分子生態(tài)學(xué)（課堂PPT）

1、1u 分子生態(tài)學(xué)分子生態(tài)學(xué)產(chǎn)生與發(fā)展、理論基礎(chǔ)、研究方法、研究實(shí)例。產(chǎn)生與發(fā)展、理論基礎(chǔ)、研究方法、研究實(shí)例。u 遺傳多樣性遺傳多樣性含義，影響因素、檢測方法，研究意義。含義，影響因素、檢測方法，研究意義。u 研究實(shí)例研究實(shí)例 景觀破碎化對千島湖黃連木復(fù)合種群遺傳多樣性及空間遺傳結(jié)景觀破碎化對千島湖黃連木復(fù)合種群遺傳多樣性及空間遺傳結(jié)構(gòu)的影響。構(gòu)的影響。（微衛(wèi)星引物開發(fā)及篩選、分子標(biāo)記（微衛(wèi)星引物開發(fā)及篩選、分子標(biāo)記RAPD 鑒定植物性別）鑒定植物性別）2分子生態(tài)學(xué)概述分子生態(tài)學(xué)概述（Molecular Ecology）3 一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展 二、分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ) 三、分子生態(tài)學(xué)的

2、研究方法 四、分子生態(tài)學(xué)的研究實(shí)例及展望目目 錄錄4 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)以核酸分子和其他生物活性分子為基礎(chǔ)的分子生態(tài)系統(tǒng)以細(xì)胞為基礎(chǔ)的微生態(tài)學(xué)統(tǒng)以個體為基礎(chǔ)的宏觀生態(tài)系統(tǒng)一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展5 分子生態(tài)學(xué)是用DNA和蛋白質(zhì)的特征, 研究物種的進(jìn)化、演化及種群生物學(xué)。分子生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)和種群生態(tài)學(xué)的交叉, 它主要利用分子生物學(xué)的方法研究自然, 人工種群與其環(huán)境的關(guān)系以及轉(zhuǎn)基因生物(或其產(chǎn)物釋放) 所帶來的一系列潛在的生態(tài)學(xué)問題。uHoelzel 和Dover (1991) Molecular genetic ecologyu1992 年創(chuàng)刊的“ Molecular

3、ecology ”的定義:分子生態(tài)學(xué)的概念一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展6分子生態(tài)學(xué)是用線粒體DNA (mtDNA ) 的變化來幫助和指導(dǎo)種群動態(tài)的研究。uMoritz (1994) Applications of mitochondrial DNA analysis in conservation: A critical review ：分子生態(tài)學(xué)是用分子生物學(xué)手段研究生態(tài)和種群生物學(xué)的新興交叉學(xué)科。uBachmann(1994) Molecular markers in plant ecology ：一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展u 向近敏等(1

4、996) 分子生態(tài)學(xué)M：分子生態(tài)學(xué)是研究細(xì)胞內(nèi)的生物活性分子特別是核酸分子與其分子環(huán)境關(guān)系的學(xué)科。分子生態(tài)學(xué)的概念7生態(tài)學(xué)的微觀研究層次與領(lǐng)域，它利用分子生物學(xué)原理、方法和技術(shù)，來研究生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)相互作用的機(jī)理及其分子機(jī)制的科學(xué)，從分子水平探討生物與環(huán)境的關(guān)系。分子生態(tài)學(xué)的概念一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展目前較為一致的看法目前較為一致的看法:協(xié)調(diào)適應(yīng)的分子機(jī)理 生物形態(tài) 遺傳 生理生殖 進(jìn)化8 10-9 10-6 10-3 1 103 106 109 Scale (m) 生理學(xué)細(xì)胞學(xué)分子生物學(xué) 生態(tài)學(xué) 分 子 生 態(tài) 學(xué) 尺 度 與 學(xué) 科 的 關(guān) 系 示 意 圖

