保護生物學 - 05遺傳多樣性及保護

遺傳多樣性及其保護什么是遺傳多樣性？

廣義的遺傳多樣性是生物

所攜帶遺傳信息的總和，

包括種間和種內(nèi)遺傳變異。

狹義的遺傳多樣性是種內(nèi)的遺傳多樣性，包括種內(nèi)和不同個體間的遺傳變異總和。

遺傳多樣性與生存能力、競爭力和適應(yīng)能力有關(guān)，

遺傳多樣性反應(yīng)進化潛力，是生態(tài)系統(tǒng)多樣性和物種多樣性的基礎(chǔ)和核心。遺傳多樣性起因于DNA分子水平，但會從轉(zhuǎn)錄、翻譯水平影響形態(tài)和生理特征從細胞、器官等水平表現(xiàn)出來。遺傳多樣性的意義追溯物種的進化歷史、探索物種進化的潛能

生物群體中的變異大小與其進化速率成正比，結(jié)合地球歷史事件分析當今局勢，預(yù)測將來發(fā)展趨勢。

制定生物多樣性保護措施

遺傳變異性高-對環(huán)境適應(yīng)能力強-進化潛力大

遺傳變異性低-弱-小

是保護生物多樣性和采取保護措施的基礎(chǔ)。

生物資源的保持與利用

保存群體所具有的基因種類及特有的基因組合體系。遺傳多樣性分析與評價遺傳多樣性的來源1.突變：染色體變異，有缺失、重復(fù)、倒位、易位、等結(jié)構(gòu)變異和染色體整倍體變異、非整倍體變異等數(shù)目變異?；蛲蛔儯鹤园l(fā)突變和誘發(fā)突變；有堿基替換、移碼突變、缺失突變。2.遺傳重組：遺傳物質(zhì)重排，形成新的變異。類型有同源重組、位點專一重組、轉(zhuǎn)座重組、異常重組（復(fù)制重組）。3.選擇壓力：增加有利基因?qū)Νh(huán)境的適應(yīng)性進化，如存活力、抗病力、生理耐受力、取食能力、生殖力、交配陳功率、競爭和種群行為等因素。4.基因流：個體在種群間移動，使兩種群的基因庫內(nèi)的各等位基因的相對頻率改變。5.遺傳漂變：有限群體內(nèi)，群體中基因頻率出現(xiàn)時代傳遞的隨機性波動。EvolutionaryChangeMutationGeneticdriftMigration/geneflowNaturalselectionMostmutationsarerecessive.Herethemutationisdominant遺傳多樣性分析與評價遺傳多樣性的喪失1.奠基者效應(yīng)：群體基因庫來自最初建群的少數(shù)個體，初始群體的基因頻率對后代種群的影響較大（新建種群<源種群）。2.瓶頸效應(yīng)：一個群體的大小驟然減少時，某些基因從基因庫中消失，后來的少數(shù)個體發(fā)展為大群體。3.近交：親緣個體間的交配，使雜合子數(shù)量降低，純合子數(shù)量增加，有害的隱性基因表達，導致近交衰退。4.雜交：遺傳上有明顯分化的個體間的

交配：雜交衰退、遺傳同化、漸滲雜交。遺傳多樣性的評價指標多態(tài)位點百分率：種群中等位基因所占的比例。

雜合度：雜合體出現(xiàn)的頻率評價遺傳多樣性。h=Pi為某一第i個等位基因頻率，k為該座位上等位基因的數(shù)目，r為所檢測的座位數(shù)，h為群體中某座位的雜合度，H為群體平均雜合度。i多態(tài)信息含量（PIC）：直接翻譯遺傳標記中所包含或所能提供的遺傳信息容量。它是一個親本為雜合子，另一親本為不同基因型的概率。PIC=Pi

、Pj為某一第i和j個等位基因頻率，k為等位基因的數(shù)目。遺傳多樣性的檢測方法形態(tài)學水平

生化水平染色體水平

線粒體DNA水平

核基因組DNA水平遺傳多樣性的檢測方法：形態(tài)學水平形態(tài)學或表型性狀檢測是最古老、最簡便的方法

外部形態(tài)性狀，如毛色、體型、外形、生理特性、抗病性等

表型性狀（單主基因決定）和數(shù)量性狀（多主基因決定）表型可塑性Flexibility(plasticity)inphenotypebasedonenvironmentalconditions.遺傳多樣性的檢測方法：生化水平同工酶分析：分析蛋白多態(tài)性

