分子生態(tài)學(xué)專題知識講座專家講座

1QQ:1622865111；基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)

講：張健華博士分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第1頁2左邊比較肥一只老鼠是正常老鼠，而右邊一只經(jīng)過基因工程鎖死ACC2酶老鼠則比較苗條。分子生物學(xué)有效性?分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第2頁3Chapter16分子生態(tài)學(xué)介紹§1分子生態(tài)學(xué)概念§2慣用分子生物學(xué)技術(shù)與分子標識§3生物對逆境脅迫分子水平適應(yīng)§4生物種群分子生態(tài)學(xué)§5親緣地理學(xué)分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第3頁4§1分子生態(tài)學(xué)概念一、定義分子生態(tài)學(xué)：用分子生物學(xué)原理與方法在分子水平上碩士態(tài)學(xué)問題一門分支學(xué)科。分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第4頁5二、分子生態(tài)學(xué)特點⒈90年代初新興一門生態(tài)學(xué)分支學(xué)科，不一樣學(xué)者對分子生態(tài)學(xué)概念有著不一樣了解。國內(nèi)年才翻譯出版分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第5頁⒉是在分子水平上碩士物與環(huán)境相互關(guān)系。6在分子水平上研究大熊貓適應(yīng)能力!分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第6頁7⒊是分子生物學(xué)與生態(tài)學(xué)有機結(jié)合，即宏觀與微觀有機結(jié)合。分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第7頁8§2慣用分子生物學(xué)技術(shù)與分子標識一、分子標識與生態(tài)學(xué)當(dāng)前在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用較多是分子生物學(xué)分子標識技術(shù)。分子標識技術(shù)!!!分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第8頁9分子標識MolecularMarkers

指能反應(yīng)生物個體或種群間基因組中某種差異特異性DNA片段。能反應(yīng)個體差異DNA片斷!分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第9頁10分子標識(技術(shù))意義分子標識可用來分析個體間遺傳物質(zhì)內(nèi)核苷酸序列變異度，研究DNA水平遺傳多態(tài)性。分子標識研究表明南非獵豹遺傳多樣性低是頻臨滅絕主要原因!分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第10頁11二、慣用分子標識生物學(xué)技術(shù)慣用分子標識技術(shù)同工酶電泳技術(shù)限制片段長度多樣性分析小衛(wèi)星DNA指紋隨機擴增多態(tài)性DNA技術(shù)擴增限制性片段長度多態(tài)性分析DNA序列分析單核苷酸多態(tài)性分析微衛(wèi)星定時定量PCR技術(shù)分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第11頁12⒈同工酶電泳技術(shù)介紹利用同工酶電泳技術(shù)可依據(jù)酶帶改變來判定種群內(nèi)不一樣個體間基因位點及等位基因變異性，并比較不一樣種群之間遺傳變異差異。分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第12頁13⒉隨機擴增多態(tài)性DNA技術(shù)(RAPD)RAPD技術(shù)是建立在PCR(聚合酶鏈反應(yīng))基礎(chǔ)之上一個可對整個未知序列基因組進行多態(tài)性分析分子技術(shù)。

分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第13頁14PCR技術(shù)介紹PCR技術(shù)是用于放大特定DNA片段一個分子生物學(xué)技術(shù)，可看作生物體外特殊DNA復(fù)制。

分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第14頁15三、分子標識技術(shù)在生態(tài)學(xué)中處理問題⒈深入研究遺傳多樣性時空改變模式及其機制人類膚色與適應(yīng)!分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第15頁16⒉探討物種間親緣關(guān)系直立猿人原上猿南方古猿臘馬古猿尼安德特人克羅馬農(nóng)人猿與人親緣關(guān)系建立確定人進化歷程分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第16頁17⒊追蹤物種擴散歷史福壽螺擴散至廣西稻田250畝受災(zāi)分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第17頁18⒋了解社群內(nèi)個體間親緣關(guān)系及近交程度等分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第18頁19§3生物對逆境脅迫分子水平適應(yīng)逆境脅迫因子對生物生存、生長發(fā)育影響研究已深入到分子水平。生物對嚴寒分子水平適應(yīng)生物對高溫分子水平適應(yīng)植物抗旱分子水平適應(yīng)植物抗逆境分子機制小哺乳動物適應(yīng)低氧環(huán)境分子機制主要熱點分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第19頁20⒈

