四、培育方法及注意事项
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的是为了减少群体内的遗传变异,使整个群体的性状、特征能持续稳定不变,而且不产生性质不同(变异)的个体或小群体。培育时应注意下列规则:
(一)群体封闭后应维持五年以上
为什么把小鼠封闭群有效时间定为五年?其理由如下。假如将两个近交系进行交配,培育出一个新的群体(杂交群)。此时,把其中一个近交系的基因型假定为A/A,另一近交系为a/a,则两者杂交以后所产生的F1基因型必定是A/a,然后让F1进行随机交配,从理论上讲,F2代基因型分离的比例A/A为25%,A/a为50%,a/a为25%。再让F2进行随机交配,生下F3,其基因型的比例和F2一样,不发生变化。但实际情况不会如此准确,因为还有其它许多因素(如繁殖率的高低)的影响,假如具a/a基因型的个体比A/A及A/a基因型的个体繁殖率低1/2的话,此时这三种基因型出现的频率就各不相同(如图5-1所示),即随着代数的增加,a/a型频率逐代减少,而A/A型的频率则逐代增加,也就是说,在起初10代(从1~10代),各基因型频率,都有变化,达到15升后才趋于稳定(几种基因型频率平行发展)。这虽然是理论的推导,但已用于实践,故目前暂定15代,也就是说经过15代后,该群体的基因型频率才能达到相对稳定。以小鼠为例,一年大约繁殖3代,要达到15代,就需要5年时间。因此,5年确定为小鼠封闭群的最低年限,但这种年限只能用之于小鼠,如豚鼠和兔等世代间隔长,封闭群达到稳定的年数,就比小鼠的更长了。
图5-1 不同繁殖率基因型个体的基因型频率变化:在A/A为35%,
A/a为5%,a/a为25%的群体中a/a的繁殖率为A/A和A/a的1/2时,各基因型频率的变化。
(二)防止产生群体内的隔离状态
封闭群体,不要在隔离状态下进行繁殖(交配)。上面所讲的是随机交配时的情况。如果交配不随机(如一封闭群隔离饲养,每处的雌雄只数都不多),而是兄弟姐妹之间交配,则该封闭群就会分化为许多近交系,从而使该群体的基因型结构发生变化,结果不但破坏了封闭群固有的遗传结构,而且将使封闭群分化成几个近交系,如近交系之间再进行杂交,虽可提高该群体的繁殖率,可是封闭群原有的特点将因此丢失。
假如将某封闭群分在两个饲养间饲养,各饲养间又独立地自行保种,这样就使群体有效大小减少一半,随之近交系数也将提高,从而在这两个饲养间产生基因结构(型)变化的可能性也就大了。因为,基因结构的变化原则上趋向于不随机交配的群体一方。如果经过若干代之后就会变成两个完全不同的封闭群。即使是各饲养间的群体量很大,但相同基因结构的微小变化是不可避免的,因此经过几十年代后,这些微小差异积累起来,也同样产生上述结果。有时虽然在同一饲养的保种,但采取的方法与上述两饲养间的作法相同,结果也会产生两个封闭群。
图5-2 繁殖场较多时,为避免各繁殖之间产生隔离生产的方法
总之,若同属于一个封闭群,则留种对必须在整个群体内普遍地选择,并进行随机交配。如果繁殖场有两个以上都生产同一品系的封闭群,为避免隔离状态下的配种,可采用图5-2方式繁殖生产。即由一个种群繁殖提供雌雄种鼠,再分配给各繁殖场,进行随机交配生产,然后供应使用。
(三)“群体有效大小”应保持在50只以上
当采用图5-2这种生产方式时,应特别注意种群繁殖场的“群体有效大小”,要达到足够大。如果封闭群过小,必然引起群体内近交系数上升,而致群体内各种基因的物质纯度提高,这是与封闭群的性质所不相容的,是封闭群最忌讳的。如群体只有雌雄两只组成,就只能进行兄妹交配,结果会育成近交系。如果群体有10只组成,这时虽然1、2代不进行兄妹交配,但在2~3代后,不可避免地要进行堂兄弟和堂姐妹之间的近亲交配,从而也能使群体的近交系数上升,结果使群体内基因结构改变。为了防止这种现象出现,必须规定群体的大小。
