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第4章 实验动物遗传学控制及分类

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特性的实验动物,对同一刺激有时可引出不同质和量的差异反应。在生物医学研究领域,动物实验是一个常用的基本手段,要求实验结果准确、可靠、有规律、重复性好,从而得出正确结论。要达到这个目的,就要求实验动物有一致的反应性,必须对实验动物进行遗传控制,寻求群体在遗传上的稳定性,以求获得较好的实验再现性和群体代表性。

第一节 实验动物遗传学分类

常用哺乳类实验用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:脊椎动物门→哺乳动物纲→啮齿目→鼠科→大家鼠属→大家鼠种。

一、实验动物的种、品种和品系的概念

在动物分类学中,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)和品系(strain)。

1.种 是生物学分类的最基本单位,有生殖隔离的动物则是异种动物。

2.品种是种以下的进一步分类。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.品系在实验动物学中把基因高度纯合的动物称为品系动物。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。

在实验动物学中,品种、品系的概念超出了一般动物学分类的概念,习惯上把近交系动物称为品系,封闭群动物称为品种。因此,品种和品系才是实验动物分类的基本单位。实验动物品种、品系是经人工培育、繁殖和遗传限定,并且用于生物医学各项实验研究的动物,在同一物种中不同的品种和品系并不存在种间生殖隔离的天然屏障。

二、作为实验动物品种、品系的条件

作为实验动物的一个品种、品系应具备以下4个条件。

1.相似的外貌特征同一品种或品系具有相同的外貌特征,如毛色、体形大小等。但不同品种、品系的动物也有外貌相似的。

2.独特的生物学特性独特的生物学特性是一个品种、品系存在的基础。就白化小鼠而言多达几十个品系,但每个品系的生物学特性都有或多或少的差别。例如,C3H/He系经产鼠中高发乳腺肿瘤(80%),A系老年鼠多有肾脏病变,AKR系鼠自发淋巴细胞白血病(60%~90%),SHR大鼠为自发性高血压大鼠等。

3.稳定的遗传性能作为一个品种、品系,不仅要有相似的外貌特征,独特的生物学特性,更重要的是要有稳定的遗传性能,即在品种、品系自群繁殖时,能将其特性稳定地传给后代。换言之,就是一个品种、品系必须具有一定的育种价值。如果其生物学特性不能稳定地一代一代遗传下去,致使在繁殖过程中丢失或改变,就不能称为一个品种或品系。

4.共同的遗传来源和一定的遗传结构任何品种、品系都可追溯到其共同的祖先,并由此分支经选育而成,其遗传结构也应是独特的。例如,KM小鼠Glo-1位点为a型基因,为单一型;而NIH小鼠在该基因位点呈多态分布,a、b型基因频率分别为67%和33%。如果将上述2个品种建立遗传概貌就发现它们在基因构成上的差异,而品种内这种差异是有限的。

三、实验动物的遗传学分类

众所周知,并不是所有用于科学研究的动物都是实验动物,只有那些专门为实验研究而人工培育和繁殖,对其携带微生物和寄生虫进行控制、遗传背景明确、来源清楚的动物才称为实验动物。因此,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遗传限定性动物。

根据实验动物的遗传特点、基因纯合程度不同,传统遗传学上将实验动物分为3种:①近交系动物;②封闭群动物;③杂交一代动物(F1代)。

野生动物是未经遗传学控制而进行自然交配的动物,故不属于遗传分类体系。随着分子生物学技术的发展,利用新技术新方法可以得到一些特殊的动物,如转基因动物和克隆动物,这些动物在西方发达国家已实现商品化供应,被用于许多科学研究领域。这些动物与上述传统的动物在生物学特性上可能有所差异,故也未列入上述分类体系,如何归类还有待于实验动物工作者进一步探讨。每种动物在遗传学上,生物学特性和医学研究中的应用上各具特点,下面加以分别论述。

第二节 近交系动物

一、基本概念

近交系动物:经至少连续20代以上全同胞兄妹交配培育而成,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,该品系称为近交系动物。

(一)实验动物的近交

实验动物的近交(inbreeding)即近亲繁殖,是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,属于基因型分离交配。近交过程中,动物群体基因不断地分离、纯合,一部分变成纯合状态,固定在群体中,另一部分则被淘汰,连续20代全同胞兄妹交配后,近交系动物个体有98.6%的基因位点是纯合的,个体间的差异也几乎为零。近交是培育近交系动物的必须手段,通过近交使一个种群达到接近完全纯合程度,即所有同源染色体的相对位置都具有相同等位基因的状态。因此,通过全同胞兄妹或亲子交配可以较快获得近交品系动物。近交可以降低杂合性,可以将群体分离为不同的品系,然而近交的结果也必将出现近交衰退。

(二)近交后引起的变化

1.近交可以增加纯合性,降低杂合性自然界的动植物在遗传上一般都是杂合体,故最初培育近交系动物都是取源于杂种,动物的遗传纯度取决于交配动物之间遗传关系的远近。近交系动物通过长期高度近亲交配而建立。通过高度近亲交配后,动物的杂合性逐渐降低,遗传纯度逐渐增高,使各基因位点变为纯合子,使它们的表现型趋向一致性。

品系纯合的程度通常以近交系数(F)表示,所谓近交系数(coefficient of inbreeding)也就是在一个种系的个体中,2个等位基因具有相同来源的概率,通常以0~1之间的尺度来表示。F=0为完全杂合,F=1表示完全纯合。F值随近交繁殖连续的代数而递增,增加的比率决定于交配方式。根据Felconer(1960年)的研究,认为全同胞兄妹交配,近交前几代数值不恒定,如前4代近交系数上升率分别为28%、17%、20%和19%,以后每代上升率就恒定为19.1%。故Felconer提出一个便于计算的公式:

Fn=1-(1-△F)n

n表示近交代数,△F是每进一代的近交系数上升率。例如,繁殖了10代,△F为19%,代入公式,则F10=1-(1-0.19)10=1-0.8110=1-0.1216=0.8784=87.84%,表示全同胞兄妹交配到第10代时,基因纯合程度可达到87.84%,还有12.16%是杂合的。交配方式不同,其△F也各不相同,同胞兄妹交配△F为19.1%,同父异母交配11.0%,回交(亲子交配)19.1%,堂兄妹交配为8%。全同胞兄妹或亲子交配前20代的近交系数计算状况可。

