《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)》 四、培育方法及注意事項(xiàng)

封閉群動(dòng)物的培育方法較為簡(jiǎn)單，只要不引進(jìn)新品種，讓其自行繁殖就可以，當(dāng)然要避免近親繁殖。但是長(zhǎng)期保持一個(gè)封閉群就必須要控制各種條件，采取一定的措施。保持封閉群的主要目的的是為了減少群體內(nèi)的遺傳變異，使整個(gè)群體的性狀、特征能持續(xù)穩(wěn)定不變，而且不產(chǎn)生性質(zhì)不同（變異）的個(gè)體或小群體。培育時(shí)應(yīng)注意下列規(guī)則：

（一）群體封閉后應(yīng)維持五年以上

為什么把小鼠封閉群有效時(shí)間定為五年？其理由如下。假如將兩個(gè)近交系進(jìn)行交配，培育出一個(gè)新的群體（雜交群）。此時(shí)，把其中一個(gè)近交系的基因型假定為A/A，另一近交系為a/a，則兩者雜交以后所產(chǎn)生的F1基因型必定是A/a，然后讓F1進(jìn)行隨機(jī)交配，從理論上講，F(xiàn)2代基因型分離的比例A/A為25%，A/a為50%，a/a為25%。再讓F2進(jìn)行隨機(jī)交配，生下F3，其基因型的比例和F2一樣，不發(fā)生變化。但實(shí)際情況不會(huì)如此準(zhǔn)確，因?yàn)檫€有其它許多因素（如繁殖率的高低）的影響，假如具a/a基因型的個(gè)體比A/A及A/a基因型的個(gè)體繁殖率低1/2的話，此時(shí)這三種基因型出現(xiàn)的頻率就各不相同（如圖5-1所示），即隨著代數(shù)的增加，a/a型頻率逐代減少，而A/A型的頻率則逐代增加，也就是說(shuō)，在起初10代（從1～10代），各基因型頻率，都有變化，達(dá)到15升后才趨于穩(wěn)定（幾種基因型頻率平行發(fā)展）。這雖然是理論的推導(dǎo)，但已用于實(shí)踐，故目前暫定15代，也就是說(shuō)經(jīng)過(guò)15代后，該群體的基因型頻率才能達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。以小鼠為例，一年大約繁殖3代，要達(dá)到15代，就需要5年時(shí)間。因此，5年確定為小鼠封閉群的最低年限，但這種年限只能用之于小鼠，如豚鼠和兔等世代間隔長(zhǎng)，封閉群達(dá)到穩(wěn)定的年數(shù)，就比小鼠的更長(zhǎng)了。

圖5-1　不同繁殖率基因型個(gè)體的基因型頻率變化：在A/A為35%，

A/a為5%，a/a為25%的群體中a/a的繁殖率為A/A和A/a的1/2時(shí)，各基因型頻率的變化。

（二）防止產(chǎn)生群體內(nèi)的隔離狀態(tài)

封閉群體，不要在隔離狀態(tài)下進(jìn)行繁殖（交配）。上面所講的是隨機(jī)交配時(shí)的情況。如果交配不隨機(jī)（如一封閉群隔離飼養(yǎng)，每處的雌雄只數(shù)都不多），而是兄弟姐妹之間交配，則該封閉群就會(huì)分化為許多近交系，從而使該群體的基因型結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，結(jié)果不但破壞了封閉群固有的遺傳結(jié)構(gòu)，而且將使封閉群分化成幾個(gè)近交系，如近交系之間再進(jìn)行雜交，雖可提高該群體的繁殖率，可是封閉群原有的特點(diǎn)將因此丟失。

假如將某封閉群分在兩個(gè)飼養(yǎng)間飼養(yǎng)，各飼養(yǎng)間又獨(dú)立地自行保種，這樣就使群體有效大小減少一半，隨之近交系數(shù)也將提高，從而在這兩個(gè)飼養(yǎng)間產(chǎn)生基因結(jié)構(gòu)（型）變化的可能性也就大了。因?yàn)椋蚪Y(jié)構(gòu)的變化原則上趨向于不隨機(jī)交配的群體一方。如果經(jīng)過(guò)若干代之后就會(huì)變成兩個(gè)完全不同的封閉群。即使是各飼養(yǎng)間的群體量很大，但相同基因結(jié)構(gòu)的微小變化是不可避免的，因此經(jīng)過(guò)幾十年代后，這些微小差異積累起來(lái)，也同樣產(chǎn)生上述結(jié)果。有時(shí)雖然在同一飼養(yǎng)的保種，但采取的方法與上述兩飼養(yǎng)間的作法相同，結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)封閉群。