“群体有效大小”是群体遗传学的术语,有固定的含义。即在进行动物的繁殖生产时,为表示其群体规模大小,常以雌雄种的数目来表示。这个数目,通常的含义可定义为该群体的大小,但是当考虑每代之间的遗传特性时,这种表示方法就有问题了。比如,雌雄种的数目虽然相等,但在留种时如来源分布不均时,情况就大不一样(见表5-1)
表5-1 由10对公母鼠组成的不同群体的有效大小
双亲号/留种仔数/留种方式 | 12 3 4 5 6 7 8 9 10 | 计 | 群体的有效大小 |
A | 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 | 20 | 40 |
B | 1 3 0 3 0 3 4 1 2 3 | 20 | 20 |
C | 0 4 0 3 4 0 0 0 5 4 | 20 | 12 |
D | 0 12 0 0 0 8 0 0 0 0 | 20 | 4 |
表中所示为10对种动物,采取A、B、C、D四种不同的留种方法。从中不难看出,四种方式虽都是在10对亲代所生的仔代中选种,但是所选出留种仔数,在A组是来自10对种鼠,B组是来自8对种鼠,C组来自5对种鼠,而D组则只是来自2和6号两对种鼠。四组选出的留种仔数分别都是20只,群体的有效大小从外观上似乎相同,但其基因结构则完全不一样。为了比较这种差异,就采用了“群体有效大小”这一标准来进行衡量。
“群体的有效大小”是指一个自然繁殖的群体所包含的雌雄动物数目,是为下一代留种时,能从中随机选种,并随机交配以繁殖后代的数目,并以此作为衡量的尺度,以计数被测群体的有效大小。表5-2的B组所列即大致与所谓理想大小接近,故其有效大小定为20,A组则为40,正好为D组的10倍,C组为12,D组为4。如果采取A组的形式进行繁殖,必须非常仔细选种才能达到,因此非常麻烦。B组实际是采服随机选择的一例,因此操作较简便,只要稍微留心选种即可,但是如果不留心,很可能会出现C组或D组那种情况,即仅仅从几只母种所生的仔代中选择,势必造成群体有效大小的变小。
降低“群体的有效大小”的另一主要原因是种鼠的雌雄数不同。雌雄鼠的性比越大,其“群体的有效大小”就变小(可见表5-2)。
表5-2 群体大小相同、雌雄种的比不同时的“群体的有效大小”
雌 种 数 | 雄 种 数 | 群 体 大 小 | 群体的有效大小 |
10 | 10 | 20 | 20.0 |
12 | 8 | 20 | 19.2 |
14 | 6 | 20 | 16.2 |
16 | 4 | 20 | 12.8 |
18 | 2 | 20 | 7.2 |
19 | 1 | 20 | 3.8 |
下面的公式用以计算“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:
△F1=1/2Ne
△F1:近交系数的上升率
Ne:群体的有效大小
由此公式我们可以看出,Ne越大,则△F1就越小。在封闭群的规定中,“群体的有效大小”被定为50。为什么要定为50与要成为近交系就必须兄弟姐妹交配20代一样,也就是说只在一般群体中,近交系数的上升率(△F1)等于百分之一时,群体的有效大小(Ne)恰好是50。
