<一>實驗動物遺傳學概念

實驗動物遺傳是本學科的重要內容，它主要是揭示并按需要改變和維持實驗動物特定的遺傳結構，從而減少或避免遺傳因素對實驗結果的干擾，甚至通過改變實驗動物的遺傳結構，使某些特定實驗能順利開展。要求實驗動物來源清楚，遺傳背景明確。很多生命科學的研究，要求實驗動物的遺傳結構有較高的同一性、穩定性和純合度。這就提出了實驗動物的遺傳質量和監測的問題。目前，實驗動物就其遺傳結構、同一性和純合度等方面，已培育出眾多不同品種和品系的動物，如近交系、突變系、封閉群等等。上世紀50年代，學術界確認了實驗動物遺傳的基因型、表現型和演出型的關系模式（圖）。

動物的基因型（染色體、基因、DNA及其構象）在發育環境的作用下，產生某種表現型（蛋白質、新陳代謝特征和動物形態），在周圍（生活）環境的作用下，則導致不同的演出型（即生物反應現象)的產生。

現在我們可見的各種實驗動物的生物學特性，只是它們遺傳演出型的表現。要獲得穩定的、可重復的演出型，應對動物自身（遺傳繁育、性別、年齡等）和環境條件（氣候、理化因子、營養和微生物等）加以控制并經常監測。人們通過這些控制和監測，培育出遺傳結構（即從基因型到演出型）符合各種實驗研究需要的實驗動物，并用遺傳控制和監測的手段予以維持，使實驗動物具有較高的遺傳質量，從而保證動物實驗的準確性和科學性。

<二>近交系動物

近交系的培育及其特點

實驗動物在兄妹交配20代以上,又可以追溯到一對共同親代的，有時也可以親子交配,并需與年輕一方的親代交配，而形成的品系，一般稱之為近交系。目前，主要是在大鼠和小鼠中育成近交系的品系。

近交系動物主要有如下的特點：

基因純合性，在一個近交系內的所有動物的基因位點都應當是純合子，在本品系內任何個體交配的后代也應當是純合子，即基因型一致，遺傳特性相同。從理論上說，這些動物是不應有暗藏的隱性基因的，用近交系動物做實驗時，不會因為隱性基因的暴露而影響實驗結果的一致性。

遺傳物質同源性，是指同一個近交系中的所有個體在遺傳上是同源的，可追溯到一對共同的祖先。同一品系內的個體間的皮膚或腫瘤移植不會被當作異己來排斥，各個體間的基因位點，及位點的分型是完全一致的。

表現型的一致性，由于上述的特點，近交系動物任何可遺傳的體征都應是一致的，如生理、生化以及組織學、形態學上的特征（毛色、體重等），甚至行為的類型都趨于一致。如果說，在個體間有時會出現一些差異，也只可能是后天環境不同一而造成的。這一特點保證了動物實驗數據在統計學上的意義。

遺傳穩定性和反應敏感性，近交系是由近親交配20代以上育成的，遺傳性是穩定的。近交系被確認后，只要堅持近交，并不斷監測，基因變異的機率是很低的。由于近交系動物的遺傳是高度純合的，對外部各種因素（包括試驗因子）的影響，反應高度敏感。這類動物有如高精密度的天平，外界微小的變化，天平就會擺動。

遺傳特征的可辯別性，在同一近交系中，不應存在遺傳多態現象。在絕大多數近交系中主要的遺傳位點已有了分型，通過遺傳檢測可以對動物的品系進行辯認，有利于對品系遺傳純合性的維持。

此外，各個近交系都有各自的遺傳獨特性，并且各種近交系在各國實驗室已被廣泛地采用。因而，可以根據實驗的需要，利有它們各自獨特的遺傳特性，實驗動物結果也可以類比和交流。

近交系的類型和命名

近交系育成后，由于機率很低的基因突變、環境因素的改變，或由人工有目的的培育，可形成近交系中的亞系和支系。為了建立各種人類疾病的動物模型，為了適應各種科學實驗的特殊需要，人們用近交系的培育方法，培育出特殊類型的近交品系。

目前，已育成有眾多特殊類型的近交系：

同源近交系，目前有兩種，一是具有特定突變基因的動物，與一已知近交系反復交配數代，除突變基因外，其他的基因組成與已知近交系相同，稱之為同源突變近交系;二是將某一特定基因導入某一近交系中，除導入的基因外，其他基因組成與該近交系相同，稱之為同源導入近交系。