生物對嚴寒分子適應(yīng)研究⑴生物對嚴寒分子適應(yīng)機制有兩類：內(nèi)溫動物↓增加偶聯(lián)蛋白↓增加非顫動性產(chǎn)熱外溫動物、植物↓形成特定蛋白↓防凍、抗凍嚴寒分子適應(yīng)機制分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第20頁⑵生物對嚴寒主要分子適應(yīng)產(chǎn)物21解偶聯(lián)蛋白冷休克蛋白抗凍蛋白冷誘導(dǎo)基因細胞膜磷脂組成改變主要抗寒適應(yīng)產(chǎn)物分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第21頁22①解偶聯(lián)蛋白uncouplingprotein小型哺乳動物褐色脂肪組織中解偶聯(lián)蛋白開啟非顫動性產(chǎn)熱。褐色脂肪細胞!分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第22頁23鳥類與小哺乳類在嚴寒環(huán)境中主要依賴非顫動性產(chǎn)熱(NST)維持體溫恒定。分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第23頁24肩胛間褐色脂肪蝙蝠肩胛間褐色脂肪組織示意圖分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第24頁25褐色脂肪白色脂肪褐色脂肪細胞與白色脂肪細胞示意圖分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第25頁26褐色脂肪組織細胞線粒體內(nèi)膜含有特殊解偶聯(lián)蛋白(UCP1)開啟褐色脂肪組織進行解偶聯(lián)呼吸釋放大量熱維持嚴寒環(huán)境下體溫恒定解偶聯(lián)蛋白產(chǎn)熱機制分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第26頁27②冷休克蛋白或冷激蛋白(coldstressprotein)原核生物在嚴寒環(huán)境中產(chǎn)生冷休克反應(yīng)冷休克反應(yīng)產(chǎn)生冷休克蛋白誘發(fā)細胞周圍結(jié)晶能抵抗嚴寒分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第27頁28③抗凍蛋白coldshockprotein低溫環(huán)境下形成對生物低溫脅迫合成抗凍蛋白具熱滯效應(yīng)具冰晶形態(tài)效應(yīng)具重結(jié)晶抑制效應(yīng)分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第28頁29魚類抗凍蛋白粘附到細胞冰晶表面抑制冰生長。分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第29頁30越冬昆蟲抗凍蛋白誘發(fā)細胞周圍結(jié)晶從而防止細胞內(nèi)結(jié)冰造成冰晶致死性傷害!分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第30頁31植物抗凍蛋白經(jīng)過抑制冰晶生長來保護細胞免遭低溫傷害!分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第31頁32分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第32頁33④冷調(diào)整基因在冷馴化植物中，能夠分離出一部分冷應(yīng)激基因并高度表示，稱冷調(diào)整基因(coldregulated,COR)，在抗凍中發(fā)揮主要作用。擬南芥COR15a分布在葉綠體內(nèi)，經(jīng)過阻止低溫下葉綠體內(nèi)膜向內(nèi)彎曲以防止膜系統(tǒng)傷害形式出現(xiàn)，從而提升葉綠體抗凍性!分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第33頁34形成抗凍性狀與性能多個冷調(diào)整基因(協(xié)同)高度表示冷馴化低溫環(huán)境下形成低溫脅迫形成含有親水性多肽產(chǎn)物等分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第34頁35⑤膜磷脂組成改變生物一個普通抗凍適應(yīng)性反應(yīng)是膜組成改變，從而增加低溫時膜流動性。分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第35頁36原核生物經(jīng)過改變膜磷脂碳—氫鏈飽和度，使膜磷脂不飽和脂肪酸增加，在低溫下增加膜流動性。放線菌藍細菌分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第36頁37許多冬眠動物冬眠時會增加心臟細胞膜上可溶性脂肪酸量之比來調(diào)整低溫時膜流動性。增加磷脂層脂肪酸量改進膜流動性!分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第37頁38⒉生物對高溫分子水平適應(yīng)高溫環(huán)境形成熱休克蛋白提升細胞熱耐受性修復(fù)熱休克變性蛋白質(zhì)協(xié)同免疫作用形成各種抗熱功效抗氧化作用分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第38頁39⒊植物抗旱分子水平適應(yīng)植物對干旱抗性是多基因控制，主要可分兩類：轉(zhuǎn)錄因子基因抗旱功效基因抗旱控制基因干旱脅迫誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子快速表示,進而調(diào)整抗旱功效基因表示有RD系列基因、水通道蛋白基因、滲透調(diào)整蛋白基因等，分別調(diào)整膜水通道、滲透壓等。分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第39頁40⒋植物抗逆境其它一些分子機制在干旱、鹽、低溫誘導(dǎo)植物抗性方面還含有一些共同作用機制：合成細胞滲透調(diào)整小分子合成植物逆境協(xié)迫蛋白質(zhì)氨基酸類季胺類化合物糖醇類功效蛋白調(diào)整蛋白其它機制分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第40頁41人工怪柳群落—黃河三角州抗鹽改良土壤工程分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第41頁42⒌小哺乳動物適應(yīng)低氧環(huán)境分子機制低氧環(huán)境低氧靶性基因高度表示功效蛋白表型高度表示誘導(dǎo)表示調(diào)整表示分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第42頁43適應(yīng)低氧環(huán)境功效蛋白類型主要功效蛋白類型血管內(nèi)皮生長因子VEGF促紅細胞生成素EPO葡萄糖轉(zhuǎn)運子基因肌紅蛋白神經(jīng)紅蛋白細胞紅蛋白腫瘤抑制基因-轉(zhuǎn)錄因子p53分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第43頁44§4生物種群分子生態(tài)學(xué)一、是分子生態(tài)學(xué)研究熱點分子生態(tài)學(xué)自形成以來主要處理種群水平上生態(tài)學(xué)問題。種群分子生態(tài)學(xué)是近代生態(tài)學(xué)研究熱點。分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第44頁45二、種群分子生態(tài)學(xué)主要研究內(nèi)容種群遺傳多樣性分析種群遺傳分化基因流主要研究內(nèi)容分析基因變異豐富度亞種群間遺傳變異兩種群間基因流動分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第45頁46⒈種群遺傳多樣性分析46環(huán)境改變種群近交度評定種群遺傳多樣性評定確定種群生存適合度分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第46頁47⒉種群遺傳分化

