分子變異和生態(tài)學(xué)問題參考幻燈片

1、1,分子變異與生態(tài)學(xué)問題,2,1、分子變異,分子變異來源于基因突變。DNA序列在染色體復(fù)制過程中，正常情況下被精確地拷貝。然而也會因種種原因偶然出現(xiàn)錯誤，從而產(chǎn)生新的序列，這些錯誤稱為突變(mutations)?；蛲蛔兗瓤梢园l(fā)生在體細胞內(nèi)，也可以發(fā)生在生殖細胞內(nèi)。體細胞內(nèi)的突變一般不影響后代性狀；而生殖細胞內(nèi)的突變可影響后代性狀。進化中所談的基因突變均是指生殖細胞的突變，或是種系細胞的突變。基因突變的結(jié)果導(dǎo)致基因的一種等位形式變成另一種等位形式。遺傳學(xué)研究中，將自然界中普遍出現(xiàn)的性狀，稱為野生型。決定這種性狀的等位基因稱為野生型等位基因。野生型等位基因發(fā)生突變即成為突變型等位基因。從野生型變

2、為突變型，稱為正向突變；反之，從突變型也可以變回野生型，稱為回復(fù)突變或逆向突變,3,1.1基因突變種類,基因突變根據(jù)受突變事件影響的DNA序列的長度分為點突變(point mutation)和序列片段突變(fragment mutation)。點突變影響一個核苷酸；序列片段突變影響兩個以上相鄰核苷酸。 根據(jù)突變事件造成的變化類型分為： 替換(substitutions)，即一個核苷酸被另一個所取代； 缺失(deletion)，即從DNA中移去一個或多個核苷酸； 插入(insertions)，向序列中添加一個或多個核苷酸； 倒位(inversion)，即含有2個或多個堿基對的雙鏈DNA片段斷裂后

3、，轉(zhuǎn)動180再重連接在一起,圖中(a)表示基因原序列；(b)表示基因序列中從C到T的轉(zhuǎn)換；(c)表示基因序列中從G到C的顛換；(d)表示缺失序列ACCTA；(e)表示插入序列AAAGC；(f)表示DNA雙鏈中GCAAC互補堿基對發(fā)生倒位,5,1.1.1核苷酸替換,核苷酸單堿基對替換(single base-pair substitution)又稱替代或置換，也稱為點突變(point mutation)。 核苷酸替換分為轉(zhuǎn)換(transition)和顛換(transversions)兩類。 轉(zhuǎn)換是A和G(嘌呤)之間或T和C(嘧啶)之間的替換。 顛換是一個嘌呤和一個嘧啶之間的替換。 轉(zhuǎn)換比顛換更常

4、見,圖6-2核苷酸點突變類型 表示轉(zhuǎn)換； 表示顛換,轉(zhuǎn)換和顛換如發(fā)生在基因的蛋白質(zhì)編碼區(qū)內(nèi)，根據(jù)點突變對基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)翻譯產(chǎn)生的影響定性， 可以把點突變分為同義突變(synonymous mutation)和非同義突變(non-synonymous mutation)二種。 同義突變，堿基替換不引起氨基酸改變，則稱為又稱為中性突變(neutral mutation)或沉默突變(silent mutation)。同義突變的原因是點突變發(fā)生在密碼子的第三個核苷酸，由于遺傳密碼的簡并性，這個突變后的密碼子恰恰同突變前的密碼子編碼同一氨基酸，這樣，突變不會改變蛋白質(zhì)中的氨基酸序列。引起編碼氨基酸改變

5、的堿基替換又稱為非同義替換。 非同義突變，又進一步分為錯義突變(missense mutation) 和無義突變(nonsense mutation。錯義突變是指受到影響的密碼子變成另一種新密碼子，編碼一個新的氨基酸，使氨基酸序列發(fā)生變化。錯義突變大多發(fā)生在密碼子的第一位或第二位核苷酸。無義突變是指一個編碼氨基酸的密碼子，在點突變后變成了一個終止密碼子，使多肽合成提前中止，產(chǎn)生了缺失原有羧基端片段的縮短的肽鏈。在多數(shù)情況下，這種截短尾巴的蛋白質(zhì)片段是沒有活性的,圖6-3發(fā)生在編碼區(qū)的基因突變 (a)同義突變；(b)錯義突變；(c)無義突變,9,1.1.2插入和缺失,插入(insertions)