分離或重組近交系，由兩個無親緣的近交系動物交配，后代進行親子交配，使基因群可能出現分離或重組，前者稱為分離近交系，后者稱為重組近交系。

遺傳工程產生的新型品系，使用細胞嵌合技術，雌核發育技術等遺傳工程技術，可以培育出一些有特殊用途的新型品系。如使兩個不同近交系的早期胚胎粘合，形成嵌合胚胎，經胚胎移植產出后代，稱為嵌合體小鼠。又如，用兩個不同的近交系交配，產出的早期受精卵，取出雄性原核，使雌性原核加倍為二倍體，然后用胚胎移植技術產出后代。被稱為單親純合雙倍體動物，具有母本的純合性狀。

近交系的命名國際上已經規范，是根據動物的來源、培育經過等，以字母和數字來表示。品系的名稱用大寫英文字母表示并列在前邊，也有用數字作品系代碼。如：A、CBA、C3H或615、129等。品系名稱后有/的，表示是這一品系的亞系，一般在/后標有亞系的代碼、育成人或機構的縮寫，如，A/N、A/He等。有些還標上培育的方法，如，代乳（f),卵移植（e)等。DBA/1fLACA/Lac，DBA為該近交系的名稱，1為亞系代碼，f表示代乳，LACA是代乳母鼠的品系名稱，Lacd是培育單位---英國實驗動物中心。

近交系的應用

由于近交系具有良好的、適合實驗要求的遺傳特性，被用在眾多的實驗領域，而且可減少每批次實驗的動物用量，容易獲得有統計學意義的實驗數據。它們是胚胎學、生理學、遺傳學研究的理想材料，也用于藥效試驗、安全評價等的動物實驗。進行組織或腫瘤移植實驗時，制作某些有遺傳因素的人類疾病的動物模型時，近交系是必不可少的材料。

<三>封閉群動物

封閉群動物的培育

在不從外部引入新血緣的條件下，以非近親交配的方式，至少連續繁殖4代以上的一個種群動物，可稱之為封閉群動物。如，昆明小鼠、SD大鼠等。培育封閉群實驗動物的關鍵是至少5年內不從外部引入任何新的基因，同時群體內作隨機交配，不讓群體內原有基因丟失，以保持群體內的一定雜合性，同時使群體的遺傳性相對穩定。

封閉群動物個體間差異的大小，取決于祖代的來源。若來源于近交系的繁殖群，但群內不按兄妹近親交配，而用隨機交配的方式保種并繁殖生產;另一類是來源于非近交系動物群體，前者個體間差異?。笳卟鉅齏?。

由于封閉群動物培育，長期不引入新的血緣，雖然群內作隨機交配繁殖，但“近親系數”仍會逐漸上升，為了防止“近親系數”上升過快，要求群體數量不能過?。適笛槎錕蒲被峁娑?，封閉群動物每代的“近交系數”遞增不能超過1%，要求群體內具有生殖力的所有個體都能自由參與交配繁殖，符合有效群體的要求。

特點及其應用

封閉群動物在遺傳上具有一定的雜合性，因而這類動物繁殖力高，適應能力強，保種及繁殖生產的成本較低，應用范圍廣。與近交系相比，封閉群動物的個體在遺傳上仍存在相當的差異，因此實驗的可重復性，及反應的一致性就不如近交系動物。但是，封閉群動物在實驗中，卻有比近交系更接近自然種群反應的特點。所以在實際中，封閉群動物被廣泛地應用于教學、預實驗、一般的藥物初篩、以及毒性、安全性評價試驗之中。

<四>突變系動物

由自然突變，或經人工誘導，使動物正常染色體上的基因發生突變，動物表現出某種遺傳缺陷，或某種特異的遺傳性狀的動物被稱為突變系動物。如，裸鼠、糖尿病大鼠等。

在細胞學上可見的染色體數目或形態發生改變的，稱為染色體畸變;另一種是在細胞學上觀察不到的基因突變或點突變。在習慣上，突變系動物主要是指發生后一種的變異的動物。遺傳物質發生突變，主要有如下幾種情況：

