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從遺傳學角度而言，實驗動物是具有明確遺傳背景并受嚴格遺傳控制的遺傳限定動物。根據其遺傳特點的不同，實驗動物分為近交系動物、封閉群動物、雜交群動物和突變系動物。使用相同的品系，實驗的結果就具有重復性或可比性。

1.近交系動物(inbred strain animals) 又稱純系動物，是采用同胞兄妹或親子交配，連繁殖 20 代以上所培育出來的遺傳上達到高度一致的動物群。近交系動物的特征如下：
①基因位點的純合性：近交系動物中任何一個基因位點上純合子的概率高達 99.8%，因而能繁殖出完全一致的純合子，品系內個體相互交配不會出現性狀分離，遺傳上具有高度的穩定性。
②遺傳組成的同源性: 品系內所有動物個體都可追溯到一對共同祖先，也就是說同一個品系內每只動物的個體在遺傳上都是同源的，基因型完全一致。
③表型一致性: 由于基因型一致，近交系內個體的表型也是相同的，特別是那些可遺傳的生物學特征，如毛色、組織型、生化同工酶及形態學特征等。當然，其他一些定量特征，如重、產仔數、行為等可受環境、營養等非遺傳因素影響，會存在一些差異。
④由于近交系動物的個體具有相同的遺傳組成和遺傳特性，對試驗反應極為一致，因此在試驗中，只需少量的動物，即可得到非常規律的試驗結果。
⑤近交系動物個體之間組織相容性抗原一致，異體移植不產生排斥反應，是組織細胞和腫瘤移植試驗中最為理想的材料。
⑥每個近交系都有各自顯明的生物學特點，如先天性畸形、腫瘤高發率、對某些因子的敏感和耐受等，可以作為相關疾病的理想動物模型。
⑦禽類和兔的血緣基因純合程度關系達到80%以上(相當于兄妹交配4代)時，即可稱為近交系。

2.封閉群動物(closed colony animals) 又稱遠交群動物，以非近親交配方式進行繁殖生產的一個種群，在不從外部引入新的血緣條件，至少連續繁殖4代的群體稱為封閉群。也就是說，一個動物種群，在5年以上未從外部引進其他任何新血緣品種品系，是由同一血緣品系進行隨意交配，并在固定場所進行繁殖的動物。封閉群動物的特征如下。
①封閉群動物的遺傳組成具有很高的雜合性，因此在遺傳學上可作為實驗基礎群體，用于對某些性狀遺傳力的研究。
②封閉群可攜帶大量的隱性有害基因，可用于估計群體對自發和誘發突變的遺傳負荷能力。
③封閉群具有與人類相似的遺傳異質性的遺傳組成，因此在人類遺傳研究、藥物篩選、毒性試驗和安全性評價等方面起著不可代替的作用。
④封閉群動物具有較強的繁殖力，表現為每胎產仔多，胎間隔短，仔鼠死亡率低、生長快、成熟早，對疾病抵抗力強，壽命長，生產成本低等優點。因而封閉群動物廣泛應用于價驗、實驗教學等。

3. 雜交群動物(hybrid colony animals) 又稱子一代(F1)動物，是兩個近交系動物之進行有計劃交配所獲得的第一代動物。雜交群動物的特征如下。
①雜交群動物與近交系動物相比，生活力、對疾病的抵抗力及對慢性實驗的耐受性忽好，對環境變異的適應能力強，較容易飼養，對長期實驗的耐受能力較強，而且由環境因素的起變異的可能性也較近交系動物要小。
②雜交群動物與近交系動物一樣，具有遺傳均一性，雖然它的基因不是純合子，但是遺傳性穩定，表型也一致，就某些生物學特征而言，雜交一代比近交系動物具有更高的一致性，具有親代雙親的特點，可接受不同個體乃至兩個親本品系的細胞、組織、器官和腫瘤的移植。
③經過雜交從親一代獲得的隱性有害基因與另一親代來的顯性有利基因組合，成為交子，顯性有利基因的作用掩蓋隱性有害基因的作用，而呈現雜種優勢。雜交一代動物具有許多優點，在某些方面比近交系動物更適合于科學研究。

4. 突變系動物(mutant strain animals) 是正常染色體基因發生突變而具有特殊突變基且造成各種遺傳缺陷的動物。在長期繁殖過程中，動物的子代突然發生變異，變異的基因位點可遺傳下去，或者即使沒有明確的基因位點，經淘汰和選育后，仍能維持其穩定的遺傳性狀。這種變異并能繼續保持遺傳基因特性的品系動物，稱為突變系動物。如無胸腺裸鼠，無K細胞無 K、無B、無巨噬細胞等裸鼠。自然界中生物的基因突變有很多表現形式，通常在自然條件下發生的突變稱為自然突變或自發突變(spontaneous mutation)，而用人工方法誘發的突變稱為該突變(induced mutation)。突變系動物可用于免疫研究和移植實驗等。突變系動物的特征如下。
①突變存在普遍性:所有影響各種生物性狀的基因均可發生突變。它可發生于性細胞或體細胞，但體細胞突變一般不能傳給后代。
②突變具有可逆性：突變的可逆規律對實驗動物保種工作非常重要，因為突變種具有回到野生型的可能性。
③實驗動物發生基因突變后常常會導致其相應的正常生理功能喪失，稱為病理缺陷，這種病理缺陷可以代代相傳。基因突變的動物，如果能留種定向培育成突變品系供某項特殊研究使用，就成為有價值的“模型動物”。如腫瘤學和免疫學等研究領域廣泛應用的裸鼠、SCID 小鼠及 NOD/SCID 小鼠等免疫缺陷動物;用于人類肥胖癥研究的 ob/ob 小鼠、Zueker 大鼠等;用于人類高血壓病研究的 SHR 大鼠：用于人類糖尿病研究的 NOD 小鼠、db 小鼠、GK 大鼠等。

資料來源：《實驗動物屏障設施建設概論》P7-9