兩個封閉群NIH小鼠群體的遺傳監測結果的比較分析

魏　 杰，王　洪，李芳芳，岳秉飛

(中國食品藥品檢定研究院，北京　100050)

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兩個封閉群NIH小鼠群體的遺傳監測結果的比較分析

魏 杰，王洪，李芳芳，岳秉飛

(中國食品藥品檢定研究院，北京100050)

【摘要】目的對近3年北京地區的兩個NIH封閉群小鼠群體的遺傳質量進行監測分析。 方法 利用生化標記基因檢測法，2011年測定A、B兩單位NIH小鼠在堿性磷酸酶-1等14個遺傳生化標記位點上的多態性。2014年利用相同方法原則對B單位的NIH小鼠群體進行抽樣檢測，比較了該小鼠群體3年來的遺傳構成變化。結果2011年，A、B兩單位NIH小鼠群體均呈多態性的生化標記位點有6個(Ce2、Car2、Gpi1、Es10、Gpd1、Pgm1)，且B單位在Es3位點也呈多態性；兩群NIH小鼠在Car2位點有差異(P < 0.05),在Es3、Gpd1、Pgm1三個位點有顯著差異(P < 0.01)；兩群體的群間分化系數為0.0406，遺傳一致性指數為0.9619，遺傳距離為0.0388。與2011年相比，B單位封閉群NIH小鼠在2014年出現了2個純合位點(Ce2和Gpd1)，同時Es10和Gpd1兩位點差異極顯著(P < 0.01),Pgm1位點差異顯著(P < 0.05)；不同代次NIH小鼠群間分化系數為0.1103，遺傳一致性指數為0.8847，遺傳距離為0.1266。結論群體隔離、選種育種、種群數量和繁育代次等對NIH小鼠遺傳構成差異影響顯著。留種和繁育生產時應加強封閉群NIH小鼠的遺傳監測，為其遺傳質量的穩定性提供保障。

【關鍵詞】NIH；封閉群；生化標記基因；遺傳監測

NIH小鼠為美國國立衛生研究所培育的封閉群小鼠，1980年引入我國[1]。其生長繁殖性能良好，飼養管理方便，對環境的適應性和對疾病的抵抗力強，廣泛應用于藥理學、毒理學、腫瘤學、基因工程等領域研究，同時也是《中國藥典》2010年版第三部規定毒種免疫原性檢查以及乙肝、百白破、流感嗜血桿菌疫苗效力測定的推薦用實驗動物[2-3]。加強對NIH封閉群小鼠的遺傳監測，明確其遺傳背景概貌和維持群體遺傳質量的穩定性，以為其科學應用提供有力保障。

本研究即利用GB14923-2010推薦的生化標記基因檢測法，選取堿性磷酸酶-1等14個遺傳生化標記位點，于2011年從北京A、B兩家單位生產的NIH小鼠進行了抽樣和比較測定；同時于2014年對B單位NIH小鼠進行了連續監測，得到了北京地區近3年來NIH封閉群小鼠的遺傳質量監測信息，為其生產應用提供了科學依據。

1材料和方法

1.1材料

1.1.1動物：NIH小鼠，雌雄各半，30只，8周。2011年，在A、B兩家單分別取樣。2014年僅在B單位取樣。兩家單位的生產許可證號分別為【SCXK(京)20052010-0008】和【SCXK(京)2009-0017】。本單位實驗動物使用許可證號【SYXK(京)2011-0008】。

1.1.2主要試劑及儀器：小鼠生化標記檢測試劑盒(中國食品藥品檢定研究院研制)；乙酸纖維素薄膜(浙江臺州路橋四甲生化塑料廠)；BIO-RAD Model 3000Xi電泳儀。

1.2方法

檢測方法參照國家標準GB/T14927.1-2008[4]。

1.3結果分析

按照GB14923-2010和GB14927.1-2008判定各群體在各位點的等位基因型，利用Popgen32軟件計算不同群體的位點信息及群體卡方值，比較群體的多態性差異。