2.近交可将群体分离为不同基因型的品系如A与a基因频率相同,但基因型分配变化,经过一定代数的全同胞兄妹交配,则不再有杂合子,而获得遗传稳定的AA与aa近交品系,全同胞兄妹或亲子交配连续20代以上就培育成近交系动物,为了保持该品系的遗传特点,必须继续近交,并不得因遗传突变或遗传漂移而丢失。

3.近交可引起近交衰退近亲交配所产生的后代常常会出现生长、成活、抗疾病、适应环境等能力的减退,这种现象称之为近交衰退。如何克服和解决这个问题,是培育近交系动物的关键所在。由于近交衰退的缘故,培育一个近交系动物时,近交几代后,有可能因生育或生活力低而断代;受近交衰退影响较小的后代有些可以维持下来,而另外的也可能最后被淘汰。也由于同样的原因,过去建立的某些近交系动物,现在只有某些亚系还仍然存在。

近交衰退发生的原因是多方面的,从遗传学的角度解释主要有两点。

(1)有害隐性基因的暴露一般病态的基因绝大多数都是隐性的,所以处于杂合状态时是不表现出病态或不利的性状。这些有害基因的作用可被显性的杂合子等位基因所掩盖,但经过一段近亲繁殖,纯合的基因(纯合子)比例渐渐增多,于是有害的隐性基因相遇成为纯合子而显出作用,出现了不利的性状,对个体的生长发育、生活和生育等产生明显的不利影响。例如,杂种动物所带有的不育的隐性基因往往被其显性的等位基因所掩盖,而不表达其不育的性状,但由于近交,动物的纯合性逐渐增高,不育的现象也就表现出来了。

(2)多基因平衡的破坏个体的发育受多个基因共同作用的影响,每个基因的作用效应微小。对环境适应较好的野生或杂交动物,由于自然选择的作用有利于保存那些适应能力较强的基因组合,具有平衡的多基因系统,近交往往会破坏这个平衡,造成个体发育的不稳定。

近交衰退现象在近交系动物培育过程中的最初若干世代中最容易表现出来,以后经过一定的人工选择,带有纯合有害基因的动物被逐渐淘汰,经过5~10代的培育繁殖,后代生育与生活力可以逐渐稳定,不再下降。

二、近交系动物的培育技术

(一)培育目标

培育目标分定向、不定向2种。定向是预先确定好要获得什么样的品系,然后有计划地进行培育,这种方法能在较短的时间里获得优良的品系。定向培育时有以细菌感受性为选育指标,如小鼠对沙门菌的感受性;也有采用遗传指标,如性成熟、初产日龄、妊娠间隔、产仔数、哺乳量及离乳时体重等。不定向培育是无意识的选择,预先没有设定想要培育具有哪些特点的新品系,只是人们按照近交系动物的培育方法让它繁殖,自然地把比较有价值的个体留下,去掉价值不大的个体,这样无意中起了选择的作用,这种选择过程是比较缓慢的,待纯化后回过头来做实验,测定其特性,最后确定其是否有使用价值。

(二)种鼠的选择

基础种群的选择如下。

1.从野生鼠中选择野生鼠可能具有实验小鼠所没有的未知遗传特性,但野生鼠需要经过一段时间驯化,有时人工繁殖困难,所有这种情况应加以考虑。

2.从杂交群中选择这种杂交群包括:近交系动物与近交系动物之间;近交系动物与远交系动物之间;远交系动物与远交系动物之间;野生鼠与远交群之间的各种类型的杂交。有可能通过交配而形成多种基因组合,从中选出具有一定特性的种鼠作为基础群。

3.引种如果其他实验室或保种单位有质量较好的基础种群,也可直接引种,这样较为简便易行。但引进时必须了解和掌握必要的资料,如家谱号及其历史来源、交配方式、近交代数、遗传组成、生物学特性等。

4.其他利用繁殖过程中,发生遗传突变的个体进行近交系动物培育。

(三)培育方法

(四)近交系动物培育成功的标志

近交系动物培育达到20代后,从理论上讲98.6%的基因位点都是纯合子,如进行品系内个体间异体皮肤移植,应获得成功(异体皮肤存活大于100天);通过一系列检测,各个基因位点都是纯合子。然后确定品系的遗传概貌,给品系进行命名。

三、近交系动物的亚系和支系

1.近交系动物的亚系(substrain)是指一个近交系动物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(即分支发生于F20到F40之间);②一个分支与其他分支分开繁殖超过100代(同一品系长期处于分离状态);③已发现一个分支与其他分支存在遗传差异。

产生这种差异的原因可能是基因突变、残留杂合基因或遗传污染(一个近交系动物与非本品系的动物杂交引起的遗传改变)。一般基代遗传背景越复杂,代数分支的越早,产生亚系的机会就越大。遗传污染常使近交系动物遗传组成发生较大变化,一旦发生遗传污染,通常要淘汰整个种群,有时已形成一个新的近交系动物,则应重新命名。

2.近交系动物的支系(subline)由于饲养环境的改变,或对动物进行人为的技术处置,可能对动物某些生物学特征产生影响(这些特征可能是遗传性的,也可能是非遗传性的),产生了不同的支系。

具体形成支系的情况有:①引种到另一实验室;②卵子移植;③奶母代乳;④人工喂养;⑤卵巢移植;⑥人工喂养加奶母代乳;⑦冷冻胚胎。

四、近交系动物的保种繁育

近交系动物的保种繁殖关系到品系生物学特性能否传代下去。人们饲养多个近交系动物就是为了利用各个品系所固有的生物学特性进行科学研究,如果在饲养过程中失去了这些特性,也就失去了饲养这些品系的意义。

选择近交系动物繁育方法的原则是保持近交系动物的同基因性及其基因纯合性。近交系动物的繁育体系包括基础群、血缘扩大群和生产群。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。

(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,如品系名称、近交代数、遗传基因特点及主要生物学特征等。引种的动物应来自近交系动物的基础群。