可見突變，動物發生了可由肉眼觀察到的變異。如，基本沒有被毛及胸腺發育不全的裸小鼠、裸大鼠等。

生化突變，動物的某一生化功能發生改變，甚至喪失。如嚴重聯合免疫缺陷小鼠。

致死性或條件致死性突變，致死性突變有顯性和隱性兩種，如鐮狀紅細胞貧血癥就是隱性致死性突變。也有一些致死性突變，在某種條件下動物可以存活，缺乏這種條件動物則會致死。

突變系動物主要應用于：

遺傳機制的研究，如作染色體的基因定位等;

人類疾病的動物模型，是這類型動物的最主要的應用領域。有些突變使動物的免疫系統功能改變，有的使內分泌系統、心血管系統功能發生改變。從而為醫學生物學研究，提供了在實驗動物身上復制各種人類疾病并加以研究的可能。

突變系動物還可以用于其他的領域，如，利用免疫缺陷動物作環境質量監測等。

<五>系統雜交動物

兩個近交系動物之間,進行有計劃的交配,其繁殖的第一代,稱系統雜交動物,有時也包括回交一代的動物。由于其個體的雜合性比較一致，致使其遺傳型和表現型都比較一致。系統雜交動物一般不作繼續繁殖和近交系的培育，避免在子二代之后，出現遺傳性狀的分離。

系統雜交動物一般有如下特點：

具有雜交優勢，生命力強，表現為適應性和抗病力強，繁殖力高，沒有近交系那種近交衰退的現象;

具有與近交系動物相類似的遺傳均質性，因而動物試驗的可重復性好;

國內、外廣泛采用，分布廣，研究結果便于類比和交流。

系統雜交動物被廣泛地應用作各個領域動物實驗的材料。尤其是在生物醫學的實驗研究中有特別的用途。如，雜交一代小鼠是研究外周血干細胞的重要材料，近交系NZB與NZW的雜交一代是研究自身免疫缺陷的動物模型，用雜交一代小鼠作單克隆抗體的研究，可獲得比用近交系動物更好的效果。

<六>實驗動物的遺傳質量監測

遺傳質量監測的意義

實驗動物的遺傳監測，就是為了保證動物的品種、品系的遺傳質量與標準一致，并使之在長期的繁殖生產中遺傳質量保持穩定不變。

目前，實驗動物的品系已達數千個之多，在培育、保種，及繁殖生產中，都有嚴格的要求，但由于影響遺傳變異的因素很多，在動物的培育、保種和繁殖、升產過程中，仍然存在著發生遺傳變異或遺傳污染的可能。對于新引進的動物，或新導入的品系，更需要摸清其遺傳概貌。因此，建立遺傳質量監測手段，對確保實驗動物的遺傳質量是必不可少的。

遺傳質量監測常用的技術與方法

形態學方法，包括有毛色基因測試法和下頜骨測量法等常用的方法。與其他方法相比，形態學的監測方法操作簡便，費用低廉，不需要使用專門的儀器設備，實用性強，但精確度低。

生化技術，目前常用的方法是醋酸纖維薄膜、淀粉凝膠、聚丙烯酰胺膠等為支持物的電泳方法，依據電泳染色譜帶上的生化位點表型，確定品系的遺傳純度，并可區分不同的品系。

免疫學技術，在免疫系統中，起主要作用的T及B細胞膜上有許多糖蛋白，血清中也有補體和免疫球蛋白，都可以作為遺傳標記物，用血清學的方法加以應用。應用于近交系動物遺傳監測的免疫學技術，一般有血凝試驗、細胞毒試驗和免疫雙擴散技術等。皮膚移植技術是通過同系異體皮膚移植成功與否，來確定它們的組織相容性抗原是否同一，是目前測定近交系遺傳質量的重要方法之一。移植的部位有背部、耳部、尾部等。

上述方法主要用于對近交系動物的遺傳檢測，對封閉群等動物，一般是通過數量性狀觀察為主的監測，來實現對其遺傳質量的監控。數量性狀主要包括：種群的基本形態，如，體重、毛色、體型等;血生理常數，如，白細胞、紅細胞、血紅蛋白等;生殖生理數據，如，性周期、懷孕期、胎產仔數等。也可采同下頜骨測量或輔以生化、免疫等技術，來實現對其遺傳質量的監控。