6、和缺失(deletions),總稱為indels變化，是指在原核苷酸序列中插入或丟失1個或多個相鄰核苷酸。 插入和缺失的形成機制主要有三種： 第一種是復(fù)制滑脫(replication slippage)或復(fù)制鏈誤配(slipped-strand mispairing)。這類事件發(fā)生在含有鄰接短重復(fù)序列的DNA區(qū)域中。DNA復(fù)制期間，滑脫可因鄰接重復(fù)間的誤配而引起，而滑脫又可造成某一DNA片段缺失或重復(fù)的后果，至于是缺失還是重復(fù)，則要看滑脫發(fā)生在5-3方向或是相反的方向。 第二種機制是不等價交換(ubequal crossing over)。兩條染色體不等價交換，結(jié)果是在一條染色體上某一DNA片

7、段缺失，而在另一條染色體上則出現(xiàn)同一序列的重復(fù)。 第三種機制是DNA轉(zhuǎn)座,圖6-4滑脫誤配所產(chǎn)生的重復(fù)和缺失 DNA復(fù)制期間TA重復(fù)中發(fā)生的兩堿基滑脫。3-5方向的滑脫造成一個TA重復(fù)單位插入(左半圖)；5-3方向的滑脫造成一個未配對TA重復(fù)單位缺失(右半圖)，該TA重復(fù)單位的缺失可能是由于DNA聚合酶3-5外切酶的活性所致,圖6-5 基因中的不等價交換 圖中矩形表示某一特定長度的DNA。不等價交換，導(dǎo)致其中一個子鏈中某一DNA序列缺失，而另一子鏈中則出現(xiàn)同一序列的重復(fù),缺失和插入統(tǒng)稱為裂縫(gaps)，因為當(dāng)一個帶有缺失或插入的序列與原序列比較時，兩序列中就會出現(xiàn)一個裂縫。裂縫事件中所涉及的

8、核苷酸數(shù)目，范圍從一個，幾個或數(shù)千個核苷酸連續(xù)片段。 裂縫的長度基本上展示出雙峰型頻率分布，短裂縫(130個核苷酸)常常是由于復(fù)制過程中的錯誤造成的，如上面所講的滑脫鏈誤配；而長片段的插入和缺失主要是由于不等價交換和基因轉(zhuǎn)座造成的,13,1.1.3移碼突變,在編碼區(qū)，如果插入或缺失事件所涉及的核苷酸數(shù)目不是3的倍數(shù)，則會使處在突變發(fā)生位置下游的密碼子閱讀框架發(fā)生移動，這種突變稱為移碼突變(frameshift mutation)。結(jié)果是裂縫下游的編碼序列將會按錯誤的相位閱讀，它不僅可導(dǎo)致許多氨基酸的改變，而且還可能使終止密碼子被抹掉或引入新的終止密碼子，后果是產(chǎn)生長度異常的蛋白質(zhì)(圖6-6)。

9、核苷酸插入引起的移碼突變，可能通過缺失回復(fù)到野生型的DNA序列；但如果是由于缺失而引起的移碼突變，則一般是不可能出現(xiàn)回復(fù)突變的。 當(dāng)插入或缺失連續(xù)排列的核苷酸是3的整倍數(shù)時，其結(jié)果是密碼子的插入或缺失突變，而不引起移碼突變。這種密碼子整數(shù)倍的插入或缺失稱為整碼突變(inframe mutation)。移碼突變同置換突變一樣，都有突變熱點(hotspot),即容易發(fā)生這些突變的位點。一些研究結(jié)果指出，重復(fù)的核苷酸序列易發(fā)生序列的插入或缺失，是移碼突變的熱點區(qū),圖6-6移碼突變 (a)缺失一個G，造成翻譯提前終止；(b)插入一個G，結(jié)果去掉一個終止密碼子，造成翻譯長度增加。終止密碼子下劃有橫線,1