在一般情况下,大量生产实验动物的繁殖是用各种雌雄鼠的比例进行生产的。表5-3用以说明在不同性别比例时的情况,要达到“群体有效大小”50左右时所需的雌雄鼠数。根据表5-3,现假定如下计划生产方式,即每周用一只雄鼠与2只雌鼠进行交配,这种雌雄两性配合的比例为1:14。这样的群体,要达到有效大小50时,至少须经常保持雄鼠14只,雌鼠196只,这交不是说,只要准备好14只雄鼠和196只雌鼠就万事大吉了,而是为了在下一代留种时能从较多的种群中进行广泛选种,不致因种群数目较少而不得不进行近亲交配。因为,种雄雌鼠太少了,不知不觉地就提高了近交系数,结果就丧失了封闭群的意义。
表5-3雌雄性别比例不同的各群体要达到有效大小50以上时所需的雌雄鼠
性 别 比 例 | 群体有效大小达到50时所需的动物数 | 群体的有效大小 | |
雄 | 雌 | ||
1:1 | 25 | 25 | 50.0 |
1:6 | 15 | 75 | 50.0 |
1:7 | 15 | 106 | 52.5 |
1:10 | 14 | 140 | 50.9 |
1:14 | 14 | 196 | 52.3 |
(四)不要用人为淘汰的方式选种
所谓人为淘汰的方式选种,是把基因决定的性状引向特定方向,结果使群体内基因结构发生变化。例如在图5-3中,基因结构大体自第15代起才趋于稳定。要想增加具体a/a基因型的个体,而进行淘汰方式的选种,结果使其有a/a基因型的小鼠在全体种鼠中上升到1/2,从而使其他基因频率发生急剧变化。
图5-3所示只是一种基因型的改变所产生的结果,但即使是单基因,在实际上也伴随着许多其他遗传性状的变化。因此,在封闭群中,原则绝对上不允许进行淘汰式选种。
图5-3 自第15代起进行淘汰式选种后基因频率变化情况
但是,涉及到繁殖能力问题,可视为例外,因为作为实验动物首要的基本条件是可繁殖性,尤其是封闭群,利用杂合性提高繁殖率是其特特。人们在选种时有意无竟地都想用繁殖率高的动物作种。在群体被封闭后在5年之内,只要采用同一方法,只选择繁殖率高的留种,其基因结构几乎不会引起变化。因此育成封闭群后选种时,应挑选繁殖率高的为宜。

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《实验动物科学》
- 第一章 实验动物科学绪论
- 第一节 研究范围和发展意义
- 第一节 国内外实验动物科学发展情况
- 第二节 实验动物科学在生物医学发展中的作用
- 第三节 动物的类群和生物学分类上的位置
- 第四节 实验动物的分类方法
- 第二章 常用实验动物的特点及应用
- 第一节 小鼠(Mouse;Musculus)
- 第二节 大鼠(Rat;Rattus norregicus)
- 第三节 豚鼠(Guine-pig;Cavia porcellus)
- 第四节 地鼠(Hamster)
- 第五节 家兔(Rabbit,Oryctolagus curiculus)
- 第六节 狗(Dog;Canis familiaris)
- 第七节 猴(Monkeys)
- 第八节 猫(Cat;Felis Catus)
- 第九节 猪(Swine;Sus scrofa)和小型猪
- 第十节 其他实验动物
- 第三章 近交系动物的特点及应用
- 第一节 近交和近交系
- 第二节 近交系的特征和应用意义
- 第三节 近交系的培育技术
- 第四节 近交品系的命名法
- 第五节 近交系的新进展
- 第六节 常用近交系动物品系特征
- 第四章 突变系动物的特点及应用
- 第一节 突变系动物的基本概念
- 第二节 突变品系的模型性状
- 第三节 带病理模型性状的突变株
- 第四节 突变基因的特点
- 第五节 无胸腺裸鼠特点及应用