(二)基础群的维持

设基础群的目的,一是保持近交系动物自身的传代繁衍,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,动物不超过5~7代都应能追溯到一对共同祖先。

基础群繁殖方法有单线法、平行法和选优法。

1.单线法每代通常留3~5个兄妹对作为种鼠,但仅有一对向下传递,生产的种鼠个体均一,选择范围小,由于只有单线的后代,有断线的可能。

2.平行线法选3~5个兄妹对,每个兄妹对都选留一对作为下一代种鼠,一代代延续下去,选择范围大,线与线间不均一,易发生分化。

3.选优法选优法保留了上述2个方法的优点,克服2个方法中的缺点,是较好的保种方法。具体做法是,每代常有6~8个兄妹对,通常选择3对向下传递,系谱呈树枝状,向上追溯4~5代通常能找到一对共同祖先。

基础群一定要设动物个体记录卡,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、交配日期、生育记录和繁殖系谱。

血缘扩大群:目的为生产群提供种动物,繁育方法基本同基础群。

(三)生产群的繁殖

生产群的目的是生产供应实验用近交系动物,生产群种动物来自基础群或血缘扩大群。生产群动物一般采用随机交配方式进行繁殖,随机交配繁殖代数一般不应超过3代。英国实验动物中心采用的红绿灯生产体系已为世界上大多数国家所接受。以前曾认为随机交配3代对其生物学特性影响不大,仍认为是原来近交系动物,但目前普遍倾向于尽量减少随机交配的代数,因为这种品系内的随机交配将意味着低水平的遗传污染。

每个盒上必须有标签(白、绿、黄、红),白标签表示第1代,绿标签表示第2代,黄标签表示第3代,红标签表示第4代,红标签后不得留种再做繁殖用。

五、近交系动物的特征和应用

(一)近交系动物的特征

1.基因纯合性通过连续20代以上全同胞兄妹的近亲繁殖,基因已高度纯合化。纯合子在理论上接近最高点,基因位点已有98.6%以上完全纯合,仅有1%左右不纯合,因此近交系动物的基因是一致的,遗传组成亦相同。在一个近交品系内所有动物的各个基因位点都应该是纯合子,这样的个体与该品系中任何一个动物交配所产生的后代也应该是纯合子,在这些动物中没有暗藏的隐性基因(A/a)。

2.遗传稳定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。近交系动物在遗传上具有高度的稳定性,人为选择不会改变其基因型。如DBA品系已维持80多年,C57BL品系已维持了70多年,但至今仍与原品系极相似。近交系动物在遗传上是相当稳定的,遗传上的变异仅发生在少量残留杂合基因或基因突变上,而这种概率非常低。如果品系在被确认为近交系后坚持近交,同时辅以遗传监测,及时发现和清除遗传变异的动物,就可以保持近交系动物遗传稳定性。

3.同基因性是指一个近交系动物中所有个体在遗传上是同源的。由于基因高度纯合和基因型相当稳定,导致个体间极为相似,即同一品系内具有基本相同的遗传基因组成,也就是基因型相同。这种遗传上的均质性可采用组织移植方法来检测,也可用一只动物检测群体的基因型。

4.表现型的均一性表现型是基因在环境因素作用下表现出来的、可被直接观察到亲代的性状。在相同环境因素的作用下,由于遗传是均质的,所以其表现型是均一的,反应性是一致的。近交系动物的性状如肿瘤发病率、形态学特点、血型和组织型、对药物的反应、甚至行为的类型等都可高度遗传,均衡性一致远比远交系动物为强,因此可用较少量的近交系动物,达到统计需要的精密度。

5.个体性不同品系都具有不同的遗传基因组成和生物学特性,所以不同品系各有不同的特性。目前国际上公认的250个近交系小鼠,均各有明显的区别,有其不同的反应性和敏感性,如自发免疫病鼠、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。因此,选择近交系时,必须注意其是否适合各项研究设计的需要,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。

个体性从整个近交系动物来看,每个品系在遗传上都是独特的,这表明在相当广泛的特性上,有些品系可能自发一些疾病,成为研究人类疾病理想的模型。在某些情况下,品系间的差别显示在量上,而不是在质上,而这一点在研究上也非常有用。因为以此可在很多的近交系动物中筛选出对某些因子敏感和非敏感的品系以达到不同的实验目的。

6.可分辨性每个近交品系动物都具有自己独特的标准遗传概貌,研究工作者可定期进行检测,以识别所使用的近交品系动物是否可靠。方法有:生化标记基因法、皮肤移植法、毛色基因法和下颌骨测量法。如果掌握了这些方法,可以根据这些位点的分型轻而易举地将混合在一起的2个外貌近似的品系分辨出来。

7.分布的广泛性近交系动物一个个体就可携带整个品系的基因库,引种非常方便,所以许多近交系动物在国际上广泛分布,从而有可能在世界各国之间进行比较研究。这在理论上意味着不同地区、不同国家的科学家有可能去重复或验证已取得的理论和数据。但因环境变化可引起遗传变异,因此,环境条件应力求尽可能一致。如同一近交系的2只动物,一只吃完善的饲料,另一只吃营养不足的饲料,则二者可发生不同的变化。

8.资料可查性近交系动物的一个最有价值的特点是最常用的品系都具有相当数量的背景资料。由于近交系动物在培育和保种的过程中都有详细的记录,加之这些动物分布广泛,经常使用,目前已有相当数量的文献记载着各个品系的生物学特征,这些有关品系的特征、寿命和自发性疾病等资料,对研究工作选择品系是极为重要的,而且这些基本数据对于设计新的实验和解释所得结果提供了便利条件。

(二)近交系动物的应用

使用实验动物进行各项科学研究的一个关键问题,就是怎样使动物实验的结果准确、可靠、有规律性、重复性好,从而精确判定实验结果,得出正确结论。普通动物采用随机交配的繁殖方法,所生产的动物个体遗传差异大,必然影响实验结果的均一性,有时难以判定实验结果,根据近交系动物所具备的特点,已广泛应用于生物学、医学、药学等领域的研究。

1.相同的遗传基因组成和遗传特性与封闭群动物相比,近交系动物的个体之间具有相同的遗传基因组成和生物学特性,对实验反应极为一致。因此在实验中,只需使用少量的动物,就可得到非常有规律的实验结果,可以消除杂合遗传背景对实验结果的影响。