10、5,1.2 突變的空間分布,突變不是在整個基因組中隨機出現(xiàn)的,有些區(qū)域比另一些區(qū)域更容易突變它們被稱為突變的熱點(hotspots) 。有一個突變熱點是二核苷酸5 CG- 3， 其中胞嘧啶常常被甲基化并被錯誤地復(fù)制，最后它就變成為5 -TG-3。 二核苷酸5 -TT-3 在原核生物中是一個突變熱點，但在真核生物中卻通常不是。在細菌中含有短回文（palindromes)(即兩條互補鏈讀起來相同的序列如5 - GCCGGC- 3，, 5 - GGCGCC- 3 和5 -GGGCCC-3） 的DNA內(nèi)的區(qū)域，被發(fā)現(xiàn)比其他區(qū)域更易于突變。在真核生物的基因組中，串接重復(fù)常常是缺失和插入的熱點，或許這是滑

11、脫鏈誤配所造成的結(jié)果,16,1.3 基因突變和自然選擇,基因突變可分為自發(fā)突變(spontaneous mutation)和誘發(fā)突變(induced mutation)。 自發(fā)突變指在自然界的各種輻射、環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)、生物體內(nèi)的DNA復(fù)制錯誤、DNA自發(fā)損傷和修復(fù)能力的缺陷、轉(zhuǎn)座因子等多種因素作用下引發(fā)的突變。 誘發(fā)突發(fā)指用人工的方法誘發(fā)基因產(chǎn)生突變。所有能誘發(fā)基因突變的因子，稱為誘變劑(mutagen)。由于癌的發(fā)生也同基因突變密切相關(guān)，因此，許多誘變劑往往具有致癌作用，也是一種致癌物(carcinogen,17,突變的頻率以突變率(mutation rate)表示。突變率是指在一個世代中

12、或其它規(guī)定的單位時間內(nèi)，一個細胞發(fā)生某一突變事件的概率。 有性生殖生物中，突變率通常用一定數(shù)目配子中突變型配子數(shù)來表示； 無性生殖生物，如細菌，則用一定數(shù)目的細菌在一次分裂過程中發(fā)生突變的次數(shù)來表示。 一般情況下，生物的自發(fā)突變率是很低的。比如，高等生物的自發(fā)突變率為110-10110-5，即在10萬到100億個配子中可能有一個突變發(fā)生；細菌的自發(fā)突變率則在110-10410-4。不同的生物有不同的突變率；同一生物的不同基因也有不同的突變率,基因突變是不定向的，隨機的；也就是說，突變的效應(yīng)并不對應(yīng)于誘變因子的性質(zhì)。比如，低溫并不引起抗寒的突變，使用青霉素并不引起抗青霉素的突變?？墒?，在低溫條件

13、下，的確可以找到抗寒的作物；用青霉素后，有些細菌確是出現(xiàn)了抗藥性。其原因是低溫和青霉素在這里充當(dāng)一個選擇因子。在自然界的生物群體中，每一個個體對溫度或青霉素的耐受個體本來就是不同的。正常溫度或不接觸藥物的環(huán)境中，耐低溫或耐藥物的性狀沒有表現(xiàn)，因為沒有表現(xiàn)的環(huán)境?？墒牵?dāng)溫度降低或使用藥物時，不耐低溫或藥物或耐受程度較差的個體無法生存而被淘汰，只有耐低溫或耐藥的個體能夠生存而被選擇，并逐漸成為群體中的主體，于是出現(xiàn)了耐低溫或耐藥的生物群體。如果溫度再降低，青霉素的劑量再增加，則只有耐受性更高的個體被選擇保留下來，并形成一個群體，于是出現(xiàn)了溫度不斷降低，青霉素劑量不斷增加，生物體更能耐低溫和耐藥物