圖5-2　繁殖場(chǎng)較多時(shí)，為避免各繁殖之間產(chǎn)生隔離生產(chǎn)的方法

總之，若同屬于一個(gè)封閉群，則留種對(duì)必須在整個(gè)群體內(nèi)普遍地選擇，并進(jìn)行隨機(jī)交配。如果繁殖場(chǎng)有兩個(gè)以上都生產(chǎn)同一品系的封閉群，為避免隔離狀態(tài)下的配種，可采用圖5-2方式繁殖生產(chǎn)。即由一個(gè)種群繁殖提供雌雄種鼠，再分配給各繁殖場(chǎng)，進(jìn)行隨機(jī)交配生產(chǎn)，然后供應(yīng)使用。

（三）“群體有效大小”應(yīng)保持在50只以上

當(dāng)采用圖5-2這種生產(chǎn)方式時(shí)，應(yīng)特別注意種群繁殖場(chǎng)的“群體有效大小”，要達(dá)到足夠大。如果封閉群過(guò)小，必然引起群體內(nèi)近交系數(shù)上升，而致群體內(nèi)各種基因的物質(zhì)純度提高，這是與封閉群的性質(zhì)所不相容的，是封閉群最忌諱的。如群體只有雌雄兩只組成，就只能進(jìn)行兄妹交配，結(jié)果會(huì)育成近交系。如果群體有10只組成，這時(shí)雖然1、2代不進(jìn)行兄妹交配，但在2～3代后，不可避免地要進(jìn)行堂兄弟和堂姐妹之間的近親交配，從而也能使群體的近交系數(shù)上升，結(jié)果使群體內(nèi)基因結(jié)構(gòu)改變。為了防止這種現(xiàn)象出現(xiàn)，必須規(guī)定群體的大小。

“群體有效大小”是群體遺傳學(xué)的術(shù)語(yǔ)，有固定的含義。即在進(jìn)行動(dòng)物的繁殖生產(chǎn)時(shí)，為表示其群體規(guī)模大小，常以雌雄種的數(shù)目來(lái)表示。這個(gè)數(shù)目，通常的含義可定義為該群體的大小，但是當(dāng)考慮每代之間的遺傳特性時(shí)，這種表示方法就有問(wèn)題了。比如，雌雄種的數(shù)目雖然相等，但在留種時(shí)如來(lái)源分布不均時(shí)，情況就大不一樣（見(jiàn)表5-1）

表5－1　由10對(duì)公母鼠組成的不同群體的有效大小

雙親號(hào)/留種仔數(shù)/留種方式12　3　4　5　6　7　8　9　10計(jì)群體的有效大小A2　2　2　2　2　2　2　2　2　22040B1　3　0　3　0　3　4　1　2　32020C0　4　0　3　4　0　0　0　5　42012D0　12　0　0　0　8　0　0　0　0204

表中所示為10對(duì)種動(dòng)物，采取A、B、C、D四種不同的留種方法。從中不難看出，四種方式雖都是在10對(duì)親代所生的仔代中選種，但是所選出留種仔數(shù)，在A組是來(lái)自10對(duì)種鼠，B組是來(lái)自8對(duì)種鼠，C組來(lái)自5對(duì)種鼠，而D組則只是來(lái)自2和6號(hào)兩對(duì)種鼠。四組選出的留種仔數(shù)分別都是20只，群體的有效大小從外觀上似乎相同，但其基因結(jié)構(gòu)則完全不一樣。為了比較這種差異，就采用了“群體有效大小”這一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行衡量。

“群體的有效大小”是指一個(gè)自然繁殖的群體所包含的雌雄動(dòng)物數(shù)目，是為下一代留種時(shí)，能從中隨機(jī)選種，并隨機(jī)交配以繁殖后代的數(shù)目，并以此作為衡量的尺度，以計(jì)數(shù)被測(cè)群體的有效大小。表5-2的B組所列即大致與所謂理想大小接近，故其有效大小定為20，A組則為40，正好為D組的10倍，C組為12，D組為4。如果采取A組的形式進(jìn)行繁殖，必須非常仔細(xì)選種才能達(dá)到，因此非常麻煩。B組實(shí)際是采服隨機(jī)選擇的一例，因此操作較簡(jiǎn)便，只要稍微留心選種即可，但是如果不留心，很可能會(huì)出現(xiàn)C組或D組那種情況，即僅僅從幾只母種所生的仔代中選擇，勢(shì)必造成群體有效大小的變小。