同工酶：機體產(chǎn)生的催化同一反應(yīng)但具不同分子形式的酶。

常見的同工酶：乳酸脫氫酶（EST）、蘋果酸脫氫酶（MDH）、異檸檬酸脫氫酶（IDHP）、超氧化物歧化酶（SOD）等

同工酶方法的優(yōu)缺點：

優(yōu)點：遵循孟德爾規(guī)律；

呈共顯性表達；操作易行

缺點：蛋白水平的分析；

具時間和發(fā)育特異性

非功能基因無法表現(xiàn)。遺傳多樣性的檢測方法：染色體水平體現(xiàn)在染色體數(shù)目、形態(tài)、結(jié)構(gòu)的變異。染色體核型：某種生物中染色體的數(shù)目、染色體形態(tài)特征，如大小、著絲粒的位置、臂比值，有無隨體等，用于區(qū)分不同種。

染色體帶型：用染料顯帶技術(shù)使染色體顯現(xiàn)出的深淺不同的帶紋，用于種間和種下水平親緣關(guān)系的檢測。遺傳多樣性的檢測方法：線粒體DNA水平線粒體DNA（mitochondrialDNA，mtDNA）：核外遺傳物質(zhì)

動物細胞：雙鏈環(huán)狀分子，14-26kb編碼區(qū)：22個tRNA,2個rRNA，13個參與呼吸鏈關(guān)鍵復(fù)合酶基因

控制區(qū)：非編碼區(qū)，序列和長度變異

最大的區(qū)域：突變高，進化快。

母系遺傳：母本mtDNA具有同序性mtDNA排列順序、tRNA和rRNA進化慢。遺傳多樣性的檢測方法：線粒體DNA水平線粒體DNA（mitochondrialDNA，mtDNA）：異質(zhì)mtDNA:同個體內(nèi)不同類型的mtDNA

長度異質(zhì)性：D環(huán)區(qū)的串聯(lián)重復(fù)-中性選擇

位點異質(zhì)性：核苷酸位點上mtDNA不同-堿基轉(zhuǎn)換、插入或缺失產(chǎn)生原因：

體細胞中缺乏組蛋白的保護，易突變。

父系滲入現(xiàn)象mtDNA重組現(xiàn)象

遺傳多樣性的檢測方法：線粒體DNA水平線粒體DNA的檢測方法：直接測序法：測定mtDNA的全序列或部分序列，比較差異。如D-loop區(qū)，rRNA、tRNA及蛋白編碼基因。

限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）：運用限制性內(nèi)切酶識別特異性DNA序列，切割DNA，使片段長度發(fā)生變化，進行電泳檢測。PCR-RFLP：先對mtDNA進行體外擴增，再RFLP檢測。線粒體DNA的應(yīng)用：應(yīng)用于物種起源與進化。種群識別物種保護、種內(nèi)種間親緣關(guān)系、群體遺傳結(jié)構(gòu)及基因流動等方面遺傳多樣性的檢測方法：核基因組DNA水平核基因組DNA的檢測方法：

限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）：運用限制性內(nèi)切酶識別特異性DNA序列，切割DNA，使片段長度發(fā)生變化，進行電泳檢測。遺傳多樣性的檢測方法：核基因組DNA水平核基因組DNA的檢測方法：

隨機擴增多態(tài)性DNA（RAPD）：利用一系列短的寡核苷酸作為引物，對基因組DNA進行擴增，再進行染色和條帶顯色，確定DNA多態(tài)性。

應(yīng)用：物種鑒定、親緣關(guān)系

和系統(tǒng)發(fā)育研究等。RAPD原理示意圖遺傳多樣性的檢測方法：核基因組DNA水平核基因組DNA的檢測方法：擴增片段多態(tài)性（ALFP）：酶切基因組DNA，形成隨機片段，以人工合成的特異性片段為模板，根據(jù)位點設(shè)計引物，進行PCR擴增，電泳分離，檢測多態(tài)性

優(yōu)點：多態(tài)性豐富