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实验动物遗传学作为遗传学的一个分支，主要是利用遗传调控原理，按照人类的意愿和科学研究的需要，控制和改造实验动物的遗传特性，培育新的动物品系和各种动物模型，以此阐明动物的外在表现型与遗传特性之间的关系。根据遗传学原理和相关技术，开展实验动物遗传监测和特性测定也是实验动物遗传学的研究范畴。
根据遗传特点的不同，实验动物分为近交系、封闭群和杂交群。此外，也有把突变系单独列出。实际上，突变系可以归类于近交系。
1.定义 经至少连续20代的全同胞兄妹交配培育而成，品系内所有个体都可追溯到一对共同祖先。经连续20代以上亲代与子代交配与全同胞兄妹交配有等同效果。近交系以兄妹交配方式维持。近交系的近交系数（inbreeding coefficient）应大于99%。
2.命名 近交系一般以大写英文字母命名，亦可以用大写英文字母加阿拉伯数字命名，符号应尽量简短，如A系、TA1系等。近交过程中有共同祖先但分离为不同的近交系，用相近的名称，如NZB、NZC、NZO等。有些品系没有按照这个规则进行命名，如129P1/J、615等。为了方便，近交系常用缩写表示。
3.近交代数 近交系的近交代数用大写英文字母F加数字表示。例如，当一个近交系的近交代数为87代时，写成（F87）。如果对以前的代数不清楚，仅知道近期的近交代数为25，可以表示为（F？+25）。
4.亚系（substrain ）
（1）亚系的形成 近交系的亚系分化是指一个近交系内各个分支的动物之间，随着时间的推移和环境变化，出现遗传差异。通常下述三种情况会发生亚系分化。
①兄妹交配代数在20代以后40代以前形成的分支，由于杂合残留导致遗传分化。
②从共同祖先分开20代以上，因突然变异和遗传漂变（genetic drift）导致品系内遗传分化。
③经遗传分析已发现一个分支与其他分支存在遗传差异。产生这种差异的原因可能是残留杂合、突变或遗传污染（genetic contamination）（即一个近交系与非本品系动物之间杂交引起遗传改变）。由于遗传污染形成的亚系，通常与原品系之间遗传差异较大，因此对这样形成的亚系应重新命名。例如，由GLaxo保持的A近交系在发生遗传污染后，重新命名为A2G。
（2）亚系的命名 亚系的命名方法是在原品系的名称后加一道斜线，斜线后标明亚系的符号。亚系的符号可以是以下几种。
①培育或产生亚系的单位或人的英文名称缩写，第一个字母用大写，以后的字母用小写。使用缩写英文名称应注意不要和已公布过的名称重复。例如，A/He，表示A近交系的Heston亚系；CBA/J，由美国杰克逊研究所保持的CBA近交系的亚系。
②当一个保持者保持的一个近交系具有两个以上的亚系时，可在数字后再加保持者的英文名称缩写来表示亚系，如C57BL/6J、C57BL/10J分别表示由美国杰克逊研究所保持的C57BL近交系的两个亚系。
③一个亚系在其他机构保种，形成了新的群体，在原亚系后加注机构缩写。如C3H/HeH是Heston（He）后加Hanwell（H）保存的亚系。
④作为以上命名方法的例外情况是一些建立及命名较早，并为人们所熟知的近交系，亚系名称可用小写英文字母表示，如C57BR/cd等。但注意BALB/c、DBA/1、DBA/2不是亚系。
以近交系动物为背景，经过基因重组或使之携带突变基因所培育的近交系动物。
1.重组近交系（recombinant inbred strain）和重组同类系（recombinant congenic strain）
（1）定义
①重组近交系 用两个近交系杂交后，再经连续20代以上兄妹交配育成的近交系。
②重组同类系 用两个近交系杂交后，子代与两个亲代近交系中的一个近交系进行数次回交（通常回交2次），通过对特殊基因进行选择的连续兄妹交配（通常大于14代）而育成的近交系。
（2）命名
①重组近交系的命名 用两个亲代近交系的缩写名称中间加大写英文字母X命名。由相同双亲交配育成的一组近交系用阿拉伯数字予以区分。
②重组同类系的命名 用两个亲代近交系的缩写名称中间加小写英文字母c命名，用其中做回交的亲代近交系（称受体近交系）在前，供体近交系在后。由相同双亲育成的一组重组同类系用阿拉伯数字予以区分。如CcS1，表示由以BALB/c（C）为亲代受体近交系，以STS（S）品系为供体近交系，经2代回交育成的编号为1的重组同类系。供体缩写为数字的用连接符号表示。
