分子生態(tài)學(xué)復(fù)習(xí)資料匯總

分子生態(tài)學(xué)名詞解釋等位酶：（Allozyme）同一基因位點(diǎn)的不同等位基因所編碼的一種酶的不同形式。同源染色體上不同的等位基因?qū)嶋H上是一段不同核苷酸序列的DNA鏈同源染色體上不同的等位基因?qū)嶋H上是一段不同核苷酸序列的DNA鏈，經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯，最后將編碼具有不同構(gòu)象和大小的蛋白質(zhì)亞基。

?

在電場中，不同的蛋白質(zhì)亞基由于帶電量和半徑不同，其遷移率也不同，表現(xiàn)在酶譜上，將有不同的遷移距離，從而分辨出不同類型的亞基。等位酶電泳的缺陷：同義突變：一個氨基酸具有多個密碼子

只涵蓋了基因組的一小部分信息

采集樣品時通常會造成生物損傷，甚至死亡

需要保持酶的活性突變：Genicmutation：基因突交是指基因組DNA分子發(fā)生的突然的、可遺傳的變異現(xiàn)象。從分子水平上看，基因突變是指基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生堿基對組成或排列順序的改變。基因突變的特點(diǎn)：基因突變的特點(diǎn)：①普遍性：自然界的物種中廣泛存在(所有生物都可能發(fā)生）

