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回交的遗传学效应范文1
关键词 玉米新组合；恩试L101；先玉1299；性状表现；改良；可行性；途径
中图分类号 S513；S503.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）17-0069-02
恩施州地处武陵山区北部，属中亚热带季风型山地湿润性气候，局部气候复杂多变，秋季阴雨频繁。据恩施州农业局统计，2012年玉米种植面积13.07万hm2，玉米产量4 800 kg/hm2，而全国玉米产量达到5 955 kg/hm2。玉米作为重要的粮食作物、饲料之王、重要工业原料，在恩施州的“三农”工作中，起到重要的支撑作用。面对恩施州玉米的种植现状，提高产量是玉米在“三农”工作中重要支撑作用的关键因素。因此，在恩施州特殊的气候条件下，对能够推广的玉米新组合要求具有高产、多抗的特性。
1 恩试L101和先玉1299的经济性状表现
对恩试L101和先玉1299等2个参试组合的产量和抗性与对照鄂玉25进行比较发现，恩试L101、先玉1299、鄂玉25的理论产量（有效穗数×穗行数×行粒数×百粒重/100 000）分别为9 556.35、10 948.65、8 878.95 kg/hm2。理论产量恩试L101和先玉1299分别比对照增产7.63%和23.31%，而其汇总产量分别比对照减产5.18%和增产5.92%。理论增减幅度比实际增减幅度分别大12.81、17.39个百分点，恩试L101减产达到显著，先玉1299增产达到极显著。在抗性方面，恩试L101倒伏倒折率29.4%，对照为0；而先玉1299穗腐发病率及穗芽发生率为100.0%，对照为0，其他抗性基本上一致。通过其穗部性状和其他农艺性状的比较分析得出，恩试L101是一个长大穗、秃尖小、百粒重偏低、穗位偏高、生育期中、抗病虫害中等偏上、抗倒伏倒折差的组合；而先玉1299是一个中长大穗型、生育期偏晚、抗倒伏倒折较好、秃尖较长、不抗穗腐穗芽的组合。恩试L101、先玉1299和鄂玉25的实际产量与相应理论产量的比值分别为0.88、0.85、0.99，说明组合抗性越好，其实际产量与理论产量的比值越大，实际产量就越接近理论产量，稳产性越好。
根据以上2个品种的相关表现分析得出，一是2个品种的理论产量性状SCA比较高；二是2个品种都有一个致命的缺点。恩试L101不抗倒伏倒折，在武陵山区的季风性湿润气候特点下，对于在其生育早期遇到大风甚至局部暴风情况，会严重影响产量甚至绝收；在其生育晚期遇到灾害天气对产量的影响会稍小，因此该组合不具有稳产性。而先玉1299的严重穗腐和穗发芽发生率，以及偏长的生育期，使得其在武陵山区这种季风性湿润气候秋季多阴雨的环境条件下，严重影响产量和品质，因此该组合不具有适应性。因此，该2个参试组合不具有在该地区的推广应用价值，应该淘汰。
2 恩试L101和先玉1299目标性状的改良可行性分析
从育种的角度来说，在大量的测交组合中筛选出较高SCA的组合是需要经过几年甚至几十年的基础工作才能够得到的[1-3]。如果仅仅因为一个缺点就这样轻易丢掉，实则可惜。如果能够对其不良性状进行改良，使之既具有原来的高SCA效应同时又增加了原来不具有的抗性，这样就会增加优良新杂交组合出现的效率。对恩试L101来说，严重缺点是易倒伏倒折，说明此组合茎秆脆弱，不坚韧，或者根系不发达等。另外，穗位越高，棒子越大，鲜穗越重，整个植株的重心就越高，一旦遇上大风就越容易出现不同程度的倒伏和折断。丰 光等[4]对玉米茎秆耐穿刺强度的倒伏遗传研究发现玉米茎秆耐穿刺性遗传为多基因数量性状控制，且符合1对加-显主基因-加-显-上位性多基因遗传模型，主基因遗传力为34.5%～45.7%，多基因遗传力为41.6%～56.3%；向振凡等[5]提出玉米茎秆抗折断力、茎抗压力主要表现为加性效应；王秀全等[6]提出玉米根总长、根总条数、气生根条数的遗传以加性效应为主；朱军[2]、王铁固等[7]和赵延明[8]分别提出玉米穗位高符合加性-显性-母体以及与环境互作效应遗传。张凡[9]提出玉米穗粒腐病抗性是数量性状，受到至少5对以上的基因控制；抗性遗传关系以加性效应为主，同时存在显性和加性×显性上位性效应。根据这些对茎秆强度、根系发达程度和茎秆的抗折、抗压以及穗位高遗传机理分析得出，杂交种的特征特性可以反映出其2个亲本或者亲本之一也具有相应的特征特性。对于2个不同品种的不同缺陷的遗传机理分析，发现基因加性效应、显性效应和母体效应以及其分别与环境互作效应的遗传起主要作用[10]。因此，对其亲本进行特定目标性状的改良是有效而且可行的。