2.组织移植实验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.充分利用各个近交系动物固有的生物学特性每个近交系动物都有各自明显的生物学特点,如先天性畸形、高肿瘤发病率、对某些因子的敏感和耐受等,这些特点在医学研究领域中非常重要。

4.多个近交系动物使用因近交系动物各个品系具有独特的生物学特性,多个近交系动物同时使用不仅可分析不同遗传基因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。

六、近交系动物的新进展

1.重组近交系(recombinant inbreed strain,RI)动物由2个(无血缘关系的)近交系动物杂交后,得到F1代,分组分别经连续20代以上全同胞兄妹交配育成的近交系系列组动物,称为重组近交系动物。

在实际应用中,多个重组近交系动物组成一个系列,系列中每个品系都是独立的近交系动物,这个系列是一个相互关联的整体。为重组近交系动物提供亲代的2个近交系动物称为祖系。重组近交系动物既具有其双亲品系的特性,又具有重组后一组内每个重组近交系动物的特征。

重组近交系动物主要用于如下研究:①测试某个性状的遗传特点;②基因的连锁分析;③研究已知基因的多基因效应。

2.同源突变近交系动物一个近交系动物在某个基因位点上发生突变而分离出来的近交系亚系,它和原近交系动物只在一个指明基因位点上带有不同的等位基因,其他位点上的基因完全相同。

3.同源导入近交系(congenic inbreed strain)动物通过杂交-互交或回交等方式将一个目的基因导入到一个近交系动物而培育成新的近交系动物称为同源导入近交系动物,也称为“近交同类系”,简称IR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。

同源导入近交系动物与同源突变近交系动物的不同之处在于与原近交系动物相比较,前者是一个染色体片段的差异,后者是一个位点单个基因的差异。

4.分离近交系动物在近交系动物培育过程中,采用特定的交配方式,使一个或几个已知位点上的基因处于杂合状态,从而培育成分离近交系。

除一般近交系动物外,重组近交系动物、同源突变近交系动物、同源导入近交系动物、分离近交系动物等在遗传组成上都属于近交类型。

5.转基因动物(transgenic animal)是指通过实验手段将新的遗传物质导入到动物胚细胞中,并能稳定遗传,由此获得的动物称为转基因动物。

第三节 封闭群动物

一、基本概念

动物以群体方式生存,所谓群体实际上指的就是动物的一个种、一个亚种、一个品系所有成员之总和。在一个群体内部,个体之间遗传变异一般起因于等位基因的差异,而群体间的遗传变异则取决于其基因频率的差异。因此,基因频率决定了群体的遗传特性。

根据群体遗传学Hardy-Weinberg定律,当一个群体无限大时,在没有其他外来因素的影响下,这样一个随机交配的群体其基因频率总是保持平衡不变,也就是说,该群体遗传特性保持不变。

因此,对于一个只进行群体内随机交配的群体而言,虽然在群体内个体之间因等位基因不同而各具遗传特性(杂合性),但整个群体遗传特性却因基因频率代代不变而保持相对稳定,从而符合实验动物要求。这种既不以近交进行交配,也不引入任何外来血源,从而保持了群体的一般遗传特性,又具备杂合性,这样的群体称之为封闭群动物。

在这样的群体内,个体之间差异程度主要取决于其祖代来源,若祖代来自一般杂种动物,则个体差异较大,若来自近交系动物,则差异较小。

由于封闭群体本身的特点,加上客观上具有各种各样的相似存在形式,就使“封闭群”这个概念很混乱。有人叫“非近交系”或“非近交品系”(no-inbreed),甚至有人叫“远交系”或“远交动物”(outbreed animals)。实际上这些叫法并不是指真正的“封闭群”,而是指通常供应使用的、保持于各种饲养系统的非近交群体而已。特别是“远交”一词很容易使人理解为遗传学上的“异系交配”。因为“远交”在遗传学上是指遗传上不相关的动植物的杂交,或没有相近血缘关系的不同家系的2个个体的交配,甚至把不同种、不同变种的交配都看做是异系交配。而实验动物的封闭群,其个体之间并不是没有亲缘关系,相反是很亲近的或有一定的近交关系。所以封闭群不应叫成上述这些名称,它们之间更不能画等号。

ICLA在1963年和1964年曾规定:“不从外部进行引种的群体为封闭群”,这是最基本的。日本实验动物研究会于1973年又进一步规定:“5年以上不从外部引种,只在一定的群体中进行繁殖,为经常提供实验动物而进行生产的群体叫做封闭群”。

我国GB 14923-2001版《实验动物国家标准》把封闭群的定义表达为:以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个种群,在不从外部引入新的血源条件下,至少连续繁殖4代以上称为封闭群。

实际上对封闭群动物的全面理解应该包括封闭年限、群体大小及繁殖结构等。封闭群动物的关键是不从外部引进任何新的基因,同时也不让群内基因丢失,以保持封闭群动物一般遗传性和杂合性。而选择性交配或近交则会导致群内基因丢失和群体分化成若干不同遗传特性近交系小群体。

二、封闭群动物的分类

封闭群动物按其来源和遗传背景不同,可分为两大类:①来源于近交系动物的繁殖群及其子代,不用兄妹交配方式保种进行生产的实验动物;②来源于非近交系动物,不是以培育近交系动物为目的而生产的实验动物群。

来源于近交系的封闭群动物,虽然对繁殖群的大小不做特殊规定,但应采取在群体内不产生隔离状态的方法繁殖。但来源于非近交系的封闭群动物,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状态的方法繁殖。

上述2种封闭群动物,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、封闭群动物的应用

目前国内外实验动物的使用,以小鼠为例,大部分是近交系和封闭群,而从使用量上来看封闭群远远超过近交系。这是因为近交品系繁多,又不易大量生产,往往仅适用设备条件较好的研究机构或专门科技人员亲自保种使用,大大限制了其使用范围。而封闭群动物因为有杂合子并避免了近交,故能保持相当程度的杂合性,从而避免了近交衰退的出现。所以,其生活力、生育力都比近交系动物强,具有繁殖率高等遗传学的特点,因此封闭群动物可以大量生产,作为鉴定实验使用。这类动物在生物制品和药品的鉴定上,其反应稳定性好,特别是作为热原质试验的家兔更为明显。进行各种筛选性实验时,选用封闭群动物有一定优点,因为在封闭群动物中有的可能有近亲关系,有的可能没有,从而保持了一定的遗传差异。因而对各种刺激的反应有强一些的,也有弱一些的,但其平均的反应性有一定稳定性,故要观察筛选某一药物的初步疗效时,封闭群动物就可以反映综合的平均疗效。