②隨機(jī)性：可發(fā)生在任何時期

③突變率低：自然界突變率很低：

④有害性：(打破對環(huán)境的適應(yīng)性)多數(shù)有害少數(shù)有利

⑤不定向性：A=a,或A=a，替換：即一種核苷酸被另一種核苷酸所取代。?堿基替換有兩種類型：轉(zhuǎn)換是發(fā)生在嘌呤之間(A和G)或密啶之間(C和T）的變換;顛換則指嘌呤和嘧啶的變換。?轉(zhuǎn)換比顛換更頻繁。PCR：（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）在生物體外，利用一小段DNA作為模板，在DNA聚合酶的作用下，將材料dNTPs復(fù)制成跟模板互補(bǔ)的DNA鏈。PCR每個循環(huán)可分為三步：DNA變性、引物退火、新合成序列的延伸。單親遺傳(uniparentalinheritance):基因和遺傳因子僅遺傳自一個親本。該術(shù)語最常用于描述線粒體和質(zhì)體基因組的遺傳（包括葉綠體基因組cpDNA）,以及有性繁殖生物中一些性染色體的遺傳。雙親遺傳(biparentalinheritance):基因與遺傳因子遺傳自兩個親本;僅適用于有性繁殖生物。植物線粒體DNA?在大多數(shù)高等植物中為母系遺傳?在紅杉Sequoiasempervirens父系遺傳植物線粒體DNA?在大多數(shù)高等植物中為母系遺傳?在紅杉Sequoiasempervirens父系遺傳?在天絲葵屬Pelargonium一些植物中雙親遺傳?植物線粒體基因組通常會重組，因此更容易發(fā)生基因重排與重復(fù)，大小變異很大?植物mtDNA總核昔酸替換速率比動物的低100倍應(yīng)用：研究種子與花粉傳播植物cpDNA?cpDNA在大部分被子植物(有花植物)中是母系遺傳的?大部分的裸子植物(松柏和蘇鐵)中是父系遺傳大小通常為120,000bp到220,000bp，平均大小約為150,000bp?高等植物葉綠體基因組同義替換的平均速率比mtDNA高近3倍。?高等植物葉綠體基因組同義替換的平均速率比核基因組的慢4-5倍。顯性標(biāo)記:(dominantmarkers)難以區(qū)分純合與雜合個體的分子標(biāo)記。限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）：一種顯性分子標(biāo)記技術(shù),用一種或多種限制性內(nèi)切酶,對整個基因組或預(yù)選的DNA片段進(jìn)行消化,從而生成多條DNA片段。所獲得的帶型取決于相應(yīng)的DNA序列的變異水平,因?yàn)槊恳粋€體中DNA序列的變異會影響限制性酶切位點(diǎn)的數(shù)量。單核苷酸多態(tài)：(singlenucleotidepolymorphism,SNP)由單核苷酸替換所導(dǎo)致的兩條DNA序列間的一個變異。微衛(wèi)星(microsatellite)：一種DNA片段，由短的串聯(lián)序列組成,通常以不超過5個堿基對的單元重復(fù)多次，如:在(AG)，代表的微衛(wèi)星片段中,序列AG重復(fù)了10次。在每一個位點(diǎn)只能鑒別一個等位基因，因而不能區(qū)分雜合子與純合子。隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA(randomamplifiedpolymorphicDNA,RAPD)一種顯性分子標(biāo)記技術(shù),用單一的任意引物,對基因組的多個區(qū)域進(jìn)行隨機(jī)的PCR擴(kuò)增,從而生成多個DNA片段。多個位點(diǎn)對個體進(jìn)行基因分型。擴(kuò)增片段長度多態(tài)性(amplifiedfragmentlengthpolymorphism，AFLP)：一種顯性的分子標(biāo)記,用于對個體進(jìn)行多基因位點(diǎn)的基因分型。擴(kuò)增的DNA以限制性內(nèi)切酶消化,在擴(kuò)增片段的兩端加上接頭,然后對這些片段的子集進(jìn)行重?cái)U(kuò)增以生成多片段的圖譜。等位基因多樣性(allelicediversity,A):衡量一個種群遺傳多樣性的一種指標(biāo)，以平均每個基因位點(diǎn)上等位基因的數(shù)量計(jì)算。等位基因頻率(allelefrequency):某個特定群體如種群中，某個基因位點(diǎn)上每個等位基因的比例。多態(tài)位點(diǎn)比例(proportionofpolymorphicloci,P):遺傳多樣性的一種衡量指標(biāo)，反映的是鑒別出兩個或多個等位基因的基因位點(diǎn)的比例。觀測雜合度(observedheterozygosity,H.):種群中實(shí)際的雜合度水平，通常是若干基因位點(diǎn)的平均值。與預(yù)期雜合度(expectedheterozygosity)相對。