- 第五章 杂交群和封闭群动物的特点及应用
- 第一节 杂交群动物(F1)的特点及应用
- 第二节 封闭群动物的特点及应用
- 第六章 无菌动物、悉生动物和无特定病原体动物的特点及应用
- 第一节 无菌动物
- 一、无菌动物的基本概念
- 二、无菌动物的发展
- 三、无菌动物的特征
- 四、无菌动物技术
- 五、无菌动物的饲料和饲育装置
- 六、无菌动物的检查
- 七、无菌动物在生物医学研究中的应用
- 第二节 悉生动物
- 第三节 无特定病原体动物
- 第七章 野生动物在生物医学研究中的应用
- 第一节 开发野生动物的意义
- 第二节 黑线仓鼠
- 第三节 长爪沙鼠
- 第四节 树鼩
- 第五节 鼠兔
- 第六节 棉鼠
- 第七节 九带犰狳
- 第八节 黑线姬鼠、大仓鼠
- 第九节 有开发价值的其他野生动物
- 第八章 生物医学研究中实验动物的选择
- 第一节 选择原则和方法
- 一、选用与人的机能、代谢、结构及疾病特点相似的实验动物
- 二、选用遗传背景明确,具有已知菌丛和模型性状显着且隐定的动物
- 三、选用解剖、生理特点符合实验目的的要求的动物
- 四、选择不同种系实验动物存在的某些特殊反应
- 第二节 各类实验动物选择索引
- 第九章 生物医学研究中的动物模型
- 第一节 动物模型的意义和优越性
- 第二节 动物模型的分类
- 第三节 动物模型的设计原则和注意事项
- 第四节 动物模型的复制方法
- 第十章 生物医学重点研究课题中的实验动物选择与应用
- 第一节 免疫学研究中实验动物的选择与应用
- 第二节 单克隆抗体研究中实验动物的选择与应用
- 第三节 肿瘤学研究中实验动物的选择和应用
- 第四节 放射生物学研究中实验动物的选择和应用
- 第五节 药理学研究中实验动物的选择与应用
- 一、中枢神经系统药理学研究中的选择与应用
- 二、传出神经药理学实验中的选择与应用
- 三、心血管系统药理实验中的选择与应用
- 四、消化系统药理实验中的选择与应用
- 五、呼吸系统药理实验中的选择与应用
- 六、泌尿系统药理实验中的选择与应用
- 第六节 口腔医学研究中实验动物的选择与应用
- 第七节 计划生育研究中实验动物的选择和应用
- 第八节 微循环研究中实验动物的选择和应用
- 第九节 皮肤病学研究中实验动物的选择与应用
- 第十节 病毒学研究中实验动物的选择与应用
- 第十一节 老年病研究中实验动物的选择与应用
- 第十二节 中医中药研究中实验动物的选择与应用
- 第十一章 生物医学研究的基本途径、方法和影响因素
- 第一节 生物医学研究的基本途径
- 第二节 动物实验基本方法
- 一、动物实验的常用方法
- 二、实验动物的抓取固定方法
- 三、实验动物编号标记方法
- 四、实验动物的随机分组方法
- 五、实验动物被毛的去除方法
- 六、实验动物给药途径和方法
- 七、实验动物用药量的确定及计算方法
- 八、实验动物的麻醉
- 九、实验动物采血方法
- 十、急性动物实验中常用的手术方法
- 十一、实验动物的急救措施
- 十二、实验动物的处死方法
- 第三节 影响动物实验效果的动物因素
- 第四节 影响动物实验效果的动物饲养环境和营养因素
- 第五节 影响动物实验效果的动物实验技术环节因素
- 第十二章 实验动物常用的各种生物学数据
- 第一节 一般生物学数据
- 一、实验动物染色体数目
- 二、实验动物繁殖生理数据
- 三、实验动物组织生长和细胞更新数据
- 四、哺乳动物和人的细胞更新速度
- 五、实验动物和人各类正常组织细胞分裂间期各进相的时间
- 六、哺乳动物和人全身照射的半致死量
- 七、哺乳动物平均寿命和最长寿命