然而,对于封闭群动物的研究,无论在理论上还是实践上,无论在国内或国外,都落后于近交系动物。其原因在于封闭群是属于群体遗传学理论范畴,不仅群体遗传学本身产生较晚,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几乎都只限于小鼠和大鼠,而且报道也甚少。

目前,国内常用的封闭群动物有:昆明(KM)小鼠、NIH小鼠、Wistar大鼠、SD大鼠、青紫蓝兔、新西兰兔等,尤其是昆明小鼠(KM),是目前国内使用最多的实验动物。

四、封闭群动物的培育方法及注意事项

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。封闭群动物的培育方法较为简单,只要不引进新品种,让其自行繁殖就可以,当然要避免近亲繁殖。但是长期保持一个封闭群就必须要控制各种条件,采取一定的措施。保持封闭群的主要目的是为了减少群体内的遗传变异,使整个群体的性状、生物学特征能持续稳定,而且避免性质不同(变异)的个体或小群体出现。

培育繁殖时应注意下列问题:①群体封闭的年限;②防止出现群体内隔离状态;③“群体有效大小”应保持在50只以上;④不要用人为淘汰的方式选种。

“群体有效大小”与群体近交系数上升率之间的关系,也就是说只要进行随机交配,两者之间的关系可用下列公式计算:

△F=1/2Ne

△F:近交系数的上升率。Ne:群体的有效大小。

国际实验动物委员会规定封闭群每代近交系数增加不得超过1%,由△F=1/2Ne得到小型啮齿类封闭群每代动物数量不能少于25对。

五、封闭群动物的交配方式

主要介绍来源于非近交系封闭群动物的交配方式。在保持封闭群时,须注意两点,第一是在群体中防止产生小群体(分化);第二是不应改变封闭群特有的杂合性。为此,决不能进行近亲交配。采用随机交配的繁育体系,要求这个繁育体系能保持严格的家系记录并最大限度地避免动物近交,每代近交系数上升不超过1%。

常用交配方法有:①随机数表配对法,将断奶后的小鼠编号,按随机数表组成配对繁殖;②分组交配法;③循环配对法。

第四节 杂交一代动物

一、基本概念

杂交一代动物(hybrid strain),即根据科学研究的需要,有计划将2个不同近交系动物之间进行交配所获得的第一代动物,称之为杂交一代动物,简称F1动物。

必须指出,实验动物F1与一般遗传学上所谓的F1不大一样。一般遗传学上的F1是杂种,其个体之间差异很大,因为其亲本本身是杂种。但是实验动物F1,它们个体之间却很均一,从遗传型上看是异型接合体,但个体与个体之间都杂得一样,这是由于它们的2个亲本本身是纯系。所以,实验动物的F1虽然遗传型是杂合的,但个体间的遗传型与表现型是一致的,适合实验研究用,并能获得正确的实验结果。如果要生产杂交一代动物,必须维持2个亲本近交系动物的繁育体系。

2个用于生产杂交一代动物的近交系称为亲本品系,提供雌性动物的近交系称为母系,提供雄性动物的近交系称为父系,杂交一代的遗传组成均等地来自2个亲本品系,即每个基因位点上的2个等位基因分别来自母系和父系。如果亲本品系之间某个基因位点上的基因相同,则杂交一代在这个位点上就为纯合基因,相反,如果不相同则为杂合基因,所以杂交一代个体的基因位点既有纯合又有杂合。杂交一代动物个体在遗传型上和表现型上是高度一致的。同时,由于杂交优势,杂交一代动物与近交系动物相比具有较强的生命力。

在杂交一代动物生产中必须强调2个亲本品系的性别,因为同样2个近交系亲本,通过父系和母系对调,可产生2种不同的杂交一代动物。如:

这是因为乳腺癌因子可通过母乳传递给后代。

这种差异的主要原因是:由于父系不同,2种杂交一代动物的雄性Y染色体不同;母体环境的不同,包括细胞质成分、子宫环境和母乳等。

F1动物的生产比较简单,采用2个近交系动物进行杂交而得。将2个基因型不同的近交系动物作为亲代,互相交配所产生的子一代即可形成F1动物。确切地说,杂交一代动物并不是一个品系,因为本身不能进一步繁殖而保持遗传组成不变。杂交一代动物带有许多杂合位点,进一步交配繁殖杂种2代(F2代)就会出现遗传分离和基因重组,个体间的一致性也就随之消失。因此,F1动物不具备育种功能,只能用于实验。例如,C57BL品系小鼠毛色基因为隐性基因(a),被毛呈黑色;C3H品系小鼠基因为显性基因(A),被毛呈野鼠色。这两者均为纯合子,相互杂交后,F1基因型和表现型均一致,但到子二代(F2)时,会发生遗传上的性状分离,因此F1动物不能再进行繁殖。

二、杂交F1动物的优点

近交系动物在遗传上是均质的,故可获得精确度很高的实验结果,在生物医学研究中具有重要价值。为什么还要繁殖由2个不同近交系进行杂交所得的F1动物呢?这是因为近交系动物与杂种动物相比,生命力、对疾病的抵抗力以及对慢性实验的耐受性等都较差,对环境变异的适应能力也较差,而且也较难繁殖和饲养。一般设备条件下,如果要进行慢性实验,需要长期观察,假如动物半途死亡,则实验就不能取得预期的结果。反之,F1动物由于表现出杂交优势,就多少克服一些近交系动物的缺点,对长期实验的耐受性较好,而且对环境因素所引起变异的可能性也较近交系动物小。因此,F1动物与近交系动物一样,它们具有遗传均一性,但生命力强,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F1动物具有以下优点:①具有杂交优势,生命力强,适应性和抗病力强,繁殖旺盛等优点,很大程度上可以克服因近交繁殖所引起的近交衰退现象;②具有近交系动物基本相似的遗传均质性。虽然它的基因不是纯合子,但基因型是整齐一致,表现型也一致,因此它具有近交系动物的特点;③对各种实验结果重复性好;④具有亲代双亲的特点;⑤国际上分布广,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。