預(yù)期雜合度(expectedheterozygosity,H)：一種常用的遺傳多樣性指標(biāo)，反映的是種群處于哈迪-溫伯格平衡(Hardy-Weinbergequilibrium)時，預(yù)期的雜合度水平與觀測雜合度相對。遠(yuǎn)交衰退(outbreedingdepression)兩個遺傳上截然不同的種群或物種的成員間雜交，導(dǎo)致的適合度的下降。遠(yuǎn)交衰退(outbreedingdepression)兩個遺傳上截然不同的種群或物種的成員間雜交，導(dǎo)致的適合度的下降。偏離性比：有性別偏向的傳播(sex-biaseddispersal)物種中的一種性別比另一種性別更可能發(fā)生傳播的現(xiàn)象，而且隨后會在離開其出生地的地點(diǎn)進(jìn)行繁殖。繁殖成功率的變異(variationinreproductivesuccess,VRS)：一個種群中的每一個體在其一生中成功產(chǎn)生的后代數(shù)量的變異。種群瓶頸(bottleneck)：種群大小劇烈的暫時的下降。同源一致(identicalbydescent)：等位基因是一個最近祖先的單一等位基因的拷貝。標(biāo)準(zhǔn)遺傳距離D：指不同的種群或種之間的基因差異程度，并且以某種數(shù)值進(jìn)行度量。遺傳漂變(geneticdrift)由于配子的隨機(jī)取樣而導(dǎo)致的,種群內(nèi)世代間等位基因頻率的改變過程。譜系地理學(xué)(phylogeography)一個研究領(lǐng)域，把遺傳譜系間的進(jìn)化關(guān)系與其地理位置進(jìn)行比較，以了解對基因、種群和物種的當(dāng)前分布造成最大影響的是哪些因素。關(guān)于研究支配種內(nèi)和近源種間遺傳譜系的地理分布的原理和過程的領(lǐng)域。分子鐘：(molecularclock)一種理論,采用校準(zhǔn)的年代計(jì)算序列分化的速率，然后用這一速率對成對的序列進(jìn)行分析，確定序列彼此間分化所經(jīng)歷的時間。溯祖理論(coalescenttheory)一種群體遺傳學(xué)理論。在追溯過去的時候，始于多個當(dāng)代樣本的等位基因會在過去發(fā)生合并(通過某個共同的祖先合并到一起)，該理論可以用于鑒別這些等位基因發(fā)生合并的節(jié)點(diǎn)。最近共祖(mostrecentcommonancestor,MRCA)指的是在追溯過去時，兩個或多個遺傳譜系的最近祖先。地理隔離(vicariance)由某個地理或生態(tài)屏障所造成的原本連續(xù)分布的種群的分隔?；蛄?geneflow)遺傳物質(zhì)從一個種群轉(zhuǎn)移到另一個種群的過程,包括傳播以及隨后的個體﹑繁殖體或配子的繁殖?；驐l形碼(geneticbarcode)一段DNA序列,特異性對應(yīng)某個特定的物種，從而可以對該物種進(jìn)行鑒別。也稱為DNA條形碼(DNAbarcode)。近交衰退(inbreedingdepression)近親交配所導(dǎo)致的后代適合度的下降。遺傳拯救P258遺傳拯救（geneticrescue）：通過向種群中遷入個體而引入新的等位基因，從而導(dǎo)致近交衰退的下降。遺傳拯救(geneticrescue)遺傳拯救P258遺傳拯救(geneticrescue)當(dāng)個體從一個種群遷移至另一個種群，他們通常會給接收的種群引入新的等位基因。如果這能降低近交衰退，就稱為遺傳拯救。異配優(yōu)勢(heterosis)：雜種在一種或多種性狀上勝過每個親本類型，如生長率上升或更高的生育能力;也稱為雜種優(yōu)勢(hybridvigour)。搭載效應(yīng)(hitchhikingeffect)如果一個基因位點(diǎn)上的一個等位基因與另一位點(diǎn)上的一個等位基因相連鎖,該等位基因的頻率會偏離作為一個不連鎖的等位基因的預(yù)期頻率。奠基者效應(yīng)(foundereffect)相對于源種群而言,等位基因頻率的改變,在那些由少數(shù)個體建立的種群中通常會比較明顯。華倫得效應(yīng)(Wahlundeffect)當(dāng)兩個或多個具有不同等位基因頻率的亞種群的數(shù)據(jù)合在一起的時候,雜合度值會低于哈迪-溫伯格平衡下的預(yù)期雜合度值。簡答知識要點(diǎn)第一章等位酶遺傳標(biāo)記為什么具有多態(tài)性？1、同義突變：一個氨基酸具有多個密碼子2、只涵蓋了基因組的一小部分信息3、采集樣品時通常會造成生物損傷，甚至死亡4、需要保持酶的活性第二章引物設(shè)計(jì)原理P14位置：PCR引物是人工合成的與待擴(kuò)增的DNA區(qū)段的3’端序列互補(bǔ)的短DNA。引物長度：一般設(shè)計(jì)為長15-30bp，常用為20bp左右。引物的序列：3’端必須與模板正確配對，特別是最末及倒數(shù)第二個堿基，應(yīng)嚴(yán)格要求配對，5’端可以不配對。