3 恩试L101和先玉1299的改良途径
根据相关遗传机理结合田间亲本的表现性状，可通过以下2种方式进行改良。一是通过轮回选育法引入目标性状基因并进行多次回交，一般回交2～3次，形成BC2F1或者BC3F1时利用系谱法进行有目标的多代选择得到具有相应抗性的自交系。也可以在BC2F1或者BC3F1时利用单倍体技术进行快速选择获得具有抗性的自交系。但是该种方法可能会改变其2个亲本的SCA效应，也有可能从中选出比原亲本更具高SCA和高抗性的新自交系；二是根据玉米的穗位高以及茎秆强度、根系发达程度以及穗腐病穗发芽都是由主基因+多效微基因控制的数量性状遗传原理，因此认为通过系谱法选择的玉米自交系在控制同一性状的等位基因不是绝对纯合的。因此，可以通过扩大原自交系群体，增加选择压继续选择穗位低、茎秆强度大、茎秆抗倒伏倒折、根系发达以及抗穗腐和穗发芽的自交系。也可以采用单倍体技术对有缺陷的亲本进行快速提纯后加以选择。虽然该种方法可以保持2个亲本原有的SCA效应，但是选择的范围有限，不能超越原有自交系的GCA和SCA，只能改良部分农艺性状。
2种方法相比，第1种方法选择速度要慢，但选择效果更好；第2种方法速度要快，但选择范围有限。根据不同的要求进行不同的选择才能够快速地获得理想的品种。笔者认为，针对恩试L101，用第2种方法扩大群体密度以及1穴双株模式，即可选择出穗位低、根系发达以及茎秆抗倒伏倒折能力强的改良自交系；而对于先玉1299来说，需要引入1个高抗穗腐和穗发芽的目标性状基因然后进行选择获取新的改良自交系。从而通过改良后的自交系组配新的具有高产、高抗的玉米新组合。
4 结语
一个新玉米品种在生产得到大面积的推广必须适应当地的气候环境。恩施州乃至武陵山区玉米种植区多为土壤瘠薄的山区，属于特殊的季风性湿润气候以及存在局部复杂多变的小气候特点。在玉米生长季节，气候复杂多变，或局部暴风雨，或长期少雨干旱，玉米生育后期空气湿度大，各种叶斑病容易发生，而收获期间易出现长期阴雨天气。这就要求能够在恩施州乃至武陵山区推广的玉米新品种具有高产、抗倒伏倒折、抗各种病害，特别是对产量和品质影响较大的倒伏倒折、玉米灰斑病、穗粒腐病、穗发芽等的抗性要求较高。本文指出通过对亲本目标性状的改良来获得适应恩施州乃至武陵山区种植的高产、高抗玉米新品种，为玉米育种在技术和思路上提供一个理论依据和参考。
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回交的遗传学效应范文2
关键词：穗粒数；QTL；遗传基础
中图分类号：S511 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.07.025
Basal Research Progresses on the Genetics of Grains Number Per Panicle in Rice
GUO Zexi， MA Haiyan， MA Yafei， YUAN Xue
（College of Agriculture， Guangxi University， Nanning， Guangxi 530005， China）
Abstract： To breed rice variety with large panicle is one of objectives in rice breeding program. Basal research progresses on the genetics of the grains number per panicle and its related character in rice were introduced， QTL of grains number per panicle and functional analysis were reviewed. Finally， the problem about the genetics of the grains number per panicle were pointed out， the research direction of the grains number per panicle was also forecasted.