14、。因此，突變是不定向的，只有選擇是定向的。群體基因型的定向變異，是由選擇作用造成的，而不是個體的定向變異造成的,19,這樣說來，抗DDT的昆蟲難道在人類發(fā)明DDT以前就有抗DDT的能力？或者人類每發(fā)明一種新的殺蟲劑，昆蟲就會有對付這種新藥劑的抗性基因？其實，這是一個生物化學(xué)問題。任何一種化學(xué)藥物都作用于一定的靶分子，以期打亂和阻斷生物體內(nèi)物質(zhì)代謝和能量代謝的正常路線，導(dǎo)致生物體的死亡。所以生物體內(nèi)的基因產(chǎn)物如能與藥物分子相拮抗，保護靶分子不受藥物的作用，或者從其它代謝途徑來補償藥物分子所起的破壞作用，就會表現(xiàn)出抗藥性。例如，抗DDT的果蠅體內(nèi)的脫氯化氫酶(dehydrochlorinating

15、 enzyme)基因的活性很高，可把DDT轉(zhuǎn)變成無毒的乙稀化合物DDE。只有抗藥性的昆蟲才能存活下來，通過繁殖形成耐藥性的群體,20,基因突變是生物群體中遺傳變異的主要來源，也是生物進化過程中自然選擇的主要原因。基因突變不僅發(fā)生在DNA編碼區(qū)，而且也會發(fā)生在啟動子區(qū)、剪接部位、內(nèi)含子和多腺苷酸化位置。只要是影響基因表達和蛋白質(zhì)活性的核苷酸突變，都屬于基因突變的范圍。發(fā)生的大多數(shù)突變對生物體而言都是有害的，因為基因突變破壞了生物體與生存環(huán)境之間的一種適應(yīng)性平衡，不利于生物體的生存,21,1.4 動態(tài)突變,在研究與人類神經(jīng)系統(tǒng)遺傳性疾病相關(guān)的基因時，在患者基因的編碼序列中，或是編碼序列兩側(cè)的序列中

16、發(fā)現(xiàn)某個密碼子的拷貝數(shù)目遠遠多于正常個體的拷貝數(shù)。換句話說，患者基因中某種三核苷酸的重復(fù)拷貝數(shù)急劇增加，這種突變導(dǎo)致了疾病的發(fā)生。這種三核苷酸重復(fù)拷貝數(shù)增加，不僅可發(fā)生在上代生殖細胞中而遺傳給下一代，而且在當(dāng)代的體細胞中也可發(fā)生，并同樣具有表型效應(yīng)。除此之外，一個個體的不同類型細胞或同一類型細胞中，三核苷酸重復(fù)拷貝數(shù)也可以是不同的。這不同于以往發(fā)現(xiàn)的基因突變。過去觀察到的基因突變體仍然有著與上代相同的突變率，突變率是很低的，而且變動是很小的。比如，編碼血纖維原肽(400個氨基酸組成)的基因的突變率，估計是每20萬年改變一個氨基酸，這些突變可以說是近于“靜止”的。由于三核苷酸突變不同于此，所以稱

17、之為動態(tài)突變(dynamic mutation)。動態(tài)突變也可稱為基因組不穩(wěn)定性(genomic instability,22,動態(tài)突變最初是在與人類神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)的基因中發(fā)現(xiàn)的。在動態(tài)突變和疾病相關(guān)的研究中，發(fā)現(xiàn)擴增的重復(fù)序列是不穩(wěn)定地傳給下一代，往往傾向于在后代增加幾個拷貝數(shù)，重復(fù)拷貝數(shù)增加的越多，病情越嚴重，發(fā)病年齡越小，這種現(xiàn)象稱為遺傳早現(xiàn)(anticipation)。 隨后發(fā)現(xiàn)，不僅是與神經(jīng)系統(tǒng)遺傳性疾病相關(guān)基因中有三核苷酸拷貝數(shù)增加，在一些與發(fā)育相關(guān)的基因中同樣也有此現(xiàn)象。另外還發(fā)現(xiàn)，三核苷酸擴增突變達到一定程度后，影響性狀的顯隱性表達；三核苷酸拷貝數(shù)擴增突變在其它物種(如小鼠)