5’端根據(jù)需要可設(shè)計(jì)成某個內(nèi)切酶的切點(diǎn)順序、RNA聚合酶識別序列、突變位點(diǎn)或生物素標(biāo)記等，方便于以后操作。引物的堿基組成：G+C含量以40-60%為宜，G+C太少擴(kuò)增效果不佳，G+C過多易出現(xiàn)非特異條帶。ATGC最好隨機(jī)分布。引物的特異性：引物應(yīng)與核酸序列數(shù)據(jù)庫的其它序列無明顯同源性。簡并引物：如果引物的序列是從基因產(chǎn)物蛋白質(zhì)的氨基酸序列反推出來的，就必須考慮密碼的簡并性。需要合成多種序列的引物，彼此間只有一個或幾個堿基差異，即簡并引物。嵌套引物：設(shè)計(jì)多組引物，結(jié)合位點(diǎn)依次位于前一組引物之間，這樣可以增加擴(kuò)增產(chǎn)物的特異性?？捎糜谳^長序列的測序。DNA測序P19:第二章遺傳方式的對比RFLP優(yōu)點(diǎn)：?不受組織、環(huán)境和發(fā)育階段的影響。?可產(chǎn)生的標(biāo)記數(shù)目很多，可覆蓋整個基因組。RFLP缺點(diǎn)?標(biāo)記技術(shù)需要酶切.對DNA質(zhì)量要求高：?RFLP的多態(tài)性程度偏低：?分子雜交時會用到放射性同位素，對人體和環(huán)境都有害；?探針的制備、保存和發(fā)放也很不方便；?分析程序復(fù)雜、技術(shù)難度大、費(fèi)時、成本高。微衛(wèi)星原理：由于重復(fù)次數(shù)的不同及重復(fù)程度的不完全造成了每個位點(diǎn)的多態(tài)性。根據(jù)其兩端的保守序列設(shè)計(jì)一對特異性引物，進(jìn)行PCR擴(kuò)增，再經(jīng)聚丙烯酰胺凝膠電泳即可顯示不同基因型個體在這個SSR位點(diǎn)的多態(tài)性。·微衛(wèi)星的突變率（10-6~10-4）比其他分子標(biāo)記要快得多·微衛(wèi)星的突變率（10-6~10-4）比其他分子標(biāo)記要快得多·DNA復(fù)制過程中滑動錯配·微衛(wèi)星標(biāo)記的突變模型：逐步突變模型(SMM）和無限等位基因模型(IAM）RAPD的優(yōu)點(diǎn)：?無種屬特異性：?適合手自動化分析；?不需制備探針、雜交等程序，成本較低；?DNA用量少，允許快速、簡單地分離基因組DNA.RAPD缺點(diǎn)：?穩(wěn)定性較差。擴(kuò)增片段長度多態(tài)性(amplifiedfragmentlengthpolymorphism，AFLP)：一種顯性的分子標(biāo)記,用于對個體進(jìn)行多基因位點(diǎn)的基因分型。擴(kuò)增的DNA以限制性內(nèi)切酶消化,在擴(kuò)增片段的兩端加上接頭,然后對這些片段的子集進(jìn)行重?cái)U(kuò)增以生成多片段的圖譜。（1）該技術(shù)是對限制性酶切片段的選擇性擴(kuò)增，又稱基于PCR的RFLP。AFLP標(biāo)記的多態(tài)性強(qiáng)，一次可檢測到100~150個擴(kuò)增產(chǎn)物，因而非常適合繪制品種指紋圖譜及進(jìn)行分類研究。（2）原理對基因組DNA進(jìn)行雙酶切，在使用的兩種限制性酶中，一種為酶切識別位點(diǎn)為4堿基的酶，另一種為識別位點(diǎn)為6堿基的酶；進(jìn)一步將酶切片段和含有與其粘性末端相同的人工接頭連接；連接后的接頭序列及臨近內(nèi)切酶識別位點(diǎn)就作為以后PCR反應(yīng)的引物結(jié)合位點(diǎn)；通過選擇在末端上分別添加1~3個選擇性堿基的不同引物，選擇性地識別具有特異配對順序的酶切片段與之結(jié)合；實(shí)現(xiàn)特異性擴(kuò)增，最后用變性聚丙烯酰胺凝膠電泳分離擴(kuò)增產(chǎn)物。（3）AFLP引物是一種人工合成的單鏈寒核苷酸，一般長度為18~20個核苷酸。引物主要由了部分組成：①校心序列(CORE），該序列與人工接頭互補(bǔ)：②限制性內(nèi)切酶識別特異序列(ENZ)；③選擇性延伸序列（EXT），即引物了端的選擇堿基，選擇堿基延伸到酶切片段區(qū)。AFLP的優(yōu)點(diǎn)：?分辨率高?穩(wěn)定性好?效率高AFLP的缺點(diǎn)：?試驗(yàn)成本高?對DNA的純度和內(nèi)切酶的質(zhì)量要求很高單種群遺傳分析哈迪-溫伯格平衡P62主要論點(diǎn)：在隨機(jī)交配的大群體內(nèi)，在沒有遷移、突變和選擇的理想條件下，基因頻率和基因型煩率世代相傳保持不變。這一定律被稱為哈代-溫伯格定律，也稱為遺傳平衡定律。條件：①群體很大②隨機(jī)婚配③沒有突變發(fā)生④沒有自然選擇⑤沒有大規(guī)模的個體遷移哈迪-溫伯格定律成立的條件：?個體之間隨機(jī)交配?沒有(特定的基因型正在經(jīng)受)選擇?遷移或突變對等位基因頻率的影響可以忽略?種群無限大?等位基因分離符合孟德爾遺傳意義：①揭示了隨機(jī)交配群體的基因頻率、基因型頻率變化規(guī)律；