5、一、一、 分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展分子生態(tài)學(xué)與其他學(xué)科的交叉9l 系統(tǒng)分類學(xué)：物種的鑒定；蛋白質(zhì)和核酸的序列變化可以在任何生物類群之間進(jìn)行比較。l 進(jìn)化生物學(xué)：自然選擇、中性學(xué)說、遺傳漂變l 生態(tài)遺傳學(xué)：基因型、表型、表型可塑性l 行為生態(tài)學(xué)：個體之間親緣關(guān)系、合作關(guān)系一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展分子生態(tài)學(xué)與其他學(xué)科的交叉10分子生物學(xué)群體遺傳學(xué)行為生物學(xué)進(jìn)化生物學(xué)古地學(xué)/古氣候?qū)W保護(hù)生物學(xué)分子進(jìn)化系統(tǒng)發(fā)生學(xué)數(shù)學(xué)生物地理學(xué)生態(tài)學(xué)古生物學(xué)分子生態(tài)學(xué)分子生態(tài)學(xué)與其他學(xué)科的交叉一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展11uHarris首次首次把

6、同工酶分析把同工酶分析用于人類。用于人類。Richardson等等出版了出版了“等位等位酶電泳酶電泳-動物系動物系統(tǒng)學(xué)和種群研統(tǒng)學(xué)和種群研究手冊究手冊”，形，形成分子生態(tài)學(xué)成分子生態(tài)學(xué)的雛形。的雛形。1966年u Higuchi等利等利用博物館所存的用博物館所存的現(xiàn)已滅絕的斑驢現(xiàn)已滅絕的斑驢皮提取皮提取mt DNA片斷的序列，并片斷的序列，并把這一序列與現(xiàn)把這一序列與現(xiàn)有種比較發(fā)現(xiàn)，有種比較發(fā)現(xiàn)，斑驢和平原斑馬斑驢和平原斑馬具有較近的親緣具有較近的親緣關(guān)系。這標(biāo)志著關(guān)系。這標(biāo)志著一個新研究領(lǐng)域一個新研究領(lǐng)域的開始。的開始。1963年u M. Nass和和S. Nass發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了mt DNA，

7、使探討，使探討生物進(jìn)化和生態(tài)生物進(jìn)化和生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域的一些學(xué)等領(lǐng)域的一些問題成為可能。問題成為可能。1984年uAvise, Lansman 等人等人第一次把第一次把mt DNA的分析方法的分析方法應(yīng)用到自然種群應(yīng)用到自然種群的研究，被看作的研究，被看作是分子生態(tài)學(xué)的是分子生態(tài)學(xué)的首次工作首次工作。1976年u“Molecular ecology”雜志雜志在英國創(chuàng)刊，在英國創(chuàng)刊，標(biāo)志著分子生標(biāo)志著分子生態(tài)學(xué)已成為生態(tài)學(xué)已成為生態(tài)學(xué)的一個新態(tài)學(xué)的一個新的分支學(xué)科。的分支學(xué)科。從此，分子生從此，分子生態(tài)學(xué)進(jìn)入了快態(tài)學(xué)進(jìn)入了快速發(fā)展期。速發(fā)展期。1992年一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生

8、與發(fā)展分子生態(tài)學(xué)的發(fā)展12 一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展 二、分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ) 三、分子生態(tài)學(xué)的研究方法 四、分子生態(tài)學(xué)的研究實(shí)例及展望目目 錄錄13二、二、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)u理論核心：分子水平上的絕大多數(shù)突變是選擇上中性的，因而他們在進(jìn)化中的命運(yùn)是隨機(jī)漂變的，而不是由自然選擇決定的。u中性理論對種內(nèi)遺傳變異的解釋：分子水平上的絕大部分種內(nèi)遺傳變異（即遺傳多態(tài)現(xiàn)象）是選擇上中型的，突變速率和遺傳漂變速率決定遺傳多態(tài)性的變化速率。u中性突變與自然選擇的辨證統(tǒng)一：少量突變的非中性。u中性理論在分子生態(tài)中的應(yīng)用：排除假設(shè)的基礎(chǔ)。種群遺傳進(jìn)化：選擇、突變、隨機(jī)遺傳漂變、遷移