降低“群體的有效大小”的另一主要原因是種鼠的雌雄數(shù)不同。雌雄鼠的性比越大，其“群體的有效大小”就變?。梢?jiàn)表5-2）。

表5－2　群體大小相同、雌雄種的比不同時(shí)的“群體的有效大小”

雌　種　數(shù)雄　種　數(shù)群　體　大　小群體的有效大小10102020.01282019.21462016.21642012.8182207.2191203.8

下面的公式用以計(jì)算“群體有效大小”與群體近交系數(shù)上升率之間的關(guān)系，也就是說(shuō)只要進(jìn)行隨機(jī)交配，兩者之間的關(guān)系可用下列公式計(jì)算：

△F1=1/2Ne

△F1:近交系數(shù)的上升率

Ne：群體的有效大小

由此公式我們可以看出，Ne越大，則△F1就越小。在封閉群的規(guī)定中，“群體的有效大小”被定為50。為什么要定為50與要成為近交系就必須兄弟姐妹交配20代一樣，也就是說(shuō)只在一般群體中，近交系數(shù)的上升率（△F1）等于百分之一時(shí)，群體的有效大小（Ne）恰好是50。

在一般情況下，大量生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的繁殖是用各種雌雄鼠的比例進(jìn)行生產(chǎn)的。表5-3用以說(shuō)明在不同性別比例時(shí)的情況，要達(dá)到“群體有效大小”50左右時(shí)所需的雌雄鼠數(shù)。根據(jù)表5-3，現(xiàn)假定如下計(jì)劃生產(chǎn)方式，即每周用一只雄鼠與2只雌鼠進(jìn)行交配，這種雌雄兩性配合的比例為1：14。這樣的群體，要達(dá)到有效大小50時(shí)，至少須經(jīng)常保持雄鼠14只，雌鼠196只，這交不是說(shuō)，只要準(zhǔn)備好14只雄鼠和196只雌鼠就萬(wàn)事大吉了，而是為了在下一代留種時(shí)能從較多的種群中進(jìn)行廣泛選種，不致因種群數(shù)目較少而不得不進(jìn)行近親交配。因?yàn)?，種雄雌鼠太少了，不知不覺(jué)地就提高了近交系數(shù)，結(jié)果就喪失了封閉群的意義。

表5-3雌雄性別比例不同的各群體要達(dá)到有效大小50以上時(shí)所需的雌雄鼠

性　別　比　例群體有效大小達(dá)到50時(shí)所需的動(dòng)物數(shù)群體的有效大小雄雌1：1252550．01：6157550．01：71510652．51：101414050．91：141419652．3

(四)不要用人為淘汰的方式選種

所謂人為淘汰的方式選種，是把基因決定的性狀引向特定方向，結(jié)果使群體內(nèi)基因結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。例如在圖5-3中，基因結(jié)構(gòu)大體自第15代起才趨于穩(wěn)定。要想增加具體a/a基因型的個(gè)體，而進(jìn)行淘汰方式的選種，結(jié)果使其有a/a基因型的小鼠在全體種鼠中上升到1/2，從而使其他基因頻率發(fā)生急劇變化。

圖5-3所示只是一種基因型的改變所產(chǎn)生的結(jié)果，但即使是單基因，在實(shí)際上也伴隨著許多其他遺傳性狀的變化。因此，在封閉群中，原則絕對(duì)上不允許進(jìn)行淘汰式選種。

圖5-3　自第15代起進(jìn)行淘汰式選種后基因頻率變化情況

但是，涉及到繁殖能力問(wèn)題，可視為例外，因?yàn)樽鳛閷?shí)驗(yàn)動(dòng)物首要的基本條件是可繁殖性，尤其是封閉群，利用雜合性提高繁殖率是其特特。人們?cè)谶x種時(shí)有意無(wú)竟地都想用繁殖率高的動(dòng)物作種。在群體被封閉后在5年之內(nèi)，只要采用同一方法，只選擇繁殖率高的留種，其基因結(jié)構(gòu)幾乎不會(huì)引起變化。因此育成封閉群后選種時(shí)，應(yīng)挑選繁殖率高的為宜。