Key words： grains number per panicle； QTL； basal research on the genetics
我国水稻种植面积0.3×108 hm2，是我国种植面积最大的粮食作物，总产量为2.04×108 t，位居世界第一位，水稻产量和安全品质是必须考虑的问题。虽然水稻产量6 300 kg・hm-2高于世界平均水平，但是我国水稻单产的增长越来越缓慢，提高的难度越来越大，如何提高单产是当务之急[1]。凌启鸿等[2]认为在众多水稻产量性状中，单位面积适宜的穗粒数起主要作用，稳定穗数，主攻大穗，有利于数量和质量的统一。许多学者提出了理想株型模式[3-6]，这些理想株型均以提高穗粒数为主要目标，它是增加单产的关键。当水稻产量达到一定水平时，穗数的增加已经不能有力地提高产量，而增加每穗穗粒数就为高产水稻品种的选育提供了指导方向[1，7]。
1 水稻穗粒数及其相关性状
稻穗由穗长、一次枝梗、二次枝梗和小穗构成。水稻穗粒数是指单个稻穗上着生在枝梗上的籽粒（颖花）数。每穗粒数较其他与产量相关的性状相比，具有较大的变异范围， 这取决于穗部发育时形成的颖花数[8]。穗粒（颖花）直接着生在二次枝梗上，二次枝梗又分布在一次枝梗上，一次枝梗呈圆锥状分布在稻穗上，因此，水稻穗轴长度（穗长）、一次枝梗、二次枝梗数等均与稻穗粒数多少有关。
张玉屏等[9]通过对5个穗型不同的杂交稻穗部性状之间的相互关系的研究发现，在水稻穗粒数相关性状中穗长与穗粒数呈极显著正相关，较长穗长的稻穗穗粒数明显大于较短的稻穗，认为穗长是影响每穗粒数的一个关键因子。每穗粒数主要取决于植物的第一、第二枝梗的个数[10]。多数研究认为，二次枝梗与穗粒数有极显著的相关性，往往穗粒数越多的品种，二次枝梗数量也较大，一次枝梗次之，但也有较大相关性。Mei等[11]在对穗粒数相关性状进行定位分析时发现，二次枝梗不仅与穗粒数呈极显著正相关，而且还将控制穗粒数和二次枝梗的QTLs定位在相同的位点。
2 水稻穗粒数相关性状的遗传
经典遗传学研究表明，水稻穗粒数相关性状的性状均为数量性状，群体内的各个体间表现为连续变异的性状，比如穗长、一次枝梗、二次枝梗和穗粒数等。一般认为，穗长和一次枝梗有较高的遗传力，这表明穗长和一次枝梗的群体表型差异中由遗传因素造成的差异比例较大，穗粒数遗传力次之，二次枝梗的遗传力较低[12-13]。
目前，通过不同的遗传群体如BC1群体、F2群体、近等基因系和单片段代换系等群体对水稻穗部性状进行的研究认为，穗部性状在分离后代中表现为连续的表型变异，受环境和遗传背景的影响较大。这些性状受若干基因控制，各个基因对性状的贡献率较小，这些基因位点称作数量性状基因位点――QTL[14]。
QTL受环境的影响，一个原因可能是QTL针对不同环境主动做出的表达水平的不同，另一个原因可能是被外界干扰被动做出的表达差异。遗传背景影响的主要表现与QTL互作的位点发生改变引起的，称之为上位性。同过不同群体和方法对水稻进行QTL定位，结果显示在水稻中有大量的上位性互作[15-18]。上位性互作是指不同座位上的非等位基因之间的非加性作用，对上位性的检测只涉及到两个基因之间的相互作用。杨盖宇等[19]通过构建Ghd7和Qph1两个同时分离的近等基因系群体，发现Ghd7和Qph1位点均携带增效等位基因，Ghd7和Qph1的上位性影响了株高，能够较好地调控株高、抽穗期和每穗颖花数三者间的关系，使之达到合理水平。Xing等[20]通过构建重组自交系对水稻穗粒数相关性状进行QTL定位和研究发现，控制水稻穗粒数的有18对双基因的互作位点，表明遗传背景对穗粒数遗传影响较大。
水稻穗粒数在不同的发育时期基因表_的数量和顺序是变化的，存在基因表达的发育阶段性。通过对不同发育时期的性状进行QTL定位，并将结果进行比对，这种QTL定位方法称为动态定位[21]。动态定位揭示了性状发育过程中的QTL变化，还能用于分析相关性状间不同发育时期的关系。
3 水稻穗粒数QTL的定位和功能分析