9、、自然災(zāi)害、社會結(jié)構(gòu)等。1 1、分子進(jìn)化的中性理論（、分子進(jìn)化的中性理論（Neutral TheoryNeutral Theory）14中性理論下的中性標(biāo)記并非真的中性中性理論下的中性標(biāo)記并非真的中性u 搭乘效應(yīng)（hitch-hiking）中性標(biāo)記位點(diǎn)在物理距離上與一個受選擇的基因相鄰（在同一染色體上），以至于它們之間很少重組，中性標(biāo)記位點(diǎn)等位基因就與那些基因共分離而表現(xiàn)出受選擇的作用。u 等位酶有些酶會在外界誘導(dǎo)下選擇性的表達(dá)，有些并非中性，生活在不同環(huán)境下的野生種群中顯示出明顯的選擇性。u 核DNA標(biāo)記選擇作用會對包括RAPD、AFLP和微衛(wèi)星位點(diǎn)或與他們連鎖的基因在內(nèi)的一些分子標(biāo)記產(chǎn)生影

10、響。1 1、分子進(jìn)化的中性理論（、分子進(jìn)化的中性理論（Neutral TheoryNeutral Theory）二、二、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)15二、二、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)2 2、哈迪、哈迪- -溫伯格法則溫伯格法則 （Hardy-Weinberg principle ）u 內(nèi)涵：在滿足下列假設(shè)的條件下，生物種群的等位基因頻率和基因型頻率世代間保持不變。（1）有性繁殖并隨機(jī)交配；（2）等位基因在雌雄兩性中隨機(jī)交配；（3）種群足夠大；（4）世代不重疊；（5）沒有自然選擇、突變和遷移。u 分子生態(tài)意義：作為基本判別假設(shè)和理論基礎(chǔ)（遺傳標(biāo)記方法）16二、二

11、、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)3 3、種群分化是生物進(jìn)化的必要途徑、種群分化是生物進(jìn)化的必要途徑(1).種群分化的結(jié)果： 新種形成；種群的雜合度降低。(2).Wrights F統(tǒng)計方法， F近似地代表等位基因被固定的可能性，又稱固定系數(shù)。 近交系數(shù) FIS是指在某個基因位點(diǎn)上，一個個體從上代得到兩個等同的等位基因的概率，其變化范圍在-1和+1之間變動。FIS0或FIS0，說明該位點(diǎn)存在純合子或雜合子過多的情況；FIS=0表明等位基因頻率符合Hardy-Weinberg平衡，該種群在該位點(diǎn)上是隨機(jī)交配的。17二、二、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)4 4、 隨機(jī)遺傳漂變是

12、種群進(jìn)化的重要動力隨機(jī)遺傳漂變是種群進(jìn)化的重要動力隨機(jī)遺傳漂變是指在一個有限群體內(nèi)等位基因等位基因或單倍型頻率單倍型頻率從一代到下一代的隨機(jī)改變。這種變動變化導(dǎo)致某些等位基因的消失，另外一些等位基因的固定，進(jìn)而改變?nèi)后w的遺傳結(jié)構(gòu)。u 小種群中發(fā)生遺傳漂變的頻率比大種群中要大。u 一個等位基因被固定的概率等于其此時在種群中的頻率， 所以稀有基因更易被淘汰。從而降低種群的遺傳多樣性。u 在metapopulation中，局部種群越小其遺傳多樣性喪失的 越快，局部種群間的遺傳分化就越大。u 對所有中性等位基因的作用一致，因此，在沒有其它進(jìn)化動力的條件下，不同的中性位點(diǎn)揭示的進(jìn)化（演化）規(guī)律應(yīng)相同。1

13、85 5、聯(lián)種群（集合種群）的遺傳學(xué)、聯(lián)種群（集合種群）的遺傳學(xué) 復(fù)合種群復(fù)合種群(Metapopulation )占據(jù)不同生境板塊的亞種群，并且經(jīng)受間歇性局部地區(qū)的消亡及從其他同類群再度移入重建時就會產(chǎn)生聯(lián)種群。二、二、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)(a) 經(jīng)典的聯(lián)種群模型(b) 大陸島嶼模型圖2.5.1 聯(lián)種群模型196 6、基因流與遷移率、基因流與遷移率u實(shí)質(zhì)：基因流（Nm） 指亞種群間每個時代遷移并在遷移后成功繁殖的個體數(shù)量。亞種群間基因通過生物個體或它們的配子體進(jìn)行的遷移，其趨向于阻止亞種群之間產(chǎn)生遺傳上的差異 。u遺傳估算：基于F統(tǒng)計 ：Nm=1/4 (1/Fst1)遺