同样，如果父系缩写为数字，如Cc8，为区分不同RC组则用连接符表示为Cc8-1。
2.同源突变近交系（coisogenic inbred strain）
（1）定义 两个近交系，除了在一个指明位点等位基因不同外，其他遗传基因全部相同，简称同源突变系。
同源突变系一般由近交系发生基因突变或者人工诱变（如基因剔除）形成。用近交代数表示出现突变的代数，如F110+F23，是近交系在110代出现突变后近交23代。
由ES细胞制作的品系，通过与ES细胞来源的近交系交配来维持的也作为同源突变系，但要考虑染色体的变异。同样，通过化学物质或放射线诱发的突变也可作为同源突变系，但基因组上有可能存在其他突变。
同源突变系如果不定期与亲本品系回交，可能因遗传突变产生变异。
（2）命名 由发生突变的近交系名称后加突变基因符号（用英文斜体印刷体）组成，二者之间以连接号分开，如：DBA/Ha- D 。
当突变基因必须以杂合子形式保持时，用“+”号代表野生型基因，如：A/Fa-+/ c 。
129S7/SvEvBrd- Fyn tm 1 Sor 为用来源129S7/SvEvBrd品系的AB1 ES细胞株制作的 Fyn 基因变异的同源突变系。
3.同源导入近交系（congenic inbred strain）
（1）定义 将一个基因导入到一个近交系，通过多次回交（backcross），而培育成的新的近交系，称为同源导入近交系，简称同源导入系，又称同类近交系、同类系。
至少要回交10个世代，供体品系的基因组在0.01以下。通过选择适当的标记进行交配，可在5个世代达到同样效果，称为“快速导入法”。在发表时应注明选择的标记数和染色体上的间隔。
组织相容性抗原（MHC）基因位点不同，互相移植排斥的同类近交系称为同源抵抗系（congenic resistant，CR）。
（2）命名 同源导入系名称由以下几部分组成。
①接受导入基因（或基因组片段）的近交系名称。
②提供导入基因（或基因组片段）的近交系的缩写名称，并与a之间用英文句号分开。
③导入基因（或基因组片段）的符号（用英文斜体），与b之间以连字符分开。
④经第三个品系导入基因（或基因组片段）时，用括号表示。
⑤当染色体片段导入多个基因（或基因组片段）或位点，在括号内用最近和最远的标记表示出来。
1.染色体置换系（consomic strains or chromosome substitution strains） 把某一染色体全部导入近交系中，反复进行回交形成的近交系。与同类系相同，将F1作为第1个世代，至少要10个回交。
2.分离近交系（segregating inbred strains） 将特定的等位基因或遗传变异以杂合子形式保存的近交系。
3.核转移系（conplastic strains） 将某个品系的核基因组转移到别的品系细胞质而培育的品系。
4.混合系（mixed inbred strains） 由两个亲本近交系（其中一个是重组基因的ES细胞株）混合而培育的品系。
5.互交系（advanced intercross lines） 是两个近交系间繁殖到F2，采取避免兄妹交配的互交所得到的多个近交系。由于其较高的相近基因位点间的重组率而被应用于突变基因的精细定位分析。
6.转基因动物（transgenic animals ）
（1）定义 通过实验手段将新的遗传物质导入动物胚细胞中，并能稳定遗传，由此获得的动物称为转基因动物。
（2）转基因动物命名 转基因动物的命名遵循以下原则：背景品系加连接符号和转基因符号。
符号：一个转基因符号由以下三部分组成，均以罗马字体表示。
TgX （YYYYYY）# # # # # Zzz，
其中各部分符号表示含义为如下。
TgX=方式（mode）
（YYYYYY）=插入片段标示（insert designation）
# # # # #=实验室指定序号（laboratory-assigned number）
Zzz=实验室注册代号（laboratory code）
以上各部分具体含义及表示如下。
①方式 转基因符号通常冠以Tg字头，代表转基因（transgene）。随后的一个字母（X）表示DNA插入的方式：H代表同源重组，R代表经过反转录病毒载体感染的插入，N代表非同源插入。