三、杂交F1动物在生物医学研究中的应用

由于F1动物具有与近交系动物基本相同的遗传均质性,又克服了近交系动物因近交繁殖所引起的近交衰退,所以受到科学工作者的欢迎,在生物医学研究中得到广泛应用。特别是在以下研究领域中用得更多。

1.干细胞的研究外周血中的干细胞是组织学研究中的老问题,大部分人认为大淋巴细胞或原淋巴细胞相当于造血干细胞。但在某些动物中,尽管在外周循环中发现有大淋巴细胞,偶尔有原淋巴细胞,一般也不认为有干细胞的存在。根据目前的研究,可清楚地表明,来自F1小鼠正常的外周血的白细胞能够在受到致死性照射的父母或非常接近的同种动物中种植和繁殖,使动物存活和产生供体型的淋巴细胞、粒细胞和红细胞,这证明小鼠外周血中存在干细胞。因此,F1动物是研究外周血中干细胞的重要实验材料。

2.移植免疫的研究F1动物是进行移植物抗宿主反应(graft versus host reaction,简称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。如CBA小鼠亲代脾脏细胞经一定培养液孵育后注入CD F1(DBA/2×CBA)小鼠的脚掌,对侧作为对照,如CBA亲代小鼠免疫活性细胞去除干净时,则将不产生移植物抗宿主反应,否则相反。也可采用C57BL/6脾脏细胞悬液经一定培养液孵育后注入BC F1(CBA×C57BL/6)小鼠腹腔,观察脾/体比值,或用2个月龄DBA/2小鼠脾细胞经一定培养液孵育后注入CD F1(DBA/2×CBA)小鼠腹腔,测定其死亡率,鉴定免疫活性细胞的去除情况。

3.细胞动力学研究如选用BC F1(CBA×C57BL/6)小鼠做小肠隐窝细胞繁殖周期实验;选用CD F1(DBA/2×CBA)小鼠做小肠隐窝细胞剂量存活曲线;选用DB F1(C57BL/6J×DBA/2)受体小鼠观察移植不同数量的同种正常骨髓细胞与脾脏表面生成的脾结节数之间的关系等。

4.单克隆抗体研究杂交瘤合成单克隆抗体是近年来生物医学中一项重大的突破。采用的小鼠骨髓瘤细胞系,一般来自BALB/c品系小鼠,由此获得的杂交瘤细胞注入该小鼠腹腔后,即可生长肿瘤,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。英国目前大多采用BALB/c和CBA杂交F1代小鼠做单克隆抗体研究,比单独用BALB/c小鼠要好,其F1代小鼠脾脏比同日龄BALB/c小鼠脾脏要大。

四、杂交F1动物系组选择和组合形式

1.系组选择F1动物品质的好坏完全取决于其亲代特点,因此选择系组做杂交组合时应考虑以下条件:①其遗传特性能表现出杂交优势,系组合力强的品系;②具有实验研究所要求的特征品系;③2个品系间,具有较强的亲和力和较少的异质差异;④通过对比观察选出最理想的杂合组合。

2.组合形式只有选择具有这些条件的品系进行杂交,才能使其遗传变异控制在最小程度。因此在决定杂交组合之前,一定通过不同杂交组合的对比观察,从中选出最理想的杂交品系组合,作为大量繁殖杂交F1动物的双亲,这是进行杂交F1动物繁殖的重要条件。

五、杂交F1动物的交配方式

繁殖杂交F1动物的目的,是为了能在一定时间内提供较大量的遗传均一的实验动物,因此交配方式最好采用循环交配或定期交配进行生产。这种交配方式,可使90%~95%的小鼠在同居后第一个发情期怀孕,因此各胎生产周期比较集中,提供数量较多,体重和年龄较为接近,是比较科学的交配方式。

六、国际上常用的杂交F1动物

1.AKD2F1AKR×DBA/2.

2.BA2CF1C57BL×A2G。

3.BCF1C57BL×BALB/c。

4.BCBAF1C57BL×CBA。

5.BC3F1C57BL×C3H。

6.B6AF1C57BL/6×A。

7.B6D1F1C57BL/6×DBA/1.

8.CAF1BALB/c×A。

9.CAKF1BALB/c×AKR。

10.CB6F1BALB/c×C57BL/6.

11.CD2F1BALB/c×DBA/2.

12.C3BF1C3H×C57BL。

13.C3D2F1C3H×DBA/2.

第五节 实验动物的命名

一个标准的命名规则对实验动物的研究价值和使用价值具有重要意义。一个品系只有一个名字,不同的人在不同的时间不同的地点才可能用于同一动物实验,他们的结果才能在不同的时间、空间和研究者之间进行比较,这样才能使实验动物有它真正的价值。近交品系动物的命名,国际上已有统一规定,由国际实验动物协会(ICLA)负责,自1952年以来,近交系小鼠标准命名委员会对承认的近交系小鼠每4年公布一次,1984年第八次公布了250个品系,其中包括各个品系的历史、来源、独特的生物学特性介绍,遗传背景、基因组成、缩写符号及其相应品系的标准命名等。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。国际小鼠标准化遗传命名委员会(International Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Mice)制定小鼠命名法;国际大鼠遗传命名委员会(Rat Genome and Nomenclature Committee)制定大鼠命名法。其他实验动物命名参照大、小鼠命名法进行命名。

一、近交系动物的命名

近交系动物国际命名的规则是根据动物的来源、历史和培育过程而命名的,用一系列的字母及数字来表示。

1.用一个或几个大写英文字母表示如A、AKR、DBA、NZB、BALB等。

2.大写英文字母加数字来表示如C3H、C57BL、C57BR等。

3.非正规的命名如果已广泛为国际所共知者,则可保留沿用,如“129”、“101”、“615”等。

4.近交代数表示一般是在品系符号后括号里写上代数,并在代数前加写“F”(Filial的缩写),例如A(F78)。如果由于资料不全,可以写上已知代数,在代数前面加问号,如AKR(F?+10)如系从其他实验室引入的近交系或亚系,又经自己实验室若干代的繁殖,其近交代数的表示方法是在F符号后,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),即表示此亚系是73代时引入的,又经自己培育了26代。