近年来，随着基因组测序方法的飞速发展，越来越多的分子标记（如SNP、InDel）被开发出来，极大地推动了水稻穗粒数性状的遗传分析和遗传因子的剖析。通过高密度的遗传图谱将这些穗型相关性状的基因较精细地定位于基因组上，并实现了部分基因的分离克隆。这为结合传统育种、转基因和分子标记辅助选择技术等手段培育满足对水稻新目标的需求提供了技术指导。
3.1 水稻穗粒数QTL定位
自Paterson[22]第一次运用分子标记进行番茄的QTL定位以来，已有大量关于各种控制重要农艺性状的QTL报道。在利用不同群体进水稻产量相关QTL定位时，将许多相关性状的QTL定位在距离很近的区域。樊叶杨等[23]通过构建在前期定位的第6染色体RM587-RM19784区域内的3个剩余杂合体，将控制每穗实粒数、每穗颖花数和单株产量的QTL定位于RM3414和RM19417之间约96.4 kb，且3个性状QTL的遗传作用模式为加性作用。Xiao等[24]通过遗传分析和精细定位，在染色体的同一区域内定位到了控制水稻千粒重和穗粒数的QTL。赵建国等[25]利用籼粳稻杂交，通过单粒传法获得重组自交系，在第1染色体上检测到一个与每穗粒数相关的QTL-qSNP1，定位在标记RM1-RM259。在RM1附近检测到控制每穗实粒数QTL1个。刘丹等[26]通过籼粳交的148个重组自交系株系对水稻穗部性状QTL进行定位分析，在第一染色体区间RM259-RM572定位到了3个可能紧密连锁的控制不同穗部性状的QTL。
通过大量QTL初步定位和精细定位，在相同或相近的区域千粒质量和穗粒数QTL被识别 [27]。qTNSP6-1和qTGWT6-1这两个QTL被共同限定在第6染色体上一个125 kb的区域内，分别控制千粒质量和穗粒数[28]。Sn9.1和gw9.1被共同限定在第9染色体的37.4 kb区域内，分别控制千粒质量和穗粒数[29]。Zhang等[30]在近等基因系下将穗粒数QTL-qGpp8和qHd8定位在同一座位，很可能是同一个QTL共同控制穗粒数和抽穗期。
Li等[31]通过对219个水稻重组自交系和重组自交系与母本的回交后代构建SNP连锁图谱，25个相关性状的QTL被定位，关于5穗粒数的QTLs被定位出来，其中3个超显性的QTLs被定位在1、2、8染色体上，一个部分显性的QTL定位在第2染色体，另外一个完全显性的QTL被定为在第8染色体上，在回交后代中有一个基因簇，qhHD8/qhPH8/qhSPP8/qhEP8。将这个基因簇命名为RH8，它可以解释40%的抽穗期的变幅和关于颖花数、株高的QTLs重合。
3.2 水稻穗粒数QTL的功能分析
在水稻穗粒数QTL中，LAX、LAX2、APO1、LOG、SP1、DEP1、EP3、Gnp4和DEP3的定位群体是先通过F2群体定位，然后再通过图位克隆得到的，Gnla、Ghd7、DTH /Ghd8和SPL14是以近等基因系为定位群体然后通过图位克隆得到的，RCN、RCN2和LRK1是根据已知的信息进行超量表达来定位的，FZP基因是根据转座子标签法来研究的，RFL基因是根据其已知信息对其进行抑制和过量表达进行研究的[32]。
这些基因可以分为两类，一类是多效性基因，同时控制穗粒数和抽穗期两个性状，另一类基因纯粹地只控制每穗粒数性状。
Ghd7属于第一种类型。Xing等[33]等对其进行了精细定位，将该基因定位在第7染色体着丝粒附近。 Xue等[34]分x了该基因，华中农业大学成功克隆Ghd7基因，Ghd7基因编码CCT结构蛋白域，对光周期敏感，能够控制水稻穗粒数、株高和抽穗期3个性状。该基因在长日照下表达增强，通过延迟开花使株高和穗粒数增加。在第1染色体上半矮生基因sd-1附近的Qph1为主效株高基因，同时对每穗粒数也有较大效应。RCN1和RCN2是TERMINALFLOWER1 （TFL1）/CENTRORADIALIS（CEN）-like基因，过量表达后延长营养生长，导致抽穗期变晚，穗粒数增加。
只控制颖花数性状的基因是第二种类型，大多是通过调控一次枝梗和二次枝梗的表达来实现的。Ashikaird等[35]用籼粳交把Gnla定位在第1染色体短臂。Gnla是一个负向调控因子，编码细胞分裂素氧化脱氢酶，能降解细胞分裂素含量，表达量的降低可引起花序分生组织中细胞分裂素的积累，促进二次枝梗的发育，从而增加颖花数量，最终提高产量。育种家通过人工选择已使大部分高产籼稻含有Gnla的突变型，如9311、特青等[35]。