②插入片段标示 插入片段标示是由研究者确定的表明插入基因显著特征的符号。通常由放在圆括号内的字符组成：可以是字母（大写或小写），也可由字母与数字组合而成，不用斜体字、上下标、空格及标点等。
③实验室指定序号及实验室注册代号 实验室指定序号是由实验室对已成功的转基因系给予的特定编号，最多不超过5位数字，而且插入片段标示的字符与实验室指定序号的数字位数之和不能超过11。
7.突变系（mutant strains ）
突变系是指带有突变基因的动物，包括同源突变近交系、同源导入近交系和分隔近交系，实际上是一类近交系，由于突变系动物在繁殖方式上的特殊性，将其单独列出。
（1）回交体系（backcross） 回交体系主要用于显性突变、共显性突变、隐性致死性突变和半显性致死性突变。可使携带杂合差异基因的个体反复与近交系回交，第一次杂交定为N0代，以后每次回交定为N1代、N2代等，直到N10代之后，就可用差异基因纯合子或杂合子兄妹交配进行维持。
（2）杂交-互交体系（cross-intercross） 多用于隐性有活力的突变，由于供体品系提供的是隐性等位基因，但杂合状态下不能检出隐性等位基因，因而采用杂交-互交体系，可使携带纯合差异基因的个体与近交系杂交，然后互交，选择纯合个体与近交系再次杂交，这样每次与近交系杂交等于回交系统中的一次回交。每一次杂交定为M0代，以后每轮杂交定为M1代、M2代等，直到M10代以上，就可以用差异基因纯合子或杂合子兄妹交配进行维持。
1.近交系动物遗传特点
（1）基因纯合性 经20代以上的近交培育，其任何一个基因位点的纯合概率在98.6%以上，基因组中几乎所有基因位点的两个基因都是纯合的，包括隐性基因也是纯合的，品系将保留和表现所有遗传性状，有利于形成疾病模型。
（2）遗传稳定性 每一代纯合子之间繁殖，下一代位点上的基因组成保持恒定，有利于遗传性状长久不变，优良性状得以保持。
（3）品系遗传同源性 品系内所有个体的遗传结构，可以追溯到同一祖先，由于来源于共同祖先的一个拷贝，品系中任意两个个体之间的基因型都是相同的，有利于生物学特性对比。
（4）品系遗传组成和表现性状一致性 由于品系内所有个体与祖先具同源性，所以全部个体之间的遗传结构及表现性状也相同，这使得实验研究的结果尽可能一致。
（5）品系间遗传组成和表现性状独特性 由于育种过程中，不同基因分配到各个近交系中，并且加以纯合固定，因此所形成的不同近交系遗传结构存在差异，表现性状也有差别，利于品系多样性，更适合各种不同的实验研究。
（6）品系间遗传概貌可辨认性 各品系间不同生物学性状形成的遗传标记，组成一定的遗传概貌，以利于动物品系的鉴别区分。
（7）对实验反应的敏感性 由于近交衰退，品系某些生理过程中的稳定性降低，对外界因素变化如实验刺激更为敏感，增加了近交系动物的灵敏度。
（8）资料完整性 近交系动物品系多，分布广泛，各系间差异大，因此其资料较丰富。另外，动物性状稳定遗传，保持的资料有沿用价值。
2.近交系动物应用特点
（1）近交系动物个体之间遗传差异很小，对实验反应一致，可以消除杂合遗传背景对实验结果的影响，统计精度高，因此，在应用中只需使用少量动物就能进行重复定量实验。
（2）近交系动物个体间主要组织相容性抗原一致，因此是涉及组织、细胞或肿瘤移植实验必不可少的动物模型，如近交系大鼠适合脏器移植。
（3）由于近交，隐性基因纯合，其病理性状得以暴露，可以获得大量先天性畸形及先天性疾病的动物模型，如糖尿病、高血压等。这些动物遗传背景清楚，是进行疾病分子机理研究的理想实验材料。
（4）某些近交系肿瘤基因纯合，自发或诱发性肿瘤发病率上升，并可以使许多肿瘤细胞株在动物上相互移植传代，成为肿瘤病因学、肿瘤药理学研究的重要模型。
（5）同时使用多个近交系，可分析不同遗传组成对某项实验的影响，或者观察实验结果是否具有普遍意义。例如，研究同一基因在不同遗传背景下的作用，或研究不同基因在同一遗传背景下的功能。
1.定义 以非近亲交配方式进行繁殖生产的一个实验动物种群，在不从其外部引入新个体的条件下，至少连续繁殖4代以上，称封闭群（closed colony），亦称远交群（outbred stock）。
封闭群动物的关键是不从外部引进新的基因，同时进行随机交配，以保持动物群体基因杂合性，这样封闭群动物的生产力、生育力均会超过近交系。从群体遗传学的角度看，动物群体的基因频率达15代后才趋于稳定，动物群体的基因频率稳定后才称得上封闭群。
