第三章遺傳多樣性保護

1、遺傳(ychun)多樣性保護第三(d sn)章共二十七頁第一節(jié) 生物保護與分子遺傳(ychun)的關(guān)系一、進化論與分子遺傳(ychun)的關(guān)系進化論：核心自然選擇DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的闡明，奠定了遺傳學(xué)的物質(zhì)基礎(chǔ)，標志著分子生物學(xué)的誕生?！胺肿舆M化鐘”和“中性理論”的提出，對進化的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響，極大地推動了分子進化的研究。共二十七頁（一）分子鐘和中性(zhngxng)進化理論分子鐘：利用(lyng)已知的分子系統(tǒng)和古生物學(xué)數(shù)據(jù)建立的表示分子進化速率與進化時間之間關(guān)系的通用曲線。即：分子的進化是具有恒定速率的。中性進化論：多數(shù)或絕大多數(shù)突變都是中性的。即無所謂有利或不利，因此對于這些中性突變

2、不會發(fā)生自然選擇與適者生存的情況。共二十七頁共二十七頁分子(fnz)鐘的建立：選擇所要比較的生物大分子種類：根據(jù)具體的研究目的和已掌握的資料，選擇進化速率相對恒定、速率(sl)大小合適、在要比較的所有物種中都存在的生物大分子。 選擇所要比較的物種，確定各個比較組合及其所代表的進化事件。 獲得（查詢資料或直接測序）所要比較的物種的生物大分子一級結(jié)構(gòu)的資料；從古生物學(xué)和地質(zhì)年代學(xué)資料中獲得每一個比較組合所代表的進化事件發(fā)生的地質(zhì)時間的數(shù)據(jù)。 共二十七頁以大分子一級結(jié)構(gòu)的差異量為縱坐標，以地質(zhì)時間為橫坐標，將上述各個比較組合(zh)的大分子差異量和所代表的進化事件發(fā)生時間對應(yīng)地標在坐標中，并通過統(tǒng)計

3、學(xué)分析方法建立一條相關(guān)的曲線（或直線），這就是大分子進化速率曲線（或直線）。 利用大分子進化速率曲線，可以推斷未知的進化事件發(fā)生的大致時間。共二十七頁共二十七頁分子進化(jnhu)中性理論對分子鐘的解釋穩(wěn)定積累的突變對適合度沒有顯著的效應(yīng)，即進化過程中的核苷酸置換絕大部分是中性或者近似(jn s)中性的突變隨機固定的結(jié)果；物種內(nèi)雖然有大量的遺傳變異，但是僅有少部分受自然選擇的影響，而大部分的分子突變從本質(zhì)上說是選擇中性的。 從微觀角度來看，突變壓和隨機固定是進化的驅(qū)動力，但突變導(dǎo)致形態(tài)和生理上的差異后，自然選擇開始發(fā)揮作用。自然選擇理論僅對那些有害突變和正突變起作用。共二十七頁（二）分子(fn

4、z)系統(tǒng)學(xué)與分子(fnz)系統(tǒng)發(fā)育樹 分子系統(tǒng)學(xué)是研究(ynji)生物大分子進化歷史的學(xué)科，通過研究(ynji)生物大分子的信息來推斷生物進化的歷史，利用系統(tǒng)發(fā)育樹的形式來體現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系譜系。分子系統(tǒng)學(xué)以生物大分子進化速率恒定性為前提，利用同源分子之間的差異量來推斷生物大分子的進化史。 系統(tǒng)發(fā)育樹（phylogenetic tree)可以體現(xiàn)出物種間、基因間、群體間乃至個體間的系統(tǒng)關(guān)系。共二十七頁1. 系統(tǒng)發(fā)育樹的基本概念系統(tǒng)發(fā)育樹通過分枝的層次或拓撲結(jié)構(gòu)，來反映新的基因復(fù)制或享有共同祖先的生物體的歧義點。系統(tǒng)樹的構(gòu)建為分子進化研究提供了一個新的技術(shù)手段，可以比較精確地定位物種的分類地位，確

5、認(qurn)其進化歷史。無根樹：表示最早的共同祖先(zxin)不能確定系統(tǒng)發(fā)育樹：包括拓撲結(jié)構(gòu)和枝長共二十七頁基于(jy)16sRNA構(gòu)建的系統(tǒng)進化樹共二十七頁共二十七頁2. 系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建(u jin)獲得生物大分子的信息量，往往這些大分子具有同源性和特征性。研究進化歷史較長、分歧度較大的物種時，可以選用相對進化速率較慢的生物大分子；（保守區(qū)）如果是鑒別親緣關(guān)系較近的物種，則往往采用進化速率較快、能夠分辨短期變化的生物分子。（多變區(qū)）根據(jù)生物大分子的數(shù)據(jù)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹?；诰嚯x：鄰接法、不加權(quán)算數(shù)平均對群法?；谛誀睿鹤畲蠛喖s法、最大似然法、貝斯法。共二十七頁二、遺傳(ychun)多樣性

6、和保護近交衰退：早在19世紀，人們就發(fā)現(xiàn)近交降低(jingd)了物種的繁殖和生存能力。44個哺乳動物種群中有41個種群表現(xiàn)出近交個體的幼體死亡率比遠交繁殖的個體要高（Rall K et al. 1983)。遺傳衰竭：稀有或者特有的物種存在著遺傳衰竭的現(xiàn)象。遺傳多樣性的降低增加了種群滅絕的敏感性（Frankham et al.,2002)。共二十七頁白化病？色素(s s)決定基因-SLC45A2很好的適應(yīng)野外(ywi)生存氨基酸突變（A477V）全基因組遺傳連鎖分析白虎是虎的亞種孟加拉虎野外發(fā)生的一種罕見突變型。與通常的毛色全白和紅眼的白化動物不一樣，其底色皮毛的顏色呈白色，條紋則呈現(xiàn)深褐色至黑