DEP1是直立穗高产基因[36]，其编码产物为PEBP结构域类蛋白。DEP1是穗型和穗粒数的显性负调控因子，其理想基因型为该基因缺失或者低量表达，主要通过增加二次枝梗来增加穗粒数。Gnla和DEP1可能在同一个代谢途径上[37]。
LAX1是控制穗分枝的基因，进入生殖生长后，编码一个bHLH类型的转录因子，调控侧芽组织的形成，导致一次枝梗数和二次枝梗的增加，进而改变穗粒数[38]。
SP1基因的编码产物是PTR家族转运子，可能参与硝酸根的运输。诱变的SP变体穗长、一次枝梗降低而使穗粒数降低，因此该基因的理想型为正常表达。对该基因的研究利于揭示水稻对营养物质的利用方式和生长发育的关系[39]。
FZP基因是通过转座子标签法定位到的，是通过对野生型水稻单碱基的突变来定位到的，因此，该基因的突变型为野生型。编码产物是水稻BD1同源物，是负调控因子，它虽然不影响小穗的形成，但是会阻止腋下分生组织的形成，而其突变体有促进组织形成的作用[40]。
刘头明等[41]利用2 200个单株近等基因系分离群体在第1染色体的Gnla 基因附近精细定位了一个影响穗粒数的QTL-SPPl，物理距离为107 kb，与Gnla的物理距离为1.2 Mb，它可能编码一个IAA的合成酶，在植物花序发育中能够调控每穗颖花数。
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回交的遗传学效应范文3
【关键词】 免疫缺陷小鼠，模型；白血病
免疫缺陷动物（immunodeficient animal）是指由于先天性遗传缺陷或用人工方法造成一种或多种免疫系统组成成分缺陷的动物。它源于1962年苏格兰医师Issacson等首先发现的无胸腺裸小鼠。1969年，丹麦学者Rygaard首次成功的将人类恶性肿瘤移植于裸小鼠体内，在裸小鼠体内存活并生长，开创了免疫缺陷动物研究和应用的新里程碑。近三十多年来对免疫缺陷小鼠有了深入的研究，相关品系因此建立，并广泛应用于医学生物学研究，尤其在肿瘤学、免疫学中的应用。笔者综述了免疫缺陷动物的发展现状以及其在白血病研究中的应用新进展。
1 免疫缺陷小鼠的概况
1.1 SCID 小鼠(严重联合免疫缺陷小鼠) 1983年Bosma 等［1］发现C.B217 纯系小鼠16 号染色体上的重症联合免疫缺陷(SCID) 基因发生隐性突变后，小鼠缺乏功能成熟的T和B淋巴细胞而称为SCID小鼠。该小鼠胸腺、脾、淋巴结的重量不及正常的30% ，体内T和B淋巴细胞联合缺陷， 是建立急性淋巴细胞白血病（ALL） 的有效模型，应用广泛。另外，Ohsugi等［2］使用5、7、9、11 周的B17 scid/scid (SCID) 小鼠来建立模型， 结果5周龄的小鼠100% 有肿瘤形成，7周龄小鼠肿瘤形成率为50%，9周龄小鼠为20%，11周龄的小鼠没有大体肿瘤形成。说明小鼠周龄对模型的建立也有重要影响。
1.2 NOD/ SCID 小鼠(非肥胖糖尿病型重症联合免疫缺陷小鼠) SCID小鼠NK细胞及巨噬细胞功能正常。有2%～23%的小鼠出现淋巴细胞免疫功能恢复(渗漏现象)，这明显影响了SCID 小鼠的更广泛应用。为提高人类肿瘤异种移植的成功率，人们将SCID小鼠与不同遗传背景品系小鼠杂交，NOD/ SCID由此产生。这种小鼠是SCID小鼠与糖尿病小鼠的杂交产物，它不仅有SCID小鼠的V(D)J重排缺陷，还缺乏功能性NK细胞及循环补体， 抗原呈递细胞分化及功能不良，并且不发生自身免疫性糖尿病，由于SCID基因抑制了淋巴细胞的成熟，NOD特异性基因抑制了先天免疫，因而是一种免疫缺陷更严重、更易于异种移植成功并可稳定应用的动物模型。NOD/SCID是最易于建立AML模型的免疫缺陷小鼠，如Ninomiya等［3］使用该种小鼠研究维A酸综合征(RAS)的病理生理机制。
