纯系近交

纯系近交（Inbreeding in Pure Lines）是指个体在多个世代内与其近亲进行交配，导致种群的遗传多样性下降，并使隐性等位基因更容易纯合化。纯系近交在生物学研究、育种学和遗传学实验中具有重要作用，但可能引发近交衰退（Inbreeding Depression），降低个体适应性。

1. 纯系近交的原理

在近交过程中，亲缘系数（coefficient of relationship, r）逐渐增加，即子代更可能继承来自共同祖先的相同等位基因。

• 近交系（Inbred Line）：经过多代兄妹交配、亲子交配或自交（如植物）而形成的遗传背景高度一致的个体群体。
• 隐性纯合增加：隐性等位基因在近交过程中逐渐纯合化，使得隐性遗传病的表达概率提高。
• 基因型固定：某些有利或不利的基因型会迅速在种群中固定，导致多样性下降。

2. 纯系近交的影响

• 优点：

  • 稳定性高：个体间遗传背景一致，适用于实验研究，如小鼠近交品系（如C57BL/6）。
  • 遗传性状可预测：有利于培育特定优良品种，如作物改良中的自交系。
  • 消除不良隐性基因：通过选择育种，可去除有害突变，提高种群质量。

• 缺点（近交衰退）：

  • 生存能力下降：如寿命缩短、免疫力降低、繁殖力下降。
  • 遗传疾病增多：隐性致病基因的纯合化使个体更易患遗传病。
  • 环境适应力下降：遗传多样性减少，个体更容易受到环境压力影响。

3. 纯系近交的应用

• 生物医学研究：实验动物（如小鼠、大鼠）通过近交形成纯合品系，以减少实验变量。
• 农业育种：利用近交选育出抗病、产量高的优良作物品种，如玉米的杂交优势利用。
• 遗传学研究：研究基因表达、疾病遗传机制等。

4. 纯系近交与杂种优势

• 杂种优势（Heterosis）：通过将两个不同的纯系杂交，可获得更强壮的后代，如杂交水稻和高产玉米。
• 解决近交衰退：有些育种策略通过周期性引入外部基因（如回交育种）来缓解近交衰退的问题。

5. 总结

纯系近交是指通过近亲繁殖获得高度一致的遗传背景，在实验研究、育种学和医学遗传学中具有重要价值。然而，近交衰退可能导致生存能力下降，因此在实际应用中常结合杂种优势策略，以最大化遗传优势。

参考文献

（1）Falconer, D. S., & Mackay, T. F. C. (1996). Introduction to Quantitative Genetics. Longman.
（2）Charlesworth, D., & Willis, J. H. (2009). "The genetics of inbreeding depression." Nature Reviews Genetics, 10(11), 783-796.
（3）Crow, J. F., & Kimura, M. (1970). An Introduction to Population Genetics Theory. Harper & Row.