14、傳分化系數(shù)Fst ：表示隨機(jī)選取的每個種群中兩個配子間相互關(guān)系程度，該指標(biāo)被廣泛用于定量亞種群間的遺傳分化程度。二、二、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)20u 距離隔離先估亞種群對之間的Fst值和基因流，再尋找距離造成的隔離作用。區(qū)別現(xiàn)時基因流和近期歷史上可能的分隔。美國和墨西哥西南部耬斗菜屬（Aquilegia）種群間是否有任何基因流的存在。u 遷移率的估算最大似然法應(yīng)用時應(yīng)注意從更多位點(diǎn)獲取信息樣（本量足夠大），盡可能與直接進(jìn)行測量的生態(tài)學(xué)方法（標(biāo)記重補(bǔ)或放射示蹤法）進(jìn)行對比。二、二、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)6 6、基因流與遷移率、基因流與遷移率21u定義定義一

15、個種群中能將其基因連續(xù)傳遞到下一代的個體平均數(shù)。實(shí)際上相當(dāng)于理想狀態(tài)下（種群大小的穩(wěn)定，世代之間沒有重疊，所有個人以相同的概率給下一代貢獻(xiàn)配子）種群的大小。 u影響因素：參與生殖個體性別的比例相差很大；參與生殖個體貢獻(xiàn)個下一代的配子數(shù)有差異；種群中個體數(shù)在短期內(nèi)呈周期性變化；不同世代之間有重疊；一個物種有多個遺傳相對隔離的亞種群構(gòu)成 。7 7、有效種群大?。?、有效種群大?。∟eNe）二、二、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)22u估算方法: 計算種群世代間等位基因頻率的即時變化（不同世代，樣品數(shù)量，多態(tài)位點(diǎn)數(shù)量） 有效成體繁殖數(shù)目（Nb）可用于估算Ne （非離散世代） 基于重復(fù)取樣的最

16、大似然法（被廣泛應(yīng)用） 從雜合性的預(yù)期關(guān)系上估算Ne （適合對整個物種的全部進(jìn)化時間上的探討）7 7、有效種群大?。?、有效種群大?。∟eNe）二、二、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)23u 定義：有效種群大小明顯下降，這種減少有可能是暫時的，也可能是長久的。u 危害：增加有害等位基因的隨機(jī)固定。瓶頸作用的持續(xù)時間越長，造成的等位基因丟失則會越多。u 遺傳檢測：基于瓶頸效應(yīng)期間的相對于等位基因多樣性的雜合度瓦解。（具體分子標(biāo)記的數(shù)量、種類、平均雜合度以及瓶頸效應(yīng)前后Ne的比值）。8 8、種群瓶頸（效應(yīng)）、種群瓶頸（效應(yīng)）二、二、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)24溯祖過程演化

17、分支過程假定種群在個世代保持?jǐn)?shù)目恒定，即每個等位基因有N個拷貝，則種群中任一對基因a在t時代以前的概率為： p=(1-1/N)t-1/N 單倍體朔祖時間N ，二倍體為 2N二、二、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)9 9、溯祖理論、溯祖理論定義：追溯共同祖先的后代系譜進(jìn)化特征、動態(tài)變化過程和樣本特性的群體遺傳學(xué)理論。25二、二、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)1010、分子系統(tǒng)發(fā)生分析、分子系統(tǒng)發(fā)生分析定義：從生物大分子的信息確定不同生物在進(jìn)化過程中的地位、分歧時間以及親緣關(guān)系，建立分子系統(tǒng)樹，從而推斷生物的進(jìn)化歷史。 分子系統(tǒng)發(fā)生（異中求同）分析的基本原則：（1）分子標(biāo)記的

