第三章遗传多样性保护

1、遗传(ychun)多样性保护第三(d sn)章共二十七页第一节 生物保护与分子遗传(ychun)的关系一、进化论与分子遗传(ychun)的关系进化论：核心自然选择DNA双螺旋结构的阐明，奠定了遗传学的物质基础，标志着分子生物学的诞生。“分子进化钟”和“中性理论”的提出，对进化的发展产生了深远的影响，极大地推动了分子进化的研究。共二十七页（一）分子钟和中性(zhngxng)进化理论分子钟：利用(lyng)已知的分子系统和古生物学数据建立的表示分子进化速率与进化时间之间关系的通用曲线。即：分子的进化是具有恒定速率的。中性进化论：多数或绝大多数突变都是中性的。即无所谓有利或不利，因此对于这些中性突变

2、不会发生自然选择与适者生存的情况。共二十七页共二十七页分子(fnz)钟的建立：选择所要比较的生物大分子种类：根据具体的研究目的和已掌握的资料，选择进化速率相对恒定、速率(sl)大小合适、在要比较的所有物种中都存在的生物大分子。 选择所要比较的物种，确定各个比较组合及其所代表的进化事件。 获得（查询资料或直接测序）所要比较的物种的生物大分子一级结构的资料；从古生物学和地质年代学资料中获得每一个比较组合所代表的进化事件发生的地质时间的数据。 共二十七页以大分子一级结构的差异量为纵坐标，以地质时间为横坐标，将上述各个比较组合(zh)的大分子差异量和所代表的进化事件发生时间对应地标在坐标中，并通过统计

3、学分析方法建立一条相关的曲线（或直线），这就是大分子进化速率曲线（或直线）。 利用大分子进化速率曲线，可以推断未知的进化事件发生的大致时间。共二十七页共二十七页分子进化(jnhu)中性理论对分子钟的解释稳定积累的突变对适合度没有显著的效应，即进化过程中的核苷酸置换绝大部分是中性或者近似(jn s)中性的突变随机固定的结果；物种内虽然有大量的遗传变异，但是仅有少部分受自然选择的影响，而大部分的分子突变从本质上说是选择中性的。 从微观角度来看，突变压和随机固定是进化的驱动力，但突变导致形态和生理上的差异后，自然选择开始发挥作用。自然选择理论仅对那些有害突变和正突变起作用。共二十七页（二）分子(fn

4、z)系统学与分子(fnz)系统发育树 分子系统学是研究(ynji)生物大分子进化历史的学科，通过研究(ynji)生物大分子的信息来推断生物进化的历史，利用系统发育树的形式来体现系统发生关系谱系。分子系统学以生物大分子进化速率恒定性为前提，利用同源分子之间的差异量来推断生物大分子的进化史。 系统发育树（phylogenetic tree)可以体现出物种间、基因间、群体间乃至个体间的系统关系。共二十七页1. 系统发育树的基本概念系统发育树通过分枝的层次或拓扑结构，来反映新的基因复制或享有共同祖先的生物体的歧义点。系统树的构建为分子进化研究提供了一个新的技术手段，可以比较精确地定位物种的分类地位，确

5、认(qurn)其进化历史。无根树：表示最早的共同祖先(zxin)不能确定系统发育树：包括拓扑结构和枝长共二十七页基于(jy)16sRNA构建的系统进化树共二十七页共二十七页2. 系统发育树的构建(u jin)获得生物大分子的信息量，往往这些大分子具有同源性和特征性。研究进化历史较长、分歧度较大的物种时，可以选用相对进化速率较慢的生物大分子；（保守区）如果是鉴别亲缘关系较近的物种，则往往采用进化速率较快、能够分辨短期变化的生物分子。（多变区）根据生物大分子的数据构建系统发育树。基于距离：邻接法、不加权算数平均对群法。基于性状：最大简约法、最大似然法、贝斯法。共二十七页二、遗传(ychun)多样性

6、和保护近交衰退：早在19世纪，人们就发现近交降低(jingd)了物种的繁殖和生存能力。44个哺乳动物种群中有41个种群表现出近交个体的幼体死亡率比远交繁殖的个体要高（Rall K et al. 1983)。遗传衰竭：稀有或者特有的物种存在着遗传衰竭的现象。遗传多样性的降低增加了种群灭绝的敏感性（Frankham et al.,2002)。共二十七页白化病？色素(s s)决定基因-SLC45A2很好的适应野外(ywi)生存氨基酸突变（A477V）全基因组遗传连锁分析白虎是虎的亚种孟加拉虎野外发生的一种罕见突变型。与通常的毛色全白和红眼的白化动物不一样，其底色皮毛的颜色呈白色，条纹则呈现深褐色至黑