二、亚系动物的命名

在原品系名称的后面加一条斜线(/),再在斜线后标上适当的亚系符号。亚系符号如下。

1.用研究人员或研究机构名称的缩写英文字母第一个字母须大写,随后字母要小写。如A/He,这里He是人名Heston的缩写,即美国国立肿瘤研究所W·E·Heston博士,A/He可称为A系的Heston亚系;又如A/J,J为美国著名的肿瘤研究机构Jackson实验室名称的缩写。

2.老亚系中出现新亚系即当一个亚系从一地方迁移到另一个地方,即被另外一个人培育而成新的亚系时,最好老名称也保留,可在老亚系符号后面加一新亚系符号。如C3H 是小鼠乳腺癌高发品系,现在世界上至少已有4个大的亚系;①C3H/St;②C3H/An;③C3H/B;④C3H/He。现已证实这些亚系之间虽然都是由C3H来的,但已发生了重要的变异,有实验指出C3H亚系间对于病毒诱发白血病的敏感性差异明显,C3H/B有18.4%产生白血病,而C3H/He小鼠只有1.2%产生白血病。

3.用阿拉伯数或小写英文字母作为亚系的符号①用阿拉伯数字表示:一般用于一个品系或亚系分离形成2个亚系或2个新亚系,并仍在同一个实验室饲养,可在原品系符号后加一斜线,用数字作为亚系符号。如A/HeCrgl/1及A/HeCrgl/2,这是美国加利福尼亚大学癌肿研究遗传实验室在同一研究室里形成的2个亚系,以1和2为新亚系的区分,当然也可写成A/Crgl/1和A/Crgl/2;②用小写英文字母表示:BALB/c。

三、支系动物的命名

(一)保存在不同地方的支系命名

保存在不同地方的支系命名是在品系或亚系名称后加一斜线(/),再加上保持者名称缩写。例如:C57BL/6J/Lac表示由英国实验动物中心(Lac)保持的C57BL/6J近交系的支系。

(二)某品系携带(自然感染或人工植入)或去除(代乳等)某种垂直感染的病毒

在有必要指明的情况下,可用下面方法表示:在品系名称后加一横线,以大写英文字母标明病毒名称,最后加上一个“+”或“-”的符号,分别表示植入或去除。例如:C3H/HeN-MTV+,表示将纯化的小鼠胸腺病毒接种于剖腹手术取得的C3H/HeN品系的幼鼠。

(三)经人为技术处置形成的支系

经人为技术处置形成的支系应在品系的名称后附加一个小写英文字母表明处理方式。具体的符号是:①e表示卵子移植;②f表示奶母代乳;③h表示人工喂养;④o表示卵巢移植;⑤fh表示人工喂养加奶母代乳;⑥p表示冷冻胚胎。

1.代乳(foster nursing)亚系以“f”作为符号,写于原品系名之后。如C3Hf表示这个C3H是通过代乳养大的亚系。还可写得更清楚,把寄奶雌鼠的品系名也写在f之后,如C3HfC57BL,或缩写成C3HfB,即表示C3H是由C57BL代乳的。

2.受精卵转输(egg transfer)或卵巢移植(ovary transplant)用“e”或“o”(即eggs或ovary第一个字母)符号表示。如AeB,即A的受精卵转输到C57BL母鼠的子宫。

3.冰冻保存

(1)凡冰冻保存的品系,即在品系标准命名符号之后加小写英文字母“p”,即preservation by freezing(冰冻保存)。

(2)若冻存胚胎移植到同一品系母鼠子宫内代育时则命名符号不需改变。例如:C57BL/6p 即指C57BL/6的冻存卵移植到C57BL/6母鼠子宫内代育。

(3)如果冻存胚胎移植到不同品系母鼠的子宫时,应在被代育品系标准命名符号后面加上e,例如:C57BL/6peCBA/H是指C57BL/6的冻存受精卵移植到CBA/H母鼠的子宫里(其中的H是指Har Weu亚系的符号)。

(4)亚系符号中应表示出冻存的人或实验室符号,其人名、单位名可接着写,如C57BL/6peCAB/HBy,其By即表示此品系是由D·W·Bailey冰冻的。

(5)近交代数、冰冻保存与解冻年份加在p后面的括号内,冰冻前后代数写在括号外左右两侧。如F37+(p1975-1977)+F16,是指1975年近交繁殖达37代时做冰冻保存,到1977年解冻,自解冻后又进行近交繁殖达16代。如果冰冻与解冻是由不同的人或单位所做,则可以在括号里说明,如(p175By-1977H),是指1975年由D·W·Bailey冻存,到1977年由Harwell解冻。

4.近交品系动物综合表示方法DBA/1fLACA/LAC:DBA表示小鼠近交品系的名称;“1”表示亚系;f表示代乳;LACA表示代乳母鼠的品系名称;LAC表示培育单位代号。

上述一串符号初看起来很复杂,但只要按上述介绍的命名规则细加分析,就很容易看明白,这是由英国实验动物中心(LACA)用自己培育的LACA小鼠代乳而培育的DBA/1小鼠。有这样的命名法,大家就可以清楚地知道这些的近交系动物的来源、历史和培育经过。

四、重组近交系动物的命名

2个亲代品系名字的缩写中间加一个大写且不留有空间的。由相同双亲交配育成的同一系列中不同的近交系可在其后加连字符和数字表示。例如:AKR和C57BL/10杂交培养出来的一系列近交系可命名为AKB-1、AKB-2、AKB-3等。

五、同源突变近交系动物的命名

在品系(亚系)的名称之后加连字符和突变基因符号(斜体),如C57BL/6J-bg表示C57BL/6J携带bg突变基因。当突变基因处于杂合子状态时,符号中应包括一个正号来指示,如C57BL/6J-bg/+。同源突变近交系的代数用M表示,如C57BL/6J-bg(F58+M+F20)表示C57BL/6J第58代突变,然后又进行了20代近交。

