遺傳多樣性研究的理論1

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1、第七章、遺傳多樣性研究的理論、方法及應(yīng)用第一節(jié)遺傳多樣性概述1、遺傳多樣性的基本概念2、遺傳多樣性的本質(zhì)3、遺傳多樣性的層次分子水平、細胞水平、個體水平、種群水平4、遺傳多樣性在進化上的意義5、遺傳多樣性的應(yīng)用價值6、遺傳多樣性的現(xiàn)狀及展望1、遺傳多樣性的基本概念遺傳多樣性(geneticdiversity)可以泛指地球上所有生物的遺傳信息的總和，包括不同物種間以及物種內(nèi)的遺傳變異。狹義的遺傳多樣性，即通常所說的遺傳多樣性，主要是指物種內(nèi)的不同種群間以及種群內(nèi)不同個體間的遺傳變異。2、遺傳多樣性的本質(zhì)遺傳多樣性的本質(zhì)是生物體在遺傳物質(zhì)上的變異，即編碼遺傳信息的核酸(DNA

2、或RNA)在組成和結(jié)構(gòu)上的變異。遺傳多樣性的研究對象主要集中在物種的可遺傳變異上。由于發(fā)育的可塑性及環(huán)境條件的作用而產(chǎn)生的形態(tài)學(xué)或生理學(xué)變化，不構(gòu)成遺傳多樣性，因為這類差異沒有相應(yīng)的遺傳基礎(chǔ)。這方面的例子諸如，某些生物的不同生活史階段的形態(tài)學(xué)型，動物由于營養(yǎng)和環(huán)境導(dǎo)致的高矮、胖瘦等。3、遺傳多樣性的層次遺傳多樣性的表現(xiàn)形式是多層次的。在分子水平，可表現(xiàn)為核酸、蛋白質(zhì)、多糖等生物大分子的多樣性；在細胞水平可體現(xiàn)在染色體結(jié)構(gòu)的多樣性以及細胞結(jié)構(gòu)與功能的多樣性；在個體水平，可表現(xiàn)為生理代謝差異、形態(tài)發(fā)育差異以及行為習(xí)性的差異。遺傳多樣性通過對上述各層次的生物性狀的影響，導(dǎo)致生物

3、體的不同適應(yīng)性，進而影響生物的分布和演化。此外，人們也發(fā)現(xiàn)，許多遺傳變異并不導(dǎo)致任何可觀測到的表型上的差異。4、遺傳多樣性在進化上的意義遺傳變異是生物進化的內(nèi)在源泉，因而，遺傳多樣性及其演變規(guī)律是生物多樣性及進化生物學(xué)研究中的核心問題之一。遺傳結(jié)構(gòu)與物種繁衍或瀕危滅絕密切相關(guān)，遺傳多樣性在一定程度上決定了物種的分布以及數(shù)量多樣性。缺乏對生物遺傳多樣性的深入研究，就無法完整地認識物種的進化過程或適應(yīng)機理，以及種群地理分布格局、數(shù)量增長及物種滅絕等問題。5、遺傳多樣性的應(yīng)用價值遺傳多樣性研究也具有十分重要的實踐意義。遺傳多樣性是生物界幾十億年進化所產(chǎn)生的寶貴資源，是人類生存和

4、社會生產(chǎn)發(fā)展的基礎(chǔ)。對遺傳多樣性的掌握和有效利用，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)生物學(xué)、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究的一個前沿領(lǐng)域。特別表現(xiàn)在諸如：動植物優(yōu)良品種選育、新的藥物的發(fā)現(xiàn)和制取、人類遺傳疾病的診斷治療、生物活性物質(zhì)的基因工程生產(chǎn)、生物資源的鑒別和利用、有害生物的檢測和防治等方面。6、遺傳多樣性的現(xiàn)狀及展望長期以來，受技術(shù)手段的限制，生物多樣性研究主要集中于宏觀方面，諸如，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜性、物種多樣性、群落結(jié)構(gòu)及演替、種群數(shù)量動態(tài)等方面，有關(guān)遺傳多樣性的一些重要內(nèi)容很少涉及。近二三十年來，現(xiàn)代分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的迅速發(fā)展，使遺傳多樣性的研究與開發(fā)利用有了突飛猛進的發(fā)展。遺傳多樣性的研究

5、，將對生物學(xué)理論發(fā)展和生物技術(shù)的進步產(chǎn)生越來越重要的作用。第二節(jié)遺傳多樣性的主要來源變異是生物進化的源泉，生物的變異由以下幾個部分構(gòu)成：1、環(huán)境飾變；2、遺傳重組；3、突變：包括基因突變和染色體突變；4、自然選擇；5、隨機遺傳漂；1、環(huán)境飾變雖然生物的性狀是由遺傳決定的，但環(huán)境對基因的表達及表達的方式具有影響，從而使相同或相似的基因產(chǎn)生不同的表型?；蚺c環(huán)境的相互作用豐富了遺傳多樣性的內(nèi)容。例子：環(huán)境對植物體內(nèi)次生代謝產(chǎn)物的影響；人類智利的遺傳2、遺傳重組進行有性生殖的生物在生殖細胞形成的減數(shù)分裂過程中，非連鎖基因可以自由分裂，進入不同的生殖細胞，并在受精過程中自由組合，

6、這極大地豐富了生物遺傳多樣性的來源。遺傳重組是生物最直接和最重要的遺傳變異的來源。通過遺傳重組，可以在有限基因的基礎(chǔ)上產(chǎn)生無限的性狀重組。遺傳重組還包括人為改變的DNA分子，基因工程實質(zhì)上是一種遺傳重組技術(shