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(jiān)測結(jié)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(qū)的兩個NIH封閉群小鼠群體的遺傳質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測分析。 方法 利用生化標(biāo)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(biāo)記位點(diǎn)上的多態(tài)性。2014年利用相同方法原則對B單位的NIH小鼠群體進(jìn)行抽樣檢測，比較了該小鼠群體3年來的遺傳構(gòu)成變化。結(jié)果2011年，A、B兩單位NIH小鼠群體均呈多態(tài)性的生化標(biāo)記位點(diǎn)有6個(Ce2、Car2、Gpi1、Es10、Gpd1、Pgm1)，且B單位在Es3位點(diǎn)也呈多態(tài)性；兩群NIH小鼠在Car2位點(diǎn)有差異(P < 0.05),在Es3、Gpd1、Pgm1三個位點(diǎn)有顯著差異(P < 0.01)；兩群體的群間分化系數(shù)為0.0406，遺傳一致性指數(shù)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(xiàn)了2個純合位點(diǎn)(Ce2和Gpd1)，同時(shí)Es10和Gpd1兩位點(diǎn)差異極顯著(P < 0.01),Pgm1位點(diǎn)差異顯著(P < 0.05)；不同代次NIH小鼠群間分化系數(shù)為0.1103，遺傳一致性指數(shù)為0.8847，遺傳距離為0.1266。結(jié)論群體隔離、選種育種、種群數(shù)量和繁育代次等對NIH小鼠遺傳構(gòu)成差異影響顯著。留種和繁育生產(chǎn)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)封閉群NIH小鼠的遺傳監(jiān)測，為其遺傳質(zhì)量的穩(wěn)定性提供保障。

【關(guān)鍵詞】NIH；封閉群；生化標(biāo)記基因；遺傳監(jiān)測

NIH小鼠為美國國立衛(wèi)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(yǎng)管理方便，對環(huán)境的適應(yīng)性和對疾病的抵抗力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于藥理學(xué)、毒理學(xué)、腫瘤學(xué)、基因工程等領(lǐng)域研究，同時(shí)也是《中國藥典》2010年版第三部規(guī)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(shí)驗(yàn)動物[2-3]。加強(qiáng)對NIH封閉群小鼠的遺傳監(jiān)測，明確其遺傳背景概貌和維持群體遺傳質(zhì)量的穩(wěn)定性，以為其科學(xué)應(yīng)用提供有力保障。

本研究即利用GB14923-2010推薦的生化標(biāo)記基因檢測法，選取堿性磷酸酶-1等14個遺傳生化標(biāo)記位點(diǎn)，于2011年從北京A、B兩家單位生產(chǎn)的NIH小鼠進(jìn)行了抽樣和比較測定；同時(shí)于2014年對B單位NIH小鼠進(jìn)行了連續(xù)監(jiān)測，得到了北京地區(qū)近3年來NIH封閉群小鼠的遺傳質(zhì)量監(jiān)測信息，為其生產(chǎn)應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。

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(chǎn)許可證號分別為【SCXK(京)20052010-0008】和【SCXK(京)2009-0017】。本單位實(shí)驗(yàn)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)GB/T14927.1-2008[4]。

1.3結(jié)果分析

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

2結(jié)果

2.1兩個NIH小鼠群體的生化標(biāo)記測定基因型頻率

兩個單位NIH小鼠的生化標(biāo)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(tài)性生化標(biāo)記位點(diǎn)，多態(tài)位點(diǎn)比率為42.86%；B單位NIH小鼠有7個多態(tài)性生化標(biāo)記位點(diǎn)，多態(tài)位點(diǎn)比率為50.00%。A、B兩單位共有的多態(tài)性位點(diǎn)為Ce2、Car2、Gpi1、Es10、Gpd1和Pgm1，且B單位另有Es3位點(diǎn)出現(xiàn)了多態(tài)性。經(jīng)Popgen32軟件計(jì)算，兩群體在Car2位點(diǎn)有差異(P< 0.05),在Es3、Gpd1、Pgm1三個位點(diǎn)有顯著差異(P< 0.01)。

B單位2011年NIH小鼠有7個多態(tài)性生化標(biāo)記位點(diǎn)，多態(tài)位點(diǎn)比率為50.00%；2014年時(shí)該小鼠群體有Ce2和Gpd1兩個位點(diǎn)發(fā)生了純合，僅有5個多態(tài)性生化標(biāo)記位點(diǎn)，多態(tài)位點(diǎn)比率為35.71%。經(jīng)Popgen32軟件計(jì)算，B單位不同代次群體在Es10和Gpd1兩位點(diǎn)差異顯著(P< 0.01),在Pgm1位點(diǎn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P< 0.05)。

2.2群體遺傳參數(shù)分析

A、B兩單位NIH小鼠群體通過Popgen32軟件計(jì)算分析得出，群間分化系數(shù)(Fst)為0.0406，遺傳一致性指數(shù)(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(shù)(Fst)為0.1103，遺傳一致性指數(shù)(Genetic Identity)為0.8847，遺傳距離(Genetic Distance)為0.1266。兩組群體遺傳參數(shù)比較數(shù)據(jù)詳見表2。

3討論

NIH封閉群小鼠是國際通用的實(shí)驗(yàn)動物，在科學(xué)研究和藥品生物制品檢定中有著廣泛的應(yīng)用[2]。但是封閉群實(shí)驗(yàn)動物的遺傳性狀容易受到環(huán)境、飼育方式等因素的影響而發(fā)生變化[5]，現(xiàn)有的封閉群繁育制度是否能保證其群體的遺傳穩(wěn)定性尚缺少相應(yīng)的評估，曾有研究報(bào)道了不同來源的NIH小鼠對乙肝疫苗免疫應(yīng)答的差異[6]，則對于封閉群NIH小鼠的遺傳監(jiān)測和標(biāo)準(zhǔn)化將更深刻地影響到其的通用性和結(jié)果的可重復(fù)性。

3.1遺傳分化系數(shù)

遺傳分化系數(shù)Fst是測定群體間遺傳分化的主要參數(shù)[7]，F(xiàn)st<0.05時(shí)，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(biāo)記位點(diǎn)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(shù)

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(shù)0.1103，已經(jīng)處于中度遺傳分化狀態(tài)。不同單位及同單位不同代次的NIH封閉群小鼠的遺傳構(gòu)成尚存在差異和變化。

3.2遺傳一致性指數(shù)與遺傳距離

遺傳一致性指數(shù)與遺傳距離是反映群體遺傳相似性的兩個指標(biāo)，兩者呈負(fù)對數(shù)關(guān)系，其中，遺傳距離為顯性函數(shù)，且當(dāng)遺傳距離大于0.2時(shí)，認(rèn)為兩個群體為同屬不同種；在0.03～0.2之間時(shí)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(gòu)成均產(chǎn)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(gòu)成的影響

A、B兩單位均曾經(jīng)過q基因的選育建立NIH-q群[9]。經(jīng)過選擇后，對于疫苗檢定的免疫應(yīng)答反應(yīng)效果得以提升。B單位剖腹凈化等技術(shù)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(yīng)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(shù)量過少等，可能造成遺傳的奠基者效應(yīng)[11]。

3.4遺傳生化標(biāo)記檢測法與封閉群遺傳監(jiān)測

遺傳生化標(biāo)記是通過同工酶、蛋白質(zhì)的差異來反映基因的變化，方法成熟、位點(diǎn)明確、簡便快速經(jīng)濟(jì)、結(jié)果易判讀，同時(shí)也是指導(dǎo)封閉群選種的“二次優(yōu)選法”中必須測定的生物學(xué)特性之一[12]。本研究的生化標(biāo)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(gòu)成差異。在2011年不同單位間相差1個多態(tài)性位點(diǎn)，存在4個有差異的多態(tài)性位點(diǎn)。至2014年，同單位不同代次的群體間存在3個有差異的多態(tài)性位點(diǎn)且有2個位點(diǎn)已經(jīng)發(fā)生純合。這與計(jì)算的遺傳參數(shù)反映的群體遺傳構(gòu)成一致。當(dāng)然，目前可選擇的遺傳生化標(biāo)記位點(diǎn)比較有限，與微衛(wèi)星標(biāo)記等方法相比，也存在著多態(tài)性不夠豐富的不足，需要篩選更多染色體上多態(tài)性豐富的生化標(biāo)記位點(diǎn)和通過不同評價(jià)體系綜合分析封閉群的遺傳質(zhì)量，保證封閉群小鼠的遺傳質(zhì)量穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對封閉群的遺傳質(zhì)量監(jiān)測，為其應(yīng)用提供可靠的保障支撐。

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〔修回日期〕2015-04-21

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

研究報(bào)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(xiàn)標(biāo)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(xué)。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(xiàng)目]國家科技支撐計(jì)劃(2013BAK11B03)。