1.3 NODscid IL2rgamma(null)鼠 2002—2005年又有不同学者分别独立研究了一种更为有效的小鼠模型，此研究是在 NODSCID小鼠模型的基础上导入一个靶向突变，即IL2受体γ链缺失突变。已有报道NODscid IL2rgamma(null)鼠在人类淋巴造血系统移植物植入和功能方面明显优于NODSCID小鼠［4］。这种免疫缺陷小鼠缺乏适应性免疫功能，在固有免疫中表现多种缺陷，并且有助于提高人类淋巴造血系统移植物植入水平［5］。
1.4 其他免疫缺陷小鼠 2000年，带有IL2rg null基因的NOD/Shiscid IL2rgamma null (NOG)小鼠品系终于建立并能维持高繁殖效率。随后，有学者将人类造血干细胞( HSC)移植入这些小鼠中后，证明它们是非常有效的人源小鼠，是研究人类疾病的更为有效的工具。此品系小鼠是由IL2rgamma null鼠和NOD/Shiscid小鼠回交后的第十代。将NODSCID小鼠的骨髓细胞通过尾静脉输注给经半致死量射线照射的BALB/C后，成为嵌合小鼠［6］，该小鼠容易植入人的组织细胞，包括造血系统肿瘤细胞。另外，NorénNystrm等［7］用T 淋巴细胞白血病(TLL) 动物模型来评价血管形成抑制因子TN P2470的抗肿瘤效应时使用的是C57BL /6小鼠。
2 免疫缺陷小鼠人白血病模型的建立
在免疫缺陷动物体内移植人类肿瘤是研究恶性肿瘤的重要手段，特别是对人类白血病模型的研究较为成熟。但是人急/慢性白血病（A/CL）模型建立的条件不一样。一般情况下，AL细胞比CL细胞易于在SCID鼠体内移植成功。与CL细胞不同的是，移植AL细胞不用预先给予促进白细胞生长的细胞因子，移植时一般输入1×107～2×107的单个核细胞，最少时仅100个白血病细胞就足以引起SCID鼠发生白血病，而移植CL细胞时则需要约5×107～10×107的单个核细胞才可引起白血病的发生。
国内外研究者们相继报道了急性淋巴性白血病(ALL)、急性髓性白血病(AML)、慢性髓性白血病(CML)和慢性淋巴性白血病(CLL)的SCID小鼠模型的建立。如FeuringBuske等［8］将原始的人AML细胞移植到β2微球蛋白缺陷的NOD/ SCID 小鼠及转人类生长因子基因的转基因NOD/ SCID小鼠体内，成功建立了白血病模型。Ramshaw 等［9］发现在体外半固体培养基上用人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GMCSF）拮抗剂E1R可抑制全部CML患者CML 细胞的克隆形成，继而他们将人CML细胞(1×108细胞/只)分别输入SCID鼠和人GMCSF转基因SCID鼠体内，发现人CML细胞在SCID小鼠体内难以定植，而在转人GMCSF基因的SCID小鼠体内6周后CML细胞数量可达到高峰，证明人CML细胞在体内、体外生长均依赖人GMCSF。Nicolini等［10］用表达人特异性造血生长因子IL3、GMCSF的逆转录病毒载体转染小鼠，然后用此小鼠骨髓细胞接种NOD/SCID小鼠，3～4周后小鼠血清IL3、GMCSF可达ng/ml水平，将人HSC或胎肝细胞移植到这些NOD/SCID小鼠体内，和未转染造血生长因子的NOD/SCID小鼠相比，人髓系白细胞数明显增加，人HSC明显向髓系方向分化，而红系细胞和淋巴系细胞明显减少。以上两个实验说明CL模型的建立需要一定的细胞因子。
另有研究报道一种增强表达绿色荧光蛋白(eGFP)的NOD/Scid鼠模型建立起来，在这种小鼠体内标记红色荧光蛋白的人类和鼠肿瘤能在体内皮下或正常位点建立起来［11］。混合系白血病(MLL)基因重组在成人和儿童AML中很常见，因而研究比较深入，特别是儿童病例中，但对于MLL基因的部分串联序列(PTD)的分子机制研究少有报道。Hayashi等［12］利用取自11岁AML患儿的MLLPTD建立了一种新的细胞系，并命名为KOPM88。他们将KOPM88细胞接种于NODSCID小鼠，发现小鼠骨髓出现白血病浸润，而且由于压迫性脊髓病导致小鼠瘫痪。这是首次报道在动物活体内展示全身性的带有MLLPTD的AML。
3 免疫缺陷小鼠在白血病中的应用