7、色，而且眼睛呈灰藍色?！癈urrent Biology”以封面文章發(fā)表名為“The genetic basis of white tigers”的科研論文。因此，從遺傳多樣性來說，白虎有一定的保護價值。這一結(jié)論結(jié)束了長期以來保護生物學(xué)界關(guān)于白虎是否是一種遺傳缺陷的爭論，對虎的遺傳多樣性保護以及白虎的繁殖策略等提供了科學(xué)的佐證。共二十七頁（一）保護(boh)遺傳學(xué)的概念和內(nèi)容研究對象：瀕危物種主要目標：保護物種多樣性遺傳和保持物種進化潛力。研究內(nèi)容：種群遺傳結(jié)構(gòu)、近親繁殖、遺傳變異、哈溫平衡定律、種群遺傳結(jié)構(gòu)和基因流、有效種群大小、保護單元等方面。主要技術(shù)：DNA指紋(zhwn)技術(shù)、限制性片段

8、長度多態(tài)性（RFLP)、微衛(wèi)星擴增、隨機擴增多態(tài)DNA（RAPD）等。共二十七頁（二）遺傳(ychun)多樣性的表現(xiàn)形式(1) 表型的多態(tài)（形態(tài)、生理、數(shù)量(shling)等形狀） (2) 染色體的多態(tài)（染色體的變異） (3) 蛋白質(zhì)的多態(tài)（同功酶Isozyme、等位酶等Alleles）(4) 基因的多態(tài)（復(fù)等位基因） 共二十七頁（三）影響遺傳(ychun)多樣性的因素1、近交衰退：近交降低了物種的繁殖和生存能力。例如：芬蘭的豹紋蝶種群的滅絕。2、哈溫平衡(pnghng)定律：假設(shè)在一個隨機交配的大種群里面，沒有突變、遷移和選擇的干擾作用，在隨機交配的條件下，等位基因頻率和基因型頻率會達到一個

9、平衡(pnghng)。共二十七頁日本岡山大學(xué)的昆蟲學(xué)家賢治松浦晃一郎與其同事發(fā)現(xiàn)的。此項研究被發(fā)表(fbio)在2009年3月26日的科學(xué)。我們來談?wù)劵始页舐?。當白蟻國王和王后已?jīng)執(zhí)政了一段時間，國王開始與他的女兒交配(jiopi)以擴大蟻群。如今，研究人員發(fā)現(xiàn)有一種白蟻已找到一種解決這個亂倫的方法：女王產(chǎn)生的后代只遺傳她的基因。這樣，當國王與其女兒交配(jiopi)，事實上他仍然是與王后交配(jiopi)。共二十七頁共二十七頁3、基因流：一些個體從一個種群(zhn qn)遷移到另一個種群(zhn qn)，就會把基因帶入新的種群(zhn qn)，這種基因之間的流動稱為基因流?；蛄髂軐?dǎo)致新的基

10、因多樣性流向局部種群和減少種群間的遺傳分異，是決定種群內(nèi)和種群間的遺傳多樣性的根本和基礎(chǔ)。共二十七頁基因流是防止(fngzh)遺傳變異性喪失的重要因素共二十七頁4、遺傳漂變：是指當一個種群中的生物個體的數(shù)量較少時，下一代的個體容易因為有的個體沒有產(chǎn)生后代，或是(hu sh)有的等位基因沒有傳給后代，而和上一代有不同的等位基因頻率。一個等位基因可能（在經(jīng)過一個以上的世代后）因此在這個族群中消失，或固定成為唯一的等位基因。這種現(xiàn)象就叫“遺傳漂變”。一般情況下，族群的生物個體的數(shù)量越少，族群中基因就越容易發(fā)生遺傳漂變。共二十七頁蝴蝶的遺傳漂變。某個蝴蝶族群有穩(wěn)定(wndng)的10只個體。由于某些原

11、因，第一世代只有在框中的5只個體繁衍出后代。又由于偶然的原因，第二世代只有框中的2只個體留下后代。等位基因a在第三世代從族群中消失。共二十七頁5、有效(yuxio)種群大小理想種群中對近交系數(shù)、雜合度喪失和等位基因頻率變化產(chǎn)生(chnshng)直接影響的個體的集合。種群保持遺傳變異所需要的個體數(shù)量。例如：如果一個種群是由20個雄體和6只雌體組成的話，那么只有12個個體有交配行為，其有效種群數(shù)量是12，而不是26。（不是絕對的）共二十七頁思考題：進化和遺傳多樣性的保護(boh)之間有什么樣的關(guān)系？遺傳多樣性的表現(xiàn)形式是什么？共二十七頁內(nèi)容摘要遺傳多樣性保護。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的闡明，奠定了遺傳學(xué)的物質(zhì)基礎(chǔ)，標志著分子生物學(xué)的誕生。獲得（查詢資料或直接測序）所要比較的物種的生物大分子一級結(jié)構(gòu)的資料。從古生物學(xué)和地質(zhì)年代學(xué)資料中獲得每一個比較組合所代表的進化事件發(fā)生的地質(zhì)時間的數(shù)據(jù)。穩(wěn)定積累的突