18、中性原則；（2）進(jìn)化速率恒定原則，符合“分子鐘”假設(shè)；（3）分子標(biāo)記在研究類群中直向同源：（4）分子標(biāo)記具有適當(dāng)?shù)倪z傳變異度。26二、二、 分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)1010、分子系統(tǒng)發(fā)生分析、分子系統(tǒng)發(fā)生分析分子系統(tǒng)發(fā)生（異中求同）分析的基本方法：（1）距離法：依據(jù)每對單元間的進(jìn)化距離建立進(jìn)化樹。（2）最大簡約法：對于分子數(shù)據(jù)，該方法計算在最少的堿基替換條件下能夠解釋整個進(jìn)化過程的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（系統(tǒng)進(jìn)化樹）。（3）最大似然法： 對觀察數(shù)據(jù)符合每種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可能性進(jìn)行最大化計算，可能性最大的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被選為終解進(jìn)化樹。（4）貝斯法：檢驗觀測數(shù)據(jù)與理論假設(shè)的偏離是否大到否定假設(shè)的程度，或

19、者現(xiàn)有數(shù)據(jù)是否足以支持作出有關(guān)結(jié)論。27 一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展 二、分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ) 三、分子生態(tài)學(xué)的研究方法 四、分子生態(tài)學(xué)的研究實(shí)例及展望目目 錄錄28三、三、 分子生態(tài)學(xué)的研究方法分子生態(tài)學(xué)的研究方法1 1、基于蛋白質(zhì)的方法、基于蛋白質(zhì)的方法u 同工酶技術(shù)同工酶技術(shù)催化同一種反應(yīng)而結(jié)構(gòu)不同的一簇酶稱為同工酶，如果是等位基因決定的同工酶,又稱等位酶。圖3.1.1 蛋白質(zhì)的提取及電泳分析29三、三、 分子生態(tài)學(xué)的研究方法分子生態(tài)學(xué)的研究方法1 1、基于蛋白質(zhì)的方法、基于蛋白質(zhì)的方法由于同工酶的分子量和電荷有差異，可以利用凝膠電泳技術(shù)將其分開,通過染色和掃描，利用計算機(jī)分析軟件進(jìn)行差

20、異分析?？梢愿鶕?jù)酶帶的變化判斷種群內(nèi)不同個體間基因位點(diǎn)及等位基因的變異性，也可以比較不同種群間遺傳變異的差別。u 同工酶技術(shù)的原理同工酶技術(shù)的原理圖3.1.3 酯酶同工酶掃描圖譜圖3.1.2 同工酶電泳結(jié)果圖30三、三、 分子生態(tài)學(xué)的研究方法分子生態(tài)學(xué)的研究方法1 1、基于蛋白質(zhì)的方法、基于蛋白質(zhì)的方法（1）因為同工酶是基因表達(dá)的產(chǎn)物，受到生物在發(fā)育過程中基因表達(dá)的時序控制，所以同一生物在不同發(fā)育期可能表現(xiàn)出不同的同工酶酶譜，同種酶在同一動物不同組織內(nèi)的表達(dá)也可能不同，因此在研究中要特別強(qiáng)調(diào)所取樣本的一致性。（2）只能反映一小部分功能基因(外顯子)的情況，而對大部分功能基因和大量非功能基因無法

21、表現(xiàn)，在比較種群內(nèi)或種群間遺傳變異時往往多態(tài)性較低。u 同工酶技術(shù)的局限性同工酶技術(shù)的局限性31三、三、 分子生態(tài)學(xué)的研究方法分子生態(tài)學(xué)的研究方法2 2、基于、基于DNADNA的方法的方法限制性片段長度多態(tài)性分析技術(shù)限制性片段長度多態(tài)性分析技術(shù)(RFLP)(RFLP)總核DNA內(nèi)切酶解酶解DNA片段硝酸纖維素或尼龍膜電泳分離后轉(zhuǎn)移專一序列的標(biāo)記DNA探針自顯影顯色或發(fā)光顯示群內(nèi)和種群間的差異缺點(diǎn)：（1）需要大量的實(shí)驗材料來提取DNA，方能滿足酶切后得到明顯譜帶的要求。（2）探針用放射性同位素標(biāo)記有危害，操作煩瑣，DNA多態(tài)性檢出的靈敏度不高。32內(nèi)切酶解酶解DNA片段總核DNA雙鏈人工接頭連接