封闭群除了来源清楚、遗传背景明确、有较完整档案材料（种群名称、遗传组成特点及主要生物学特征）、与公开发表有关材料相符外，为了保持其遗传异质性及基因多态性的稳定，引种或留种还应经常达到有效数量。如小型啮齿类封闭群动物群体的有效数量一般不能少于25对。假设有一个由N个个体组成的群体，能产生2N个配子。在下一代中，两个来自同一个体的配子结合成合子的概率为1/2N。这就是近交系数的增加量。
2.命名 封闭群由2～4个大写英文字母命名，种群名称前标明保持者的英文缩写名称，第一个字母须大写，后面的字母小写，一般不超过4个字母。保持者与种群名称之间用冒号分开。
例如：N：NIH表示由美国国立卫生研究院（N）保持的NIH封闭群小鼠。Lac：LACA表示由英国实验动物中心（Lac）保持的LACA封闭群小鼠。
3.特点 封闭群动物就其群体而言没有引进新的个体，其遗传特性及反应性可保持相对稳定，但群内个体则具有杂合性，主要有以下特点。
（1）呈遗传多态性 远交系动物在同一基因位点上，包含更多的等位基因，即具有更高的基因多态性，表现对较多的外界刺激因子呈现反应。
（2）因远交系动物多数基因处于杂合状态，所以具有较强的杂交优势，表现为抵抗力、生产力及生活力多优于近交系。
（3）对某种特定刺激的反应性及重复性不及近交系，群体遗传接近自然种属特征。
1.定义 由不同近交品系之间杂交产生的后代的群体，称杂交群（hybrid colony），有时为了特殊目的也采用种群之间杂交。
2.命名 杂交群应按以下方式命名：以雌性亲代名称在前，雄性亲代名称居后，二者之间以大写英文字母“X”相连表示杂交。将以上部分用括号括起，再在其后标明杂交的代数（如F1、F2等）。
3.特点 杂交动物的双亲来自两个不相关的近交系，它具有以下几种特征。
（1）具有杂交优势，避免近交系抵抗力较低的缺点，具有较强的生命力、适应性和抗病能力。
（2）遗传均一，各个个体的基因型相同，是其父母基因型的组合。
（3）表型一致，每个个体的遗传物质均等地来自双亲，虽表现杂合性，但个体间遗传均质性好，实验可以重复，表现一致性。
（4）常具有两系双亲的生物学特性，能将父母品系的显性性状集中遗传到同一个体上。
（5）由于基因互作，可产生不同于双亲的新的性状，成为表现症状的自发型动物模型。如新西兰黑（NZB）小鼠与新西兰白（NZW）小鼠均无自发性红斑狼疮的临床症状，而用NZB与NZW杂交产生的F1代动物则表现为自发性红斑狼疮。
1.遗传监测的重要性 实验动物遗传监测的目的是为了证实各品系应具有的遗传特性，检测是否发生遗传突变和是否混入其他血缘动物以及是否发生错误交配而造成遗传污染等，以确保被监测对象符合该品系的要求。由于品系的特性易受许多因素影响而发生变化，并且直接关系着实验结果的可靠性。另外，使用发生遗传污染的动物所进行的实验，往往导致错误的结论。因此，实验动物遗传质量监测应作为常规工作，在某种程度上讲，实验动物遗传质量比微生物质量对动物实验结果的影响更大。
用于生物医学研究中的许多近交系小鼠、大鼠和豚鼠，育成后扩散分布到世界各地饲养，产生大量的亚系，品系的遗传特性可能发生了很大变异。来自同一起源的亚系间可能出现显著的差异，若使用这些亚系在不同的实验室得到的实验数据不同，造成实验结果无法重复。因此，在进行动物实验前了解所使用的实验动物遗传背景十分重要，查清品系的背景也是遗传质量监测的重要内容。
2.造成遗传污染的因素 引起群体遗传改变的首要因素是遗传变异。由于染色体片段存在重复、缺失、易位和倒位，基因位点存在突变，若这些变异在饲养过程中被固定下来，就会引起群体遗传特性改变。另外，近交系在近交20代后仍有残余的杂合子存在，携带杂合子的个体往往活力强，易于选留，更易于在群体中扩散而引起遗传特性发生改变。
引起群体遗传特性改变的另一因素是人为失误。饲养管理不当（如在同一饲养室或笼架上饲养相同毛色的不同品系动物）、记录不完整、经常更换饲养人员、缺乏专业人员的监督和管理等，这些情况下很容易导致群体遗传污染。在无菌动物或SPF动物生产时，有时需要一个同类雌性动物来代哺剖宫产的幼仔，若代哺幼仔和本身幼仔毛色相同时就具有遗传污染的危险。错误交配也是引起遗传群特性改变的常见因素。
实验动物的遗传监测，就是为了保证动物的品种品系的遗传质量与标准一致，并使之在长期的繁殖生产中遗传质量保持稳定不变。