- 八、哺乳动物和人的水代谢期与寿命的关系
- 九、狗与人的年龄对应
- 十、实验动物正常新陈代谢率
- 十一、哺乳动物和人产热量和水半代谢期
- 第二节 生理学数据
- 一、实验动物红细胞总数、压积、体积、大小和血红蛋白浓度
- 二、实验动物白细胞总数、分类计数及血小板数
- 三、实验动物正常骨髓象数值
- 四、实验动物血容量、心率、心输出量
- 五、实验动物全血、血浆、红细胞的容量和静脉血比容
- 六、实验动物血液温度、酸碱度、粘稠度、比重和体温数据
- 七、实验动物血细胞脆性、沉降速度和凝血时间
- 八、实验动物正常血压数值
- 九、实验动物的循环时间
- 十、实验动物心电图正常参考数值(间期)
- 十一、实验动物心电图正常参考数值(波辐电压)
- 十二、实验动物正常心率时心脏周期情况
- 十三、实验动物血液动力学指标数值
- 十四、通气量、耗气量
- 十五、实验动物呼吸器官相对形态特点及外在气体代谢
- 十六、实验动物饲料、饮水要求量和排便排尿量
- 十七、哺乳动物肾的结构与浓缩能力
- 十八、各种动物尿比重
- 第三节 生物化学数据
- 一、实验动物血液中葡萄糖、果糖含量
- 二、实验动物血液中蛋白结合糖总量及分布
- 三、实验动物血中糖代谢产物含量
- 四、实验动物血清脂蛋白及其成分
- 五、实验动物血中脂肪、脂肪酸、甘油酯、胆固醇、胆固醇酯含量
- 六表12-41实验动物血液中磷脂总量及其分类值[SB][60][/SB]
- 七、实验动物血中磷脂总量及其分类值
- 八、实验动物血中氧和二氧化碳含量、二氧化碳压力、钠、氯离子浓度、水及蛋白质含量
- 九、实验动物血浆总蛋白、白蛋白、球蛋白、纤维蛋白原含量
- 十、实验动物血浆蛋白分类值
- 十一、实验动物血中游离氨基酸含量
- 十二、实验动物血中非蛋白氮、尿素、尿酸含量
- 十三、实验动物血中蛋白质代谢产物含量
- 十四、实验动物血及器官中5-羟色胺含量
- 十五、实验动物器官和血浆中儿茶酚胺含量
- 十六、实验动物血及器官中乙酰胆碱含量
- 十七、实验动物器官中RNA和DNA含量
- 十八、实验动物血及器官中腺苷酸含量
- 十九、实验动物血中吡啶核苷酸、辅羧酶、磷酸吡哆醛、碱性磷酸酶含量
- 二十、实验动物组织与器官中细胞色素氧化酶活性
- 二十一、实验动物器官与组织中琥珀酸脱氢酶含量
- 二十二、实验动物器官与组织中乳酸脱氢酶的活性
- 二十三、实验动物血清与器官中乳酸脱氢酶同功酶的活性
- 二十四、实验动物器官中脱氢酶活性
- 二十五、实验动物血液中氧化还原酶活性
- 二十六、大白鼠器官及血中转氨酶活性
- 二十七 兔、豚鼠器官与血中转氨酶活性
- 二十八、实验动物血及器官中转换酶活性
- 二十九、实验动物血及器官中碱性和酸性磷酸酶活性
- 三十、实验动物器官及血中水解酶活性
- 三十一、实验动物血液中胆碱酯酶活性
- 三十二、实验动物器官与组织中胆碱酯酶活性
- 三十三、实验动物器官与血中醛缩酶及碳酸酐酶活性
- 三十四、实验动物血中维生素A、胡萝卜素、维生素C与D、胆碱、肌醇含量
- 三十五、实验动物血中维生素B1、B2、B6、B12及烟酸、泛酸、叶酸含量
- 三十六、实验动物血液中无机磷、有机磷、铁的含量
- 三十七、实验动物血液中钾、钠、钙、氯、镁含量
- 三十八、实验动物血液中硫、碘、铜、锌、钴、溴、氟含量
- 三十九、实验动物生化指标综合参考值
- 第四节 脏器重量、长度和其他数据
- 附1 实验动物管理条例
- 附2 医学实验动物合格证暂行条例(北京)
- 《北京医学实验动物检定暂行标准》
- 参考文献