遗传多样性研究的理论课件

遗传多样性研究的理论

方法及应用

第一节

遗传多样性概述

1、遗传多样性的基本概念2、遗传多样性的本质3、遗传多样性的层次分子水平、细胞水平、个体水平、种群水平4、遗传多样性在进化上的意义5、遗传多样性的应用价值6、遗传多样性的现状及展望1、遗传多样性的基本概念遗传多样性(geneticdiversity)可以泛指地球上所有生物的遗传信息的总和，包括不同物种间以及物种内的遗传变异。狭义的遗传多样性，即通常所说的遗传多样性，主要是指物种内的不同种群间以及种群内不同个体间的遗传变异。2、遗传多样性的本质遗传多样性的本质是生物体在遗传物质上的变异，即编码遗传信息的核酸(DNA或RNA)在组成和结构上的变异。遗传多样性的研究对象主要集中在物种的可遗传变异上。由于发育的可塑性及环境条件的作用而产生的形态学或生理学变化，不构成遗传多样性，因为这类差异没有相应的遗传基础。这方面的例子诸如，某些生物的不同生活史阶段的形态学型，动物由于营养和环境导致的高矮、胖瘦等。3、遗传多样性的层次遗传多样性的表现形式是多层次的。在分子水平，可表现为核酸、蛋白质、多糖等生物大分子的多样性；在细胞水平可体现在染色体结构的多样性以及细胞结构与功能的多样性；在个体水平，可表现为生理代谢差异、形态发育差异以及行为习性的差异。遗传多样性通过对上述各层次的生物性状的影响，导致生物体的不同适应性，进而影响生物的分布和演化。此外，人们也发现，许多遗传变异并不导致任何可观测到的表型上的差异。4、遗传多样性在进化上的意义遗传变异是生物进化的内在源泉，因而，遗传多样性及其演变规律是生物多样性及进化生物学研究中的核心问题之一。遗传结构与物种繁衍或濒危灭绝密切相关，遗传多样性在一定程度上决定了物种的分布以及数量多样性。缺乏对生物遗传多样性的深入研究，就无法完整地认识物种的进化过程或适应机理，以及种群地理分布格局、数量增长及物种灭绝等问题。5、遗传多样性的应用价值6、遗传多样性的现状及展望第二节遗传多样性的主要来源变异是生物进化的源泉，生物的变异由以下几个部分构成：1、环境饰变；2、遗传重组；3、突变：包括基因突变和染色体突变；4、自然选择；5、随机遗传漂；1、环境饰变虽然生物的性状是由遗传决定的，但环境对基因的表达及表达的方式具有影响，从而使相同或相似的基因产生不同的表型。基因与环境的相互作用丰富了遗传多样性的内容。例子：环境对植物体内次生代谢产物的影响；人类智利的遗传2、遗传重组3、突变突变也称之为遗传突变。遗传突变包括点突变和染色体突变。点突变包括碱基替换、插入、缺失的突变。点突变的例子是镰刀型血细胞贫血症。染色体突变是指染色体结构、数目和大小的改变。染色体结构改变包括缺失、易位、到位。而染色体数目的变化包括非整倍体、单倍体和多倍体。自发突变率致突变因素4、自然选择在一般情况下，自然选择倾向于减少生物的遗传多样性，但在某些时候，有些新产生的基因可以通过自然选择在种群中得到固定，从而增加生物的遗传多样性。如果没有自然选择，这些新产生的基因可能因遗传漂变而不能在种群中得到固定。5、随机遗传漂随机遗传漂变是指中性及近中性的基因在种群中随机固定的现象。在小种群中容易发生遗传漂变，而在大种群中较不容易发生遗传漂变。遗传漂变的结果增加了生物种群中的基因数量，从而增加了遗传多样性。因为中性及近中性是有条件的，在条件改变时，这些基因可能就会成为有利基因，当然，也可能是有害基因。第三节种群遗传结构遗传多样性的存在形式，主要体现在种群遗传结构的组成和变化上。种群遗传结构泛指遗传物质在种群水平上的存在格局或特征，包括基因频率、基因型频率、交配与繁殖模式、种群遗传分化、种群间基因交流模式等。1、基因和基因型基因基因型基因频率：是指某一等位基因在特定种群内出现的概率。基因型频率：是指在一个种群中，某一特定的基因型(等位基因的不同组合)的个体在整个种群中所占的比例，或出现的概率。2、种群和基因库种群的基本概念。种群是生物存在和进化的基本单位。进化的概念基因库(genepool)与遗传多样性是同义词，狭义的基因库是指一个孟德尔种群中所有个体全部基因的总和。基因库也可以用来指一个物种、甚至地球上所有物种所携带的基因的总和。3、哈代-温伯格平衡定义：重要意义：该定律是群体遗传学(种群遗传学)许多理论理论模型建立的基础。它是群体遗传学的核心。分子进化的中心理论，以及有关分子遗传多样性试验数据的分析均是建立在该定律基础上。第四节

评价种群遗传多样性的指标1、杂合度和基因多样度杂合度基因多样度遗传杂合性指标的应用2、遗传距离3、核苷酸多样性4、固定指数5、共享带率第五节

影响遗传多样的一些重要过程1、小种群的遗传效应①遗传漂变②奠基者效应③瓶颈效应2、生殖方式④近亲交配与有效种群大小⑤近交衰退3、种群间基因流动⑥基因交流程度的分析⑦因交流的模式及分析长期以来，由于研究手段的局限性，遗传多样性的实际数据很难获得。传统的遗传多样性实验研究方法主要依靠表型性状变异的分析，即利用表型性状遗传标记，结合生理特性、生活习性等方面的差异来探讨遗传多样性。此外，也应用交配繁殖实验、家系分析、染色体形态学分析等手段来分析种群的遗传多样性。利用表型性状来研究遗传多样性的主要缺点，是可供分析的基因位点太少，不能得到客观全面