22、 特異標(biāo)記引物PCR限制性片段差異優(yōu)點(diǎn)：需DNA量少；多態(tài)性豐富；重復(fù)性好；缺點(diǎn)：（1）探針用放射性同位素標(biāo)記有危害；（2）對樣品DNA質(zhì)量要求高；多態(tài)片段中有共顯性表達(dá)現(xiàn)象。擴(kuò)增限制性片段長度多態(tài)性分析技術(shù)擴(kuò)增限制性片段長度多態(tài)性分析技術(shù)(AFLP)(AFLP)2 2、基于、基于DNADNA的方法的方法三、三、 分子生態(tài)學(xué)的研究方法分子生態(tài)學(xué)的研究方法3310bp寡核苷酸隨機(jī)單引物核DNAPCR電泳分離優(yōu)點(diǎn)：（1）技術(shù)通用，一套引物可用于不同物種；（2）簡單高效快速；（3）需樣量少；缺點(diǎn)：重復(fù)性差，對實(shí)驗條件極敏感；有假陽性和假陰性結(jié)果；顯性標(biāo)記，不能提供完整的遺傳信息。隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性隨機(jī)擴(kuò)

23、增多態(tài)性DNADNA技術(shù)（技術(shù)（RAPDRAPD）2 2、 基于基于DNADNA的方法的方法三、三、 分子生態(tài)學(xué)的研究方法分子生態(tài)學(xué)的研究方法34微衛(wèi)星重復(fù)序列區(qū)非重復(fù)特異序列區(qū)根據(jù)特異序列設(shè)計引物PCRDNA電泳位點(diǎn)特異性微衛(wèi)星分析法微衛(wèi)星標(biāo)記（微衛(wèi)星標(biāo)記（SSRSSR）2 2、基于、基于DNADNA的方法的方法三、三、 分子生態(tài)學(xué)的研究方法分子生態(tài)學(xué)的研究方法優(yōu)點(diǎn)：簡單易行； PCR重復(fù)穩(wěn)定；可用于多種遺傳性分析。352 2、基于、基于DNADNA的方法的方法三、三、 分子生態(tài)學(xué)的研究方法分子生態(tài)學(xué)的研究方法內(nèi)嵌微衛(wèi)星標(biāo)記內(nèi)嵌微衛(wèi)星標(biāo)記ISSR ISSR (inter-simple seq

24、uence repeat)(inter-simple sequence repeat)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：所需DNA模板的量少、多態(tài)性豐富、結(jié)果記錄方便、實(shí)驗成本低、穩(wěn)定性較高。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：PCR 擴(kuò)增最適反應(yīng)條件需要摸索。362 2、基于、基于DNADNA的方法的方法三、三、 分子生態(tài)學(xué)的研究方法分子生態(tài)學(xué)的研究方法單核苷酸多態(tài)性單核苷酸多態(tài)性(Single nucleotide polymorphism, SNP) (Single nucleotide polymorphism, SNP) 指同一位點(diǎn)的不同等位基因之間個別核苷酸的差異，這種差異包單個堿基的缺失或插入，更常見的是單個核苷酸的替換，且常發(fā)

25、生在嘌呤堿基(A 與G) 和嘧啶堿基(C 與T) 之間?？蓭椭鷧^(qū)分兩個個體遺傳物質(zhì)的差異，被認(rèn)為是應(yīng)用前景最好的遺傳標(biāo)記。特點(diǎn)：SNP數(shù)量多，分布廣泛且高度穩(wěn)定。SNP適于快速、規(guī)模化篩查，易于基因分型等。37 SNPs 檢測分析技術(shù) 在已知 DNA 序列數(shù)據(jù)庫中篩選 以 DNA 構(gòu)象為基礎(chǔ)的方法 直接進(jìn)行 DNA 測序的方法 以雜交為基礎(chǔ)的方法 基于酶切或 PCR的方法 毛細(xì)管電泳方法 Polybayes 計算法 SNP pipeline 溫度梯度凝膠電泳 變性梯度凝膠電泳 單鏈構(gòu)象多態(tài)性 變性高效液相色譜檢測 限制性片段長度多態(tài)性 隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性 突變錯配擴(kuò)增檢驗 測序 SNaPshot

