自發(fā)的突變率因不同的生物種類而異，有人估計由幾萬分之一到幾百萬分之一。已知的外環(huán)境影響，如射線和化學物質能增加突變率，但引起突變的機理和發(fā)生條件，一直在吸引著人們進行深入的研究。第25頁,共37頁，2024年2月25日，星期天第七節(jié)突變品系的模型性狀一.模型動物遺傳突變的動物，如果能留種育成突變品系供某項特殊研究之用，這就成為很有科學價值的“模型動物”。如肥胖小鼠，它與人類有相似的肥胖病和糖尿??；肌肉萎縮癥小鼠，它與人類有相似的肌肉萎縮癥；自身免疫小鼠，則與人類的自身免疫性溶血癥和紅斑狼瘡相似。第26頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二.疾病種類

突變系動物的遺傳性疾病主要有代謝病和分子病兩類。（一）代謝病代謝病是特異代謝過程的改變，導致正常代謝的生化過程被阻斷。如α酶缺乏，則由A→B的生化過程被阻斷。此種代謝病表現(xiàn)α酶下降，使A部分的新陳代謝產生堆集，或B部分的代謝物減少。A→｜B→｜Ｃ

α酶β酶如苯丙氨酸代謝障礙時出現(xiàn)以下代謝病。1．苯酮尿癥（Phenylketonuria）

2．白化癥（Albinism）

3．呆小癥（Cretinism）

4．酪氨酸代謝癥（Tyrosinosis）

5．黑酸尿癥（Alkaptonuria）第27頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（二）分子病直接作用于分子，多數(shù)與酶關系不大。1.血紅蛋白?。℉emoglobinpathy）遺傳學上測定由于血紅蛋白分子結構改變而引起血液學的異常，致有臨床上的特殊癥狀和血液化學上的異常，常出現(xiàn)明顯的貧血。2.特種蛋白合成異常性疾病此種疾病常因各系統(tǒng)異常而發(fā)生，在人體上研究有困難，需要制造動物模型。如糖尿病，為研究此病，必須手術切除動物的胰腺，或用四氧嘧啶破壞其胰島細胞。3.神經性疾病4.自身免疫性疾病第28頁,共37頁，2024年2月25日，星期天第八節(jié)帶病理模型性狀的突變株一.常用的突變品系（一）肌萎縮癥小鼠或稱肌失營養(yǎng)癥即后肢癱瘓小鼠（二）肥胖癥鼠（三）侏儒癥鼠或稱矮小畸形鼠（四）糖尿病鼠（五）骨骼硬化癥鼠(六)顯性斑點突變貧血鼠第29頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（七）白內障突變鼠（八）無脾突變鼠（九）灰色致死突變鼠（十）視網膜退化突變鼠（十一）淡化致死基因突變鼠（十二）針尾突變鼠（十三）少趾癥突變鼠（十四）高血壓突變型大鼠（十五）癲癇突變型大鼠第30頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二.其他突變品系

經過長期選育，還培育出很多其它突變品系動物，如無T細胞小鼠，無T、B細胞小鼠，無K細胞小鼠，無T、B、K細胞小鼠，無巨噬細胞小鼠，無毛大鼠，無毛豚鼠，無毛兔（但有胸腺）等突變品系動物，都已廣泛應用于腫瘤、免疫、造血等的研究。第31頁,共37頁，2024年2月25日，星期天第九節(jié)突變基因的特點一.小鼠突變基因的特點（一）神經系統(tǒng)（二）髓鞘異常（三）其它神經突變（四）耳、眼（五）肌肉、骨骼系統(tǒng)（六）血液、淋巴和免疫系統(tǒng)（七）胃腸道（八）泌尿系統(tǒng)（九）生殖系統(tǒng)第32頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二.大鼠突變基因的特點（一）代謝紊亂1.尿崩癥大鼠2.高血壓大鼠3.肥胖癥大鼠4.血膽紅素過多癥大鼠（二）皮膚和皮下組織（三）骨骼系統(tǒng)（四）造血系統(tǒng)（五）生殖、泌尿系統(tǒng)（六）眼睛第33頁,共37頁，2024年2月25日，星期天第十節(jié)無胸腺裸鼠特點及應用一.裸鼠的基本概念和發(fā)展情況

(一)