18、中，也有發(fā)現(xiàn)。因此，動態(tài)突變在生物界中也許是相當(dāng)普遍的,23,1.5 DNA 分子變異的異質(zhì)性,DNA 分子異質(zhì)性體現(xiàn)在進化速率的不同。不同分子之間，或同一分子不同序列結(jié)構(gòu)之間，突變速率，固定速率以及選擇壓力等有很大差異,24,許多生物體的基因組具有不同的遺傳方式和序列進化率，通過比較，可以得到有價值的認識。另外，各種分子技術(shù)提供了不同的敏感程度。這樣，從近緣個體到遠緣物種，不同親緣關(guān)系程度，通過選用不同的DNA標(biāo)記和分子技術(shù)得到一個研究特定類群的最適宜的方法,25,如何檢測發(fā)生在不同個體之間的這種分子變異,分子遺傳學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了許多新技術(shù)。這些技術(shù)的直接作用是有效檢測生物個體間的DNA差異,

19、26,2、 檢測分子變異的技術(shù),2.1 材料來源:提取DNA 任何細胞或組織都是合適的DNA 來源 脊椎動物，血液。 鳥類的血液(它的紅細胞是具核的)中獲得只需1-2ul； 哺乳動物來講只有白細胞具核則需要1ml 。 低等動物：組織或個體。 組織保存： 新鮮組織：液氮或低溫冰箱。 固定組織：70%酒精,27,2.2 DNA-DNA 雜交,雜交方法被用來： (i)估計兩個種基因組間總的相似性， (ii)在克隆之前，檢測一個特殊的序列。 方法：（1）固定，將等分試樣的DNA(或血液)點到濾膜上并固定；（2）雜交，與探針雜交；（3）檢測，雜交的檢測可以通過X 射線,放射自顯影,或膜上探針的直接化學(xué)染

20、色。通過各種合適的對照來比較其雜交強度可以測定目標(biāo)樣品中探針序列的存在。 當(dāng)研究一特異性序列時，探針可以是克隆的DNA 片段或人工合成的寡核苷酸序列（典型的是20- 30 個堿基對）。一旦一個克隆被測序后， 就可以設(shè)計寡核苷酸探針，并且原則上允許相對快速而方便地對序列變異數(shù)據(jù)的收集,28,2.3 限制性片段分析,估測DNA 序列變異的最簡單方法是應(yīng)用限制性片段(或限制性片段長度多態(tài)性,RFLP)來分析。 首先，樣品DNA 被某一限制性內(nèi)切酶消化，切成一定的片段， 然后依它們的長度將這些片段通過電泳分離。 限制性片段可以通過電泳凝膠片的染色觀察或如上所述， DNA 片段的存在與否暗示著應(yīng)用特定限

21、制性內(nèi)切酶來識別的特異性目標(biāo)序列的變異,29,2.4 DNA 指紋分析,兩種不同級別的DNA 指紋分析，多位點和單位點指紋。 單位點指紋通過與一克隆的小衛(wèi)星探針的Southern 雜交， 可以檢測在一個單位點上等位DNA 限制性片段的不同大小。 一個典型的小衛(wèi)星DNA 序列的長度大于20,000 個堿基對,它包括一個短的10-60 堿基對的非編碼序列的重復(fù)拷貝。重復(fù)的次數(shù)有顯著的差異，可以產(chǎn)生易于檢測的不同長度的限制性片段，從而在一些小衛(wèi)星位點得到了很高水平的多態(tài)性(雜合率達100%)。 小衛(wèi)星位點是“可變數(shù)量的串聯(lián)重復(fù)(VNTR)” 位點的例子,30,多位點DNA 指紋，用到一個“多核心(p

22、oly-core)” 探針， 它可與部分重復(fù)單位(即核心)自動雜交， 這種重復(fù)單位在微衛(wèi)星的很多分離的位點上是很普通的。 可以用不同的核心探針來檢測非依賴性小衛(wèi)星帶譜。 多位點指紋法的一個主要優(yōu)點是核心探針可用在廣泛的生物體中,31,多位點指紋法的一個缺點是指紋譜復(fù)雜，難以比較 ，特別是在不同的凝膠上得到的譜。組成的DNA片段也不能歸因于特異性位點。單位點指紋法通過允許基因型歸因于常常是高度變異的位點,避免了這些問題。 但它也有缺點，就是在所研究的每一個物種中或至少在一個近緣種中都得找出一種標(biāo)記系統(tǒng),32,另外一種級別的 VNTR 位點包括了簡單的序列， 或微衛(wèi)星多態(tài)性(Tautz,1989)