2結果

2.1兩個NIH小鼠群體的生化標記測定基因型頻率

兩個單位NIH小鼠的生化標記測定基因型頻率(表1)顯示，2011年A單位NIH小鼠有6個多態性生化標記位點，多態位點比率為42.86%；B單位NIH小鼠有7個多態性生化標記位點，多態位點比率為50.00%。A、B兩單位共有的多態性位點為Ce2、Car2、Gpi1、Es10、Gpd1和Pgm1，且B單位另有Es3位點出現了多態性。經Popgen32軟件計算，兩群體在Car2位點有差異(P< 0.05),在Es3、Gpd1、Pgm1三個位點有顯著差異(P< 0.01)。

B單位2011年NIH小鼠有7個多態性生化標記位點，多態位點比率為50.00%；2014年時該小鼠群體有Ce2和Gpd1兩個位點發生了純合，僅有5個多態性生化標記位點，多態位點比率為35.71%。經Popgen32軟件計算，B單位不同代次群體在Es10和Gpd1兩位點差異顯著(P< 0.01),在Pgm1位點有統計學差異(P< 0.05)。

2.2群體遺傳參數分析

A、B兩單位NIH小鼠群體通過Popgen32軟件計算分析得出，群間分化系數(Fst)為0.0406，遺傳一致性指數(Genetic Identity)為0.9619，遺傳距離(Genetic Distance)為0.0388。

B單位2011年和2014年NIH小鼠群體的群間分化系數(Fst)為0.1103，遺傳一致性指數(Genetic Identity)為0.8847，遺傳距離(Genetic Distance)為0.1266。兩組群體遺傳參數比較數據詳見表2。

3討論

NIH封閉群小鼠是國際通用的實驗動物，在科學研究和藥品生物制品檢定中有著廣泛的應用[2]。但是封閉群實驗動物的遺傳性狀容易受到環境、飼育方式等因素的影響而發生變化[5]，現有的封閉群繁育制度是否能保證其群體的遺傳穩定性尚缺少相應的評估，曾有研究報道了不同來源的NIH小鼠對乙肝疫苗免疫應答的差異[6]，則對于封閉群NIH小鼠的遺傳監測和標準化將更深刻地影響到其的通用性和結果的可重復性。

3.1遺傳分化系數

遺傳分化系數Fst是測定群體間遺傳分化的主要參數[7]，Fst<0.05時，表示群體間有輕度遺傳分化；0.05≤Fst<0.15表示群體間有中度遺傳分化；0.15≤Fst<0.25表示群體間有中重度遺傳分化；

表1　不同單位不同年代NIH小鼠生化標記位點基因型頻率表(n=30)

注：*表示2011年A、B兩單位群體P< 0.05；**表示2011年A、B兩單位群體P< 0.01；#表示B單位2011年和2014年群體P< 0.05；##表示B單位2011年和2014年群體P< 0.01。

Note:*showsP< 0.05 when 2011 between A and B groups NIH mice, while**show thatP<0.01; # showsP< 0.05 in B group NIH mice of 2011 and 2014 colonies, while ## show thatP< 0.01.

表2　不同單位及同單位不同年代NIH小鼠群體遺傳參數

Fst≥0.25表示群體間有重度遺傳分化，群體差異顯著。

本研究中，2011年A、B兩單位NIH群體的Fst<0.05，群體間僅有輕度遺傳分化。B單位2014年群體和2011年群體的群間遺傳分化系數0.1103，已經處于中度遺傳分化狀態。不同單位及同單位不同代次的NIH封閉群小鼠的遺傳構成尚存在差異和變化。

3.2遺傳一致性指數與遺傳距離

遺傳一致性指數與遺傳距離是反映群體遺傳相似性的兩個指標，兩者呈負對數關系，其中，遺傳距離為顯性函數，且當遺傳距離大于0.2時，認為兩個群體為同屬不同種；在0.03～0.2之間時為同屬同種[8]。

本研究中，2011年A、B兩單位NIH群體以及B單位2011年和2014年群體的遺傳距離雖然都在0.03～0.2之間，但群體隔離因素和飼育方式對群體的遺傳構成均產生重要影響，且傳代的遺傳距離略大于不同單位的遺傳距離，表明在封閉群的保持和繁育過程中，飼育方式對群體的遺傳性狀的影響力更大。