②基因庫中的等位基因頻率不隨世代變化而改變;

③如果一個群體達(dá)到了這種狀態(tài)，就是一個遺傳平衡的群體。公式：在HWE情況下，一個種群中的基因型頻率可表示為：

p2

+

2pq

+

q2

=

1

(p

+

q)(p

+

q)=

1

p=

f(A),

q=

f(a)應(yīng)用：?許多大型的、自然條件下非近親繁殖的種群常處于HWE?無性繁殖的種群偏離HWE?推斷導(dǎo)致偏離HWE的原因：取樣？進(jìn)化因素？?Wahlund

effect

華倫得效應(yīng)純合子的比例在混合種群樣本中要高于單一種群樣本。純合子的比例在混合種群樣本中要高于單一種群樣本。基因多樣性genediversity，h：是等位基因i的頻率m:是該位點(diǎn)上的等位基因的數(shù)目：是純合基因型的期望頻率對任意給定位點(diǎn)，從種群中隨機(jī)抽取兩個等位基因，h代表的是這兩個等位基因不相同的概率

在一個隨機(jī)交配的種群中，h等價于預(yù)期雜合度

expected

heterozygosity,He

He:種群處于HWE時，在該種群中預(yù)期出現(xiàn)雜合子的頻率。

h(He)的計(jì)算基于多個位點(diǎn)，此時先計(jì)算每個位點(diǎn)的He，然后再對所有位點(diǎn)進(jìn)行平均，以獲得每個種群樣性的單一估計(jì)值。H0<He?通過比較H0和He，我們能確定種群中的雜合度是杏與HWE