23、。 微衛(wèi)星(microsatellite)包含不同數(shù)量簡單而短的串聯(lián)重復(fù)，如(GT)n 或(CAC)n。 小衛(wèi)星和微衛(wèi)星的區(qū)別是隨意的，但實際的區(qū)別是微衛(wèi)星總的長度小到允許應(yīng)用PCR 技術(shù)分析。所以微衛(wèi)星的變異分析比小衛(wèi)星容易得多(見Rassmann 等1991,Schiotterer 等(1991)的方法) 。特異位點微衛(wèi)星系統(tǒng)常在寬范圍的近緣種中適用(Schltterer 等,1991), 在一定程度上比小衛(wèi)星探針更有用。 由于這里數(shù)據(jù)太少而不能在兩個級別的兩個位點進行典型變異的細致比較。高水平的多態(tài)性很可能在小衛(wèi)星位點上得到， 但微衛(wèi)星的變異似乎適合作大量的應(yīng)用,33,2.4 PCR,P

24、CR可以產(chǎn)生足量的特定長度的DNA,適合各種方法的進一步分析，如RFLP、測序和與特異探針的雜交。 在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，應(yīng)用一耐高溫的DNA 聚合酶循環(huán)復(fù)制相反的兩條DNA 鏈上兩個引物部位之間的序列, 這個反應(yīng)需要兩個合成的寡核苷酸引物的存在與DNA 上的這些部位互補，每循環(huán)一次,產(chǎn)量成倍增加。這個過程的靈敏度使得它可以對極少量DNA 進行分析,例如這些DNA 可來自單個精子細胞，單根頭發(fā)，單個羽毛，古代的骨胳或博物館中的標(biāo)本。由于所研究的序列只需要很少的完整拷貝 , 甚至固定的或包埋了的組織都適合來提取DNA作PCR(Greer等1991)，所以，很簡單的野外樣品保存和實驗室提取的操作程序

25、都會令人滿意,34,因為擴增的PCR 產(chǎn)品有足夠的量可供直接在電泳凝膠片上檢測,所以PCR 為雜交方法提供了另一個很好的選擇。 例如可以檢測引物部位間的序列長度變異或檢測在一個引物部位本身的變異。PCR 產(chǎn)物可以用作點印跡DNA-DNA 雜交時的靶材料,也可用作限制性分析，和其它技術(shù)結(jié)合，可以不進行廣泛地測序，就可以相對方便地收集有用的基于序列的標(biāo)記數(shù)據(jù),35,2.6 DNA 測序,對整個基因的DNA多態(tài)性的研究 , 需要分別地從每個個體克隆基因 。一旦在一個親緣生物體中得到克隆并測得序列，由此可設(shè)計出寡核苷酸引物，進行PCR,PCR 的優(yōu)點是通常可以繞過克隆這一步。 設(shè)計通用的引物,在不同物

26、種中擴增某一特定基因序列,36,2.7 變性梯度凝膠電泳,這種方法需要為所研究的具有長G-C 尾的區(qū)域準(zhǔn)備一個引物，這種具有抗變性的G-C 鍵的擴增產(chǎn)物，可在含有脲的梯度凝膠上電泳，不同序列的產(chǎn)物在不同的脲濃度上部分地變性,對長度小于500bp 的產(chǎn)物,小到只有1 個堿基對替換的變化，能夠通過移動距離的不同而分辨出來，頻率數(shù)據(jù)(包括雜合子的辨別)可直接由凝膠上得到。在這種應(yīng)用中, DGGE 對研究DNA 片段在種群內(nèi)或其它研究單位內(nèi)的中等變異是最有用的,37,2.8 隨機擴增多態(tài)性DNA（RAPD,隨機擴增多態(tài)性DNA(RAPD), 不同生物提取的DNA， 應(yīng)用多組短單鏈隨機引物，通過PCR獲