3.1 在骨髓新生血管方面的应用研究 研究证实多种血液系统肿瘤存在明显骨髓血管新生现象［13］，血管生成在白血病发病机制中起重要作用。基于此，有学者尝试建立NOD /SCID小鼠白血病微血管生成模型。注射白血病细胞组在3周左右才建立白血病模型［14］。郭海霞等［15］静脉注射HL60细胞和内皮细胞（EC）组NOD /SCID小鼠在14 d时出现白血病症状，表现为全身白血病，可如实反映临床AML发病快、全身弥散性扩散的特点。实验中小鼠经静脉注入人EC， 在HL60模型鼠中骨髓微血管密度明显大于非模型鼠，证明人EC可被HL60趋化至骨髓，参与局部肿瘤血管生成，可能与HL60细胞分泌的血管内皮生长因子（VEGF）等因子有关，再次验证了白血病血管生成与白血病细胞增殖之间的相互作用。此模型可用于抗白血病血管生成及实验研究。另外，有实验证实人EC可归巢到白血病模型鼠骨髓血管局部参与血管生成却不增加总血管密度［16］。
3.2 在干细胞中的应用研究 有学者用NOD/SCID小鼠研究间充质干细胞（MSCs）在移植人脐带血CD34+（UCB CD34+）细胞和AML细胞移植中的作用。42只NOD/SCID小鼠给予亚致死量放射，随后静脉给予各种细胞剂量的有或无MSCs的UCB CD34+细胞。另外12只小鼠同样给予亚致死量照射，接着静脉注射有或无MSCs的AML细胞。这些小鼠中的10只，其MSCs用编码eGFP基因的腺病毒载体修饰以示踪。结果表明MSCs促进UCB CD34+细胞在骨髓的移植成功，但对于AML细胞的移植没有发挥作用，且在静脉注入后能够进入包括骨髓的主要淋巴器［17］。而关于HSC，Ishikawa等［18］进行了这样的研究：将纯化的人CD34+或hCD34+hCD38-脐带血通过面静脉移植入NODscid IL2rgamma(null)鼠。注射105 hCD34+或2×104 hCD34+ hCD 38-脐带血细胞于所有实验小鼠，结果人造血细胞以大约70%的嵌合现象再生，这种造血细胞高百分率的嵌合现象移植后一直持续了24周之多。且hCD34+原代实验小鼠骨髓移植入第二代NODscid IL2 rgamma (null) 鼠中也能重新形成造血作用，表明NODscid IL2 rgamma(null)新生小鼠可支持人HSC的自我更新。CD34+hCD38-脐带血细胞能分化成成熟血细胞。既然对人白血病发生机制的主要研究依赖于NOD/SCID成年体系，那么NOD/SCID/IL2 rgamma（null）新生鼠体系也许是研究恶性造血作用的有效工具［19］。
将人类干细胞或祖细胞移植入NOD/SCID小鼠的实验性研究常导致低T淋巴细胞重建。这是临床HSC移植后的一个主要问题。既然肿瘤坏死因子α(TNFα)在体外T细胞定型和分化中发挥重要作用，Samira等［20］研究了TNF在小鼠体内增强人T细胞发展中的潜在作用。他们在移植人类单核细胞前将TNFα投给照射过的NOD/SCID小鼠诱导23周，结果发现TNFα在体内能快速提高人T淋巴细胞数量。
3.3 在白血病实验性治疗方面的应用
3.3.1 对NOD/SCID鼠移植瘤模型的药敏实验研究：近年来一些国外学者对NOD/SCID鼠移植瘤模型进行了化疗药物药敏实验的研究。Liem等［21］探讨了儿童ALL体内模型的药物敏感性评价， 发现移植瘤模型的生物、遗传学特点及化疗敏感性可准确反映肿瘤的临床特点，而药敏结果与患者的临床疗效和生存期存在一定的相关性。此外，新型抗瘤药物的体内实验结果常不能获得体外培养系统中的抗癌作用［22］。因此，NOD/ SCID 鼠移植瘤模型的体内药敏实验变得更加重要，它可对肿瘤的治疗方案进行筛查，并在体内评价其疗效，用以预测并指导临床治疗方案的选择和设计。同时体内药敏实验的研究平台也有可能对放疗、内分泌治疗、免疫治疗、基因治疗及分子靶向治疗等治疗进行深入研究。