26、等位基因特異寡核苷酸片段分析 基因芯片技術(shù) 毛細(xì)管電泳技術(shù) SNP的檢測方法三、三、 分子生態(tài)學(xué)的研究方法分子生態(tài)學(xué)的研究方法2 2、基于、基于DNADNA的方法的方法38標(biāo)記應(yīng)用RFLPRAPDISSRSSRAFPLSNPDNA質(zhì)量高低低中高高高基因組分布低拷貝序列基因組基因組基因組基因組基因組遺傳特點(diǎn)共顯性多數(shù)共顯性共顯性/顯性共顯性共顯性/顯性共顯性多態(tài)性中等較高較高高較高高技術(shù)難度高低低低中等高同位素使用常用不用不用可不用常用不用可靠性高低/中等高高高高所用時間多少少少中等多實(shí)驗成本高較低較低中等較高高表表3-1 常用分子標(biāo)記技術(shù)特征的比較常用分子標(biāo)記技術(shù)特征的比較三、三、 分子生態(tài)學(xué)

27、的研究方法分子生態(tài)學(xué)的研究方法39三、三、 分子生態(tài)學(xué)的研究方法分子生態(tài)學(xué)的研究方法2 2、基于、基于DNADNA的方法的方法u 線粒體DNA標(biāo)記優(yōu)點(diǎn)：（1）母性遺傳，無重組；（2）容易設(shè)計保守性通用引物；（3）有效單倍性，即細(xì)胞中各線粒體的DNA拷貝的遺傳組成等同；（4）哺乳動物線粒體DNA的進(jìn)化速率約為核DNA的10倍（植物的進(jìn)化速率很低且基因重組頻繁）。缺點(diǎn)：不少物種的核基因組存在與線粒體DNA同源的線粒體假基因，干擾線粒體DNA標(biāo)記的使用。u 葉綠體DNA標(biāo)記優(yōu)點(diǎn)：（1）大部分為母性遺傳；（2）進(jìn)化速率小，適合種以上水平的系統(tǒng)發(fā)生研究。缺點(diǎn)：（1）不太適合種內(nèi)遺傳變異的研究；（2）由于

28、存在一些父性遺傳和雙親遺傳的情況，其有效單倍性需要具體分析。40三、三、 分子生態(tài)學(xué)的研究方法分子生態(tài)學(xué)的研究方法3、種群遺傳學(xué)中選擇分子標(biāo)記的、種群遺傳學(xué)中選擇分子標(biāo)記的基本原則基本原則： 共顯性標(biāo)記（能檢測出顯性和隱性等位基因，能夠區(qū)分純合和雜合基因型的遺傳標(biāo)記）； 適合于當(dāng)前研究要求的多態(tài)性水平； 對于比較復(fù)雜的研究問題或是研究對象最好選擇一個以上的標(biāo)記系統(tǒng)。4、種群遺傳學(xué)中選擇分子標(biāo)記時的、種群遺傳學(xué)中選擇分子標(biāo)記時的基本檢驗基本檢驗 ： 是否每個所研究的種群都在Hardy-Weinberg 平衡中，即確定純合子和雜合子的預(yù)期值與試驗檢測的等位基因頻率是否相一致； 是否符合連鎖平衡，即不同位點(diǎn)上的等位基因共分離。41 一、分子生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展 二、分子生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ) 三、分子生態(tài)學(xué)的研究方法 四、分子生態(tài)學(xué)的研究實(shí)例及展望目目 錄錄421. 1. 保護(hù)遺傳學(xué)保護(hù)遺傳學(xué)u遺傳恢復(fù)遺傳恢復(fù)引進(jìn)“新鮮血液”能恢復(fù)近交小種群的生存力，并且這種遺傳恢復(fù)很可能是越來越重要的保護(hù)管理手段。u 遺傳管理的典范：極北蝰（Vipern berus）1992年 引進(jìn)20條成年成年蝰放入小種群中1992-1995年 引進(jìn)的雄性與近交產(chǎn)生的雌性蝰蛇