3.3選育及種群大小對于遺傳構成的影響

A、B兩單位均曾經過q基因的選育建立NIH-q群[9]。經過選擇后，對于疫苗檢定的免疫應答反應效果得以提升。B單位剖腹凈化等技術提升了其種群的微生物等級[10]。特殊性狀的培育一方面改變了其應用特性，但另一方面也限制了種群的基因豐度，再加上保種群數量過少等，可能造成遺傳的奠基者效應[11]。

3.4遺傳生化標記檢測法與封閉群遺傳監測

遺傳生化標記是通過同工酶、蛋白質的差異來反映基因的變化，方法成熟、位點明確、簡便快速經濟、結果易判讀，同時也是指導封閉群選種的“二次優選法”中必須測定的生物學特性之一[12]。本研究的生化標記測定也直觀的反映了不同單位和不同代次封閉群NIH小鼠的遺傳構成差異。在2011年不同單位間相差1個多態性位點，存在4個有差異的多態性位點。至2014年，同單位不同代次的群體間存在3個有差異的多態性位點且有2個位點已經發生純合。這與計算的遺傳參數反映的群體遺傳構成一致。當然，目前可選擇的遺傳生化標記位點比較有限，與微衛星標記等方法相比，也存在著多態性不夠豐富的不足，需要篩選更多染色體上多態性豐富的生化標記位點和通過不同評價體系綜合分析封閉群的遺傳質量，保證封閉群小鼠的遺傳質量穩定性，實現對封閉群的遺傳質量監測，為其應用提供可靠的保障支撐。

參考文獻：

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[12 ]Hedrich HJ. Genetic monitoring[M]. Newyork: Academic Press. 1981, Vol. 1:159-176.

〔修回日期〕2015-04-21

王洪(1977-),女，學士，副研究員。研究方向：動物遺傳學。E-mail: littstar@163.com。兩者為共同第一作者。

研究報告

Comparative analysis on genetic monitoring of 2 closed colonies NIH mouse

WEI Jie，Wang Hong，LI Fang-fang，YUE Bing-fei

(National Institutes for Food and Drug Control,Beijing 100050, China)

【Abstract】ObjectiveTo analyse and monitor the genetic quality of closed colony NIH mice in Beijing district for the last 3 years. Methods We use biochemical genetic markers(including alkaline phosphatase-1 and the like 14 biochemical markers), selecting A and B colonies from different facilities for genetic monitoring in 2011 to study the polymorphism. And in 2014, 30 NIH mice just from B colony were monitored using the same testing and sampling methods. ResultsIn 2011，NIH mice form both A and B facilities existed 6 polymorphic biochemical markers(Ce2,Car2,Gpi1,Es10,Gpd1,Pgm1); and NIH mice of B company also existed polymorphism in Es3 loucs. Between the 2 NIH mice colonies, there were significant difference in Es3、Gpd1、Pgm1 loci (P < 0.01), and difference in Car2 locus(P < 0.05). FST of the 2 colonies was 0.0406, the genetic identity was 0.9619, and the genetic distance was 0.0388. In B company, NIH mice of 2014 appeared 2 homozygous loci(Ce2 and Gpd1) when compared with NIH mice of 2011. Between the 2 NIH mice colonies, there were significant difference in Es10 and Gpd1 loci (P < 0.01), and difference in Pgm1 locus(P < 0.05). Fst of the 2 colonies was 0.1103, the genetic identity was 0.8847, and the Genetic distance was 0.1266. ConclusionsPopulation isolation, breeding and selection, populationpopulation quantityquantity and generation significantly affected the genetic architecture of NIH mice. So when breeding and reserving seeds, we should strengthen the genetic monitoring of outbred NIH mice, in order to offer reliable genetic quality protection.

【Key words】NIH；Closed colony；Biochemical markers；Genetic monitoring

doi:10.3969.j.issn.1671.7856. 2015.005.008

【中圖分類號】R332

【文獻標識碼】A

【文章編號】1671-7856(2015) 05-0033-04

[通訊作者]岳秉飛(1960-)，男，研究員，博士。研究方向：動物遺傳學。E-mail： y6784@126.com。

[作者簡介]魏杰(1982-)，女，碩士，助理研究員。研究方向：免疫遺傳檢測。E-mail： jane3040320@163.com;

[基金項目]國家科技支撐計劃(2013BAK11B03)。