3.3.2 对免疫缺陷小鼠白血病模型的实验性治疗研究：林祥华等［23］分析了Bcl2反义硫代磷酸寡脱氧核苷酸（ASPO）抑制HL60细胞在SCID小鼠体内致白血病作用，探讨应用Bcl2 ASPO体外净化白血病可行性。结果ASPO处理组HL60细胞Bcl2表达下降，体外增殖抑制凋亡，在SCID小鼠中不会产生白血病，且未有残留；SPO组HL60细胞不受影响，仍可在SCID小鼠体内广泛增殖浸润，产生白血病。
甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)和巨噬细胞炎性蛋白1α(MIP1α)在成人T淋巴细胞白血病（ATLL）的体液恶性高钙血症（HHM）的发病机制中有重要作用，PTHrP的表达能被核因子kappaB (NFkappaB)激活。Shu等［24］使用生物荧光鼠模型来评估通过 PS341阻断NFkappaB和通过Zol抑制破骨作用在ATLL和HHM的发展过程中的效果。发现PS341降低细胞的活力，促进凋亡并且体外下调PTHrP在ATLL细胞中的表达。为证明在活体内的情况，将ATLL细胞移植入NOD/SCID鼠体内并用PS341或Zol或PS341和Zol联合治疗，另有一组用赋形剂治疗作为对照组。生物荧光成像和肿瘤细胞计数显示所有治疗组的小鼠其肿瘤明显缩小，而且血浆钙离子浓度显著降低。用Zol治疗后骨小梁体积增加，破骨参数降低。PS341可在体内降低PTHrP 和MIP1α在肿瘤细胞内的表达。结果显示PS341和Zol能有效治疗对常规疗法反应很差的ATLL和HHM。细胞毒药物CPEC是胞苷三磷酸酶合成酶的非竞争性抑制剂，Schimmel等［25］研究了CPEC及对于NOD/SCID小鼠体内的ALL的抗肿瘤活性，结果只观察到较弱的抗白血病活性（1.5 mg/kg，每周5 d和5 mg/kg，每周2 d），然而这种抗白血病活性和严重的全身毒性相关，这种毒性并非对NOD/SCID小鼠白血病模型特异，相同的情况也在Balb/c小鼠模型中发现。总之，尽管CPEC在体外抗肿瘤活性较好，但在人白血病模型小鼠体内的抗瘤活性较差并伴有严重的毒性。
3.3.3 针对白血病干细胞的实验性治疗研究：研究证明，白血病也有自己的干细胞。而启动白血病发生的白血病干细胞(LSC) 可能是研究治疗的理想靶细胞，因此特定的肿瘤干细胞群体及其所表达的特殊标志对于确定靶细胞或靶分子具有重要的意义。最近Cheung等［26］发现表达乙醛脱氢酶(ALDH) 的AML可能含有原始的LSC，并提示此类患者预后较差。由此可见，在NOD/ SCID鼠模型上开展肿瘤干细胞的筛选并研究其特性具有重要的治疗意义。一项对CD33+ AML的研究显示，CD34+ / CD38- /CD123+ AML干细胞也表达CD33，因此针对CD33的抗体有可能治疗AML［27］。Yilmaz等［28］发现抑癌基因PTEN 通过抑制mTOR与PI3 K/ Akt 信号通道来抑制LSC的增殖，并维持正常HSC的增殖，mTOR的抑制剂雷帕霉素能起到杀死LSC和保护HSC的作用。
转贴于 4 免疫缺陷小鼠人白血病模型的应用前景
在过去的10年中，NOD/SCID小鼠被认为是小动物模型中用来研究淋巴造血系统移植的“金标准”［4］，多数研究都是基于NOD/SCID小鼠而完成。由于在免疫缺陷小鼠人类白血病模型中白血病细胞的增殖和分化受到如同骨髓微环境一样的调控，因此为研究白血病增殖、分化及其调控机制提供了独特的条件。免疫缺陷小鼠模型还可以直接检测白血病细胞生长和播散的能力，评价某些已知在体外能杀伤或致白血病细胞凋亡的药物，成为判断患者预后以及探索新的白血病治疗手段的重要方法之一。同时，我们应该考虑到小鼠与人类的细胞因子、粘附分子和细胞外基质的不同，在今后的研究中，可开发应用转基因小鼠来模拟人体微环境的一些条件，克服现有免疫缺陷小鼠的不足，更好地应用这些模型深入研究白血病发生发展、调控机制及治疗。另外，新近建立起来的NODscid IL2rgamma(null)鼠可用于造血作用，固有和获得性免疫，自身免疫性疾病，感染性疾病，肿瘤生物学，再生医学等，其应用比NOD/SCID更为广泛。将这种模型推广必将带动多个领域的进一步发展。
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