亞種間遺傳分化自然屏障距離隔離交配制度自然選擇突變漂變分析亞種群間遺傳差異與物種形成分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第47頁48⒊基因流分析種群間基因流動改變確定種群內(nèi)基因頻率改變分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第48頁49§5親緣地理學(xué)一、定義親緣地理學(xué)是研究控制親緣譜系地理分布原理和過程一門科學(xué)。1987年，Avise等人在對動物mtDNA多樣性研究中發(fā)覺不一樣種群mtDNA譜系關(guān)系有顯著地理分布格局，于是首次提出了親緣地理學(xué)這一術(shù)語。分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第49頁50二、親緣地理學(xué)主要研究內(nèi)容推測生物冰期避難所確定瀕危物種有效保護單元推測近緣物種間分化時間探討物種遺傳多樣性分布模式比較親緣地理學(xué)主要研究內(nèi)容分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第50頁51⒈推測近緣物種間分化時間⑴推測近緣種或同一物種不一樣種群間：親緣關(guān)系基因流格局進化歷史和動力⑵探討物種形成與雜交等問題。分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第51頁52⒉探討物種遺傳多樣性分布模式細胞器基因組與核基因組比較研究了解種群進化歷史和動態(tài)分析兩類基因組描述出譜系探討物種遺傳多樣性分布模式分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第52頁53⒊比較親緣地理學(xué)自然分布相同近緣種進行親緣地理學(xué)研究分析它們是否含有相同進化歷程分子生態(tài)學(xué)專題知識講座第53頁54三、親緣地理學(xué)主要研究方法重建基因譜系巢式枝序分析分析種群在不一樣地質(zhì)年代所經(jīng)歷進化事件種群擴散基因流片斷化物種形成