7、色，而且眼睛呈灰蓝色。“Current Biology”以封面文章发表名为“The genetic basis of white tigers”的科研论文。因此，从遗传多样性来说，白虎有一定的保护价值。这一结论结束了长期以来保护生物学界关于白虎是否是一种遗传缺陷的争论，对虎的遗传多样性保护以及白虎的繁殖策略等提供了科学的佐证。共二十七页（一）保护(boh)遗传学的概念和内容研究对象：濒危物种主要目标：保护物种多样性遗传和保持物种进化潜力。研究内容：种群遗传结构、近亲繁殖、遗传变异、哈温平衡定律、种群遗传结构和基因流、有效种群大小、保护单元等方面。主要技术：DNA指纹(zhwn)技术、限制性片段

8、长度多态性（RFLP)、微卫星扩增、随机扩增多态DNA（RAPD）等。共二十七页（二）遗传(ychun)多样性的表现形式(1) 表型的多态（形态、生理、数量(shling)等形状） (2) 染色体的多态（染色体的变异） (3) 蛋白质的多态（同功酶Isozyme、等位酶等Alleles）(4) 基因的多态（复等位基因） 共二十七页（三）影响遗传(ychun)多样性的因素1、近交衰退：近交降低了物种的繁殖和生存能力。例如：芬兰的豹纹蝶种群的灭绝。2、哈温平衡(pnghng)定律：假设在一个随机交配的大种群里面，没有突变、迁移和选择的干扰作用，在随机交配的条件下，等位基因频率和基因型频率会达到一个

9、平衡(pnghng)。共二十七页日本冈山大学的昆虫学家贤治松浦晃一郎与其同事发现的。此项研究被发表(fbio)在2009年3月26日的科学。我们来谈谈皇家丑闻。当白蚁国王和王后已经执政了一段时间，国王开始与他的女儿交配(jiopi)以扩大蚁群。如今，研究人员发现有一种白蚁已找到一种解决这个乱伦的方法：女王产生的后代只遗传她的基因。这样，当国王与其女儿交配(jiopi)，事实上他仍然是与王后交配(jiopi)。共二十七页共二十七页3、基因流：一些个体从一个种群(zhn qn)迁移到另一个种群(zhn qn)，就会把基因带入新的种群(zhn qn)，这种基因之间的流动称为基因流。基因流能导致新的基

10、因多样性流向局部种群和减少种群间的遗传分异，是决定种群内和种群间的遗传多样性的根本和基础。共二十七页基因流是防止(fngzh)遗传变异性丧失的重要因素共二十七页4、遗传漂变：是指当一个种群中的生物个体的数量较少时，下一代的个体容易因为有的个体没有产生后代，或是(hu sh)有的等位基因没有传给后代，而和上一代有不同的等位基因频率。一个等位基因可能（在经过一个以上的世代后）因此在这个族群中消失，或固定成为唯一的等位基因。这种现象就叫“遗传漂变”。一般情况下，族群的生物个体的数量越少，族群中基因就越容易发生遗传漂变。共二十七页蝴蝶的遗传漂变。某个蝴蝶族群有稳定(wndng)的10只个体。由于某些原

11、因，第一世代只有在框中的5只个体繁衍出后代。又由于偶然的原因，第二世代只有框中的2只个体留下后代。等位基因a在第三世代从族群中消失。共二十七页5、有效(yuxio)种群大小理想种群中对近交系数、杂合度丧失和等位基因频率变化产生(chnshng)直接影响的个体的集合。种群保持遗传变异所需要的个体数量。例如：如果一个种群是由20个雄体和6只雌体组成的话，那么只有12个个体有交配行为，其有效种群数量是12，而不是26。（不是绝对的）共二十七页思考题：进化和遗传多样性的保护(boh)之间有什么样的关系？遗传多样性的表现形式是什么？共二十七页内容摘要遗传多样性保护。DNA双螺旋结构的阐明，奠定了遗传学的物质基础，标志着分子生物学的诞生。获得（查询资料或直接测序）所要比较的物种的生物大分子一级结构的资料。从古生物学和地质年代学资料中获得每一个比较组合所代表的进化事件发生的地质时间的数据。稳定积累的突