六、同源导入近交系动物的命名

命名是在背景品系的全名或缩写符号后,加某些符号,有下面几种情况。

1.一个圆点和一个供体品系符号的缩写,然后加连字符与目的基因符号例如:B10·129-H-2b,表示以C57BL/10(=B10)为遗传背景的品系,导入129品系上的等位基因H-2b。

2.如果用同样的供体做几次导入,用括号里的数字或字母来区分导入的次数例如:B10·129(12M)-H-2b,表示背景品系是B10,第12次导入了129品系的H-2b等位基因。

3.供体品系不是近交系供体品系不是近交系,或遗传的差异是复杂的,或这个品系已广泛使用而众所周知时,可使用稍微不完整的符号,如BALB/c-nu/+表示携带杂合nu基因的BALB/c品系。

七、分离近交系动物的命名

其命名法与同源突变系相似,品系符号后是连字符加杂合位点的基因符号。例如:DW-dw/+表示DW品系在dw位点是杂合的。分离近交系的代数可以在品系名称后的括号内加FH和数字表示。例如:DW-dw/+(FH27)表示保持dw/+位点杂合的兄妹交配27代。

八、封闭群动物的命名

1.一般以2~4个大写英文字母命名如NIH小鼠、KM小鼠。

2.种群保持者名称种群保持者名称为1~4个英文字母的缩写,首字母大写,其余小写。如N:NIH表示美国卫生研究院(N)保存的NIH小鼠。

3.由于历史原因已广泛使用的封闭群动物,沿用其原来的名称如Wistar大鼠、SD大鼠、New Zealand兔。

4.突变种的命名是在封闭群命名的基础上加上突变基因的符号,用连字符相连,基因符号用斜体字。如:N:NIH-nu/nu表示由美国国立卫生研究院保存的,带有纯合裸基因的NIH小鼠。Lac:LACA-Hh/+表示英国实验动物中心保存的带有杂合半肢畸形基因的LACA小鼠。

九、杂交F1动物的命名

F1动物的命名方法主要是标明杂交亲本的性别与其品系名称,习惯上雌本先写,雄本随其后,二者之间以大写英文字母“X”相连表示杂交。将以上部分用括号括起,再在其后标明杂交如F1等。对品系或种群的名称可使用通用的缩写名称,例如:(C57BL/6XDBA/2)F1=B6D2F1

第六节 实验动物遗传监测

培育实验动物是为了获得遗传上高度稳定的动物,使动物经受相同的实验处理后,能获得有很高的重复性,较强的敏感性和较一致反应性的实验结果。如果实验动物的遗传特征发生了变异,其对实验结果的反应性也发生变化,就没有可比性。要保持实验动物的遗传质量稳定,就需要科学的遗传管理和定期的遗传监测。

所谓遗传监测,就是通过形态学、免疫学和生物化学等方法来测定动物品系的遗传组成是否发生变化。尽管在实验动物的培育、维持和生产过程中采取了许多严格的控制手段,但还是存在许多导致动物品系发生遗传改变的因素。遗传上的变化导致实验动物某些原有特性的改变,影响实验结果,浪费研究者的时间、人力、财力,甚至会影响到个人荣誉。所以定期的遗传监测就显得尤为重要。目前仅实验小鼠、大鼠具有系统的、成熟的监测方法,其他实验动物的监测方法还在进一步研究探索之中。

一、近交系动物的遗传监测

对于近交系动物来说,发生遗传改变的主要原因有遗传污染、遗传漂变和突变等。在实际工作中,遗传污染是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错误交配所致。遗传漂变是指一个品系动物基因型在饲养过程中可能发生的随机改变,这种改变多由于近交系动物残留杂合基因分离,造成了亚系的形成。突变是由于动物基因组中某个核甘酸残基的置换、缺失或插入,引起一个等位基因的改变。突变在哺乳类动物中的频率为10-5.下面简要介绍几种常见的近交系小鼠、大鼠遗传监测方法。

1.生化标记基因检测小鼠和大鼠有相当多的同工酶和同种异构蛋白表现出多态性,显示出支配这些酶和蛋白质的基因多态性。选择一些在品系间具有多态性的同工酶和异构蛋白作为生化标记,它们的基因即为生化标记基因。近交系小鼠选择13个生化位点,近交系大鼠选择7个生化位点,作为遗传检测的生化标记基因。

2.免疫遗传学标记基因监测常用的免疫学标记基因监测方法主要有:皮肤移植,红细胞凝集试验、微量细胞毒性试验和免疫双扩散法。主要用于检查红细胞表面抗原,组织相容性抗原和淋巴细胞表面抗原等。

3.形态学遗传标记基因监测通常作为小鼠遗传监测的形态学遗传标记主要是毛色基因位点。控制和影响小鼠毛色的基因种类很多,选择其中决定小鼠毛色特征的5个主要基因位点,作为毛色基因的测试位点,它们是a、b、c、d、s。

近年来,随着分子生物学的飞速发展,一些先进的技术被应用在遗传监测中,可直接监测出DNA水平的遗传变化。它们是限制性片断多态技术、简单序列多态技术和DNA指纹技术。

二、封闭群动物的遗传监测

就每个个体来看,封闭群动物个体之间的遗传差异是比较大的,但就整个群体来说,一个封闭群具有区别于别的封闭群的独特的遗传和生物学特性,这是群体的特性,不是个体动物能反映出来的。所以对封闭群动物的遗传监测,是以统计数据为基础,对群体是否发生遗传改变做出判断。

一般从以下几个方面对封闭群动物进行遗传监测:①群体的形态学观察,如毛色、体重、体形、下颌骨测量、干物质重和脂肪比等;②繁殖性能,如离乳率、产仔率、仔鼠发育和胎间隔等;③血液学参数,如白细胞计数、红细胞计数、血红蛋白含量和血细胞比容等;④生化和免疫学位点的检测,计算各位点基因型频率和基因频率。

上述这4项监测数据可看做是封闭群动物的遗传概貌。每次监测抽样数量要具有统计学意义,监测数据要进行统计学分析,来确定一个封闭群的遗传状况。

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