的預(yù)期值存在顯著差異

?H0<He可能存在無效等位基因，導(dǎo)致觀測雜合度小于期望雜合度

?導(dǎo)致無效等位基因最常見的原因是在一條或兩條引物結(jié)合序列上發(fā)生了突變，雜合于中只有一個等位基因被擴(kuò)增，被錯誤判斷為純合子。?Wablundeffect也可以導(dǎo)致H0顯著小于He?種群沒有處于HWE狀態(tài)。偏離可能由多種因素中的一個或多個所造成，包括非隨機(jī)交配（如：近交)、自然選擇或小種群。影響Ne的種群特征自然選擇：穩(wěn)定選擇(stabilizingselection)一種自然選擇的過程，偏向于選擇具有某種特征的平均形式的個體，而選擇淘汰極端的表型。平衡選擇(balancingselection)一種自然選擇的類型，會偏向于在同一個種群中保多個等位基因;包括雜合子優(yōu)勢以及頻率依賴的選擇。正選擇(positiveselection)定向選擇的一種形式，選擇保留某個特定的突變，攜帶該突變的個體的適合度會上升。純化選擇(purifyingselection)-種選擇類型,從一個種群中清除有害的等位基因或降低其頻率。也稱為負(fù)選擇(negativeselection)。近交P88奠基者效應(yīng)(foundereffect)相對于源種群而言，等位基因頻率的改變,在那些由少數(shù)個體奠基者效應(yīng)(foundereffect)相對于源種群而言，等位基因頻率的改變,在那些由少數(shù)個體建立的種群中通常會比較明顯。多種群遺傳分析P97F統(tǒng)計(jì)量P99量化基因流——間接法P109種群分化的因素：遺傳漂變和自然選擇P119第六章譜系地理學(xué)細(xì)胞器與細(xì)胞核標(biāo)記在譜系地理學(xué)中的優(yōu)缺點(diǎn)？1、細(xì)胞器標(biāo)記：（1）不足：植物葉綠體DNA突變率低；單個遺傳單元，單位點(diǎn)標(biāo)記；只能代表雙親遺傳中的一方；線粒體基因向核基因轉(zhuǎn)移，線粒體假基因。（2）優(yōu)點(diǎn)：①易手操作、結(jié)構(gòu)簡單（可使用通用引物）②基因排列保守，但突交速率快（較高水平的多態(tài)性)③動物線粒體DNA一般不發(fā)生重組，適用于譜系地理研究④單倍體，單親遺傳，Ne(有效種群大小)為核基因的1/4⑤線粒體的進(jìn)化是中性的，CpDNA的相似性比核DNA更高怎么利用分子鐘計(jì)算分化時間？為什么DNA條形碼可以用來鑒定物種？保護(hù)單元（區(qū)分各單元）P247進(jìn)化顯著單元(evolutionarilysignificantunits,ESU)在保護(hù)遺傳學(xué)中，進(jìn)化顯著單元是那些彼此間表現(xiàn)出顯著的遺傳分化的種群，它們間的遺傳分化程度之高足以將它們作為不同的單元進(jìn)行管理。管理單元(managementunits,MU)：基因流水平極低的種群,因而與其他種群間存在遺傳分化。計(jì)算：3.1下列數(shù)據(jù)顯示果蠅（Drosophilapolymorpha）的一個種群中三種不同腹部顏色基因型的個體數(shù)（引自Cunha，1949）：EE（黑色）：3969Ee（中間色）：3174ee（淺色）：927（a）計(jì)算每個等位基因的頻率。（b）計(jì)算該種群處于哈迪-溫伯格平衡時基因型的預(yù)期頻率。（c）計(jì)算該種群處于哈迪-溫伯格平衡時每種基因型的預(yù)期個體數(shù)目。（d）計(jì)算卡方值來比較觀測和預(yù)期的基因型頻率。解：等位基因的總數(shù)=2（3969+3174+927）=16140E等位基因總數(shù)=2（3969）+3174=11112e等位基因總數(shù)=2（927）+3174=5028E等位基因頻率（p）=11112/16140=0.6885e等位基因頻率（q）=1-p=1-0.6885=0.3115（b）如果種群處于HWE，預(yù)期基因型頻率為∶p2+2pq+q2=（0.6885）2+2（0.6885）（0.3115）+（0.3115）2=0.474+0.429+0.0970=1（c）這個種群中共有8070個個體。如果種群處于HWE，預(yù)期會有基因型EE（p2）：8070（0.474）=3825個基因型Ee（2pq）：8070（0.429）=3462個基因型ee（q2）：8070（0.097）=783個。（d）=(3969-3825)2/3825+(3174-3462)2/3462+(927-783)2/783=5.42+23.96+26.48=55.86自由度為1，X2極顯著（P<0.001），所以該種群中觀測的基因型分布與種群處于HWE時預(yù)期的基因型分布間存在顯著差異。3.2當(dāng)田鼠密度高時,灰林鸮（Strixaluco）會在窩中產(chǎn)生更多的雌性后代。不平衡的性比意味著種群1包括41個育齡期雄性和68個育齡期雌性，而種群2雖然具有相同的大小，但性比更平衡，包括52個育齡期雄性和57個育齡期雌性。假設(shè)這兩個種群只包括育齡期成體，計(jì)算兩個種群中Ne/Nc的比值。解：Ne=4(N