目前，实验动物的品系已达数千个之多，在培育、保种及繁殖、生产中，都有严格的要求，但由于影响遗传变异的因素很多，在动物的培育、保种和繁殖、生产过程中，仍然存在着发生遗传变异或遗传污染的可能。对于新引进的动物或新导入的品系，更需要摸清其遗传概貌。因此，建立遗传质量监测机制，是确保实验动物遗传质量必不可少的手段。
1.毛色基因测试法 依据动物的毛色外观即可判别其性状，可以直观地通过表型判断其基因型，进行遗传分析。当近交系固定于某些特定的毛色时，只需观察其毛色即可进行一定程度的检测，如白色或野生色各代表不同基因型，利用毛色的表型分离可以推断近交系的毛色基因，该方法称毛色基因测试法。通过毛色基因的交配测试，可以把隐藏的毛色基因显示出来，是最简单的遗传质量鉴定法。
2.生物化学标记基因检测法 小鼠和大鼠相当多的同工酶和同种结构蛋白表现出多态性，显示出支配这些酶和蛋白质的基因多态性。选择一些在品系间具有多态性的同工酶和异构蛋白作为生化标记，它们的基因即为生化标记基因。这些多为支配动物体内酶、蛋白质变异的基因。将动物脏器组织匀浆上清液、血液中的酶、蛋白质等进行电泳后，以特异的生物化学方法进行染色来识别待测的性状。这些性状大部分为共显性，根据其表现型即可判别基因杂合型和纯合型，是近交系质量遗传性状检测的一种简便而精确的方法。
3.免疫学性状的标记基因检测法 在免疫系统中，起主要作用的T及B细胞膜上有许多糖蛋白，血清中也有补体和免疫球蛋白，可用血清学的方法作为遗传标记物。另外，小鼠主要的组织相容性抗原为H-2系统，小鼠在H2基因座位区域可见到在品系间存在显著的多型性，在检测上是有意义的性状。常用的免疫学方法有皮肤移植法、混合淋巴细胞培养法（微量细胞毒法）、肿瘤移植法、血清反应法等。皮肤移植法可鉴定组织相容性抗原的异同，是目前测定近交系遗传质量性状的重要方法之一，通常在背部、耳部、尾部等部位进行同系异体间移植，移植物在同一近交系中可以被互相接受，而在不同近交系中互相排斥。
4. DNA多态性检测法 由于生物个体间的差异在本质上是DNA分子的差异，因此，DNA是最为可靠的遗传标记。随着分子生物学技术的迅猛发展，出现了许多测定DNA多态性的方法。概括如下。
（1）以DNA-DNA杂交为基础的方法，主要包括用相应的限制性内切酶切开核DNA，细胞质线粒体DNA即可知道其长度，DNA片段长度因品系的不同而有所不同，被称为限制酶切片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism，RFLP）及DNA指纹图谱（DNA fingerprint）方法。
（2）以PCR方法为基础，主要包括随机扩增多态性DNA标记（random amplified polymorphic DNA，RAPD）和微卫星法（microsatellite DNA）。
（3）单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）测定法。
5.细胞遗传学监测法 细胞遗传学标记是指生物的染色体特征，以染色体显带技术为依托，常见的显带技术中G - 带在整个分裂间期和分裂期相对稳定，可以用来鉴定品系和遗传监测。此外，荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization，FLSH）技术也可以用于遗传分析，在鉴定基因修饰动物中应用广泛。
6.下颌骨形态测量分析法 下颌骨的形状与遗传因素有密切的关系，被认为是比较稳定的数量遗传性状。测定下颌骨11个部位的长度，将这些测定值进行多变量解析处理，即可识别不同品系。颌骨标记在新的种系鉴定中非常有价值，但需处死动物和较繁琐的操作。
7.特征性状检测法 对于特殊的突变品系（hr、dy等）或同源导入近交系（H2）等，对其构成各自品系特征的性状进行检测则是最重要的，也是最有效果的。例如，SHR大鼠的血压监测、糖尿病动物模型的血糖值测定、SCID小鼠的渗漏率等，单纯是基因位点的检测不能够反映品系特性，必须同时测定其突变特性。
上述方法主要用于近交系动物的遗传检测，对封闭群等动物一般是通过数量性状观察为主的监测，来实现对其遗传质量的监控。数量性状主要包括种群的基本形态，如体重、毛色、体型等；血生理常数，如白细胞、红细胞、血红蛋白等；生殖生理数据，如性周期、怀孕期、胎产仔数等。也可采用下颌骨测量或辅以生化、免疫等技术，来实现对其遗传质量的监控。