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近交系小鼠的衍生物之一:杂交小鼠

2020年11月24日 浏览量: 评论(0) 来源:实验动物那些事儿 作者: 责任编辑:admin
摘要:近交系小鼠的最大特点是其遗传一致性,也就是说在遗传上来自同一近交系小鼠个体间所携带的每一个等位基因都是相同的。想要研究同一基因的不同等位基因之间的相互作用,最简单的办法就是将具有不同等位基因的两种近交系小鼠进行杂交,这样得到的杂交子一代(F1代)将在每一个位点上都是杂合的。

近交系小鼠的最大特点是其遗传一致性,也就是说在遗传上来自同一近交系小鼠个体间所携带的每一个等位基因都是相同的。

那么,当我们想要研究同一基因的不同等位基因之间的相互作用该怎么办呢?

最简单的办法就是将具有不同等位基因的两种近交系小鼠进行杂交,这样得到的杂交子一代(F1代)将在每一个位点上都是杂合的。

如常用的C57BL/6小鼠的毛色基因Agouti位点等位基因为纯合的a/a,控制小鼠的毛发形成黑色表型;而BALB/c小鼠虽然在Agouti位点为纯合的A/A(令小鼠的毛发为黑黄相间的斑驳色),但由于在决定毛发着色的络氨酸激酶位点(C位点)上的等位基因为隐性纯合突变(Tyrc/Tyrc),络氨酸激酶无催化活性,无法有效合成黑色素,而令毛发表现为白化表型。

将C57BL/6小鼠与BALB/c小鼠杂交得到F1代的毛色表型却是黑白相间的野生色。这一结果不仅仅证明了Agouti位点上等位基因A对a为显性,同时还证明在控制小鼠毛色的多等位基因中,络氨酸激酶(Tyr)是Agouti位点的上位基因。关于小鼠毛色基因的更多信息可参考本号前文《小鼠的毛色是如何形成的?》


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BALB/c与C57BL/6小鼠杂交F1代毛色表型

不同的近交系小鼠不仅固定了如高发肿瘤(C3H)和糖尿病(NOD)等各种表型,且因高度近交导致其繁殖能力和生存能力也显著下降。但因不同近交系小鼠是在不同的环境和遗传压力条件下培育而成,其杂交后代因混合不同抗性等位基因而具有更广泛的抗压能力,在生理上对环境变化有更强的缓冲能力。因此,通过不同的近交系小鼠杂交得到的F1代动物还会因杂种优势效应而克服上述缺点。

此外,杂交还可以减少其父母本固定的不同有害隐性等位基因的表达,因此杂交一代小鼠通常寿命更长,繁殖能力更好,抗病性能更强。

上述都是杂种优势的体现,而除了性染色体外,F1代携带了来自父母本的遗传物质各占50%,因此在遗传组成上F1代个体之间仍表现出高度的一致性。

F1代小鼠的应用与上述优势密不可分:

1. 在开展辅助生殖实验时常用C57BL/6小鼠与DBA2小鼠杂交得到的F1动物开展超数排卵和作为胚胎移植受体。


2. 早期利用近交系小鼠开展肿瘤相关研究时,使用肿瘤高发的近交系动物(如C3H,高发乳腺癌)与肿瘤低发的近交系小鼠(如CBA)进行杂交,来研究影响肿瘤遗传的因素。

F1代命名

在命名上,杂交一代小鼠常以用于杂交繁育双亲动物的简写加F1来命名,并将杂交雌性亲本的简写放在前面。

B6D2F1,就是指用雌性亲本C57BL/6小鼠与雄性亲本DBA2小鼠杂交后得到的F1代小鼠。而在用C57BL/6小鼠雄性亲本与DBA2小鼠雌性亲本杂交得到的F1代小鼠则要命名为D2B6F1。关于常用近交系小鼠的生物学特性及命名简写可分别参考本号前文《实验小鼠演化史(上)》、《实验小鼠演化史(下)》和《小白鼠不是全部》

子代繁育


在繁育上,如果不需要繁育杂交子二代(F2)或建立新的杂交品系,则F1代小鼠直接通过父母代代近交系小鼠繁育即可得到,设置仅需要维持父母本的群体,而不需要维持F1群体。需要注意的是,即便相同近交系祖代杂交所得的F1代,也会因繁育时父母代的不同而出现不同的表型。这里以NZO与NON小鼠的不同父母代杂交结果为例来说明。

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NZO/HlLtJ 小鼠,图片来自Jackson实验室网站

NZO(New Zealand Obese)小鼠是上个世纪在英国培育成的一种肥胖和二型糖尿病小鼠模型。NZO小鼠表现为高出生体重和断奶体重,即便在标准日粮(4.5%脂肪)饲喂的情况下也会出现肥胖。大约有50%的雄性NZO成熟后会发生二型糖尿病,但当其与NON小鼠杂交后所得雄性F1代会更早出现肥胖和更为严重的二型糖尿病。但来自NZO为母鼠的F1(NZO*NONF1)的糖尿病发表率要显著高于来自NON为母鼠的F1(NON*NZOF1)。

这说明杂交小鼠繁育的父母系选择对后代表型是有影响的,因此简单的以F1代来表述杂交一代小鼠是不专业的,了解杂交小鼠命名规则和在实践中坚持规范全面地书写记录小鼠名称是科学研究严谨性所必须的。


参考文献:

1.     Nature 477(7364):289-94

2.     Lab Invest 82(7):833-42

3.     Vet Pathol. 2010 November ; 47(6): 1100–1104

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