27、得不同長短的產(chǎn)物，經(jīng)過瓊脂糖電泳和溴化乙錠染色后,比較擴增產(chǎn)物時, 一些引物將產(chǎn)生少許分離的帶,它們的一部分在種群內(nèi)或種群間是多態(tài)的。當(dāng)檢測時, 這些標(biāo)記通常呈現(xiàn)顯著的孟德爾遺傳特性。在動植物中,這些標(biāo)記可用來制作基因連鎖圖。 這種方法僅需要DNA 分離、PCR擴增和瓊脂糖凝膠電泳過程,就可提供豐富的多態(tài)性標(biāo)記數(shù)據(jù)，避免了限制性酶和放射性標(biāo)記的高消耗和復(fù)雜性,38,3 生態(tài)學(xué)應(yīng)用,39,3.1 性別鑒定,許多生物體由于在幼年期難于作性別鑒定,因此，相關(guān)的研究無法開展。 性別是由遺傳決定的，關(guān)鍵是至少在一種性別具某些特異性DNA ，用分子標(biāo)記去鑒別特殊的性染色體的序列特征, 已有了一些實例，如使

28、用一種減法克隆(subtraction cloning) 技術(shù)分離了食鯡魚鷗(Larus argentatus) 的W 染色體(雌性特異的)的特異性探針，遺憾的是,這個探針只對很少一些近緣種有應(yīng)用價值,40,最近分離了在Y-染色體上的性別決定區(qū)(SRY)的基因, 并認為它對人類來說是性別決定位點，它能夠作為一個探針，用印跡分析來確定一系列哺乳動物的性別。 雖然在其它脊椎動物分類群中,它好象可能具有一個相同功能的同源物, 但首次在鳥類尋找這樣一個同源基因并不成功。 一旦得到了合適的序列數(shù)據(jù), 至少就可以設(shè)計和合成在大范圍的哺乳動物物種中有用的寡核苷酸探針,或至少可以設(shè)計寡核苷酸引物應(yīng)用于PCR,

29、41,3.2 交配制度,進化生態(tài)學(xué)家對交配制度特別感興趣,他們希望能夠度量個體在自然條件下的生殖成功情況，也需測量不同個體間的親緣關(guān)系，在實踐中, 父本和母本的檢驗是測量親緣關(guān)系的一種特殊情況。為這個目的,應(yīng)用分子方法特別是多位點DNA 指紋和RFLP 分析進行研究, 多位點分析已應(yīng)用于一些完全在野外進行的繁殖系統(tǒng)研究上, 現(xiàn)在幾乎已經(jīng)成為常規(guī)方法。迄今多數(shù)的研究集中在鳥類上, 反映了鳥類作為行為生態(tài)學(xué)研究對象的普遍性, 并且涉及到基本上是單配制度中，確定是父性或是母性，或者關(guān)注互助繁殖群成員之間的血統(tǒng)分布以及親緣關(guān)系的程度,42,3.3 種群結(jié)構(gòu),種群結(jié)構(gòu),包括從種群內(nèi)到種群間在各種水平上研究親緣關(guān)系與遺傳分化。線粒體DNA(mtDNA)是用于許多種群分化研究的DNA序列。在植物中,質(zhì)粒DNA 也是類似分子 ，同樣的進展,并已在少數(shù)的種群結(jié)構(gòu)研究中得到應(yīng)用,43,3.4 遷移和基因流,遷移是種群結(jié)構(gòu)的一個重要成分,應(yīng)用分子的方法可以推斷遷移模式。 例如, 現(xiàn)代人的地理起源，這是個有爭議的問題, 通過從多類人種和黑猩猩中取樣和獲取的mtDNA D-loop區(qū)序列比較, 確認了人類mtDNA 進化樹的非洲起源( Vigilant 等 1991,44,3.5 漸滲現(xiàn)象與雜交地帶,適用于種群結(jié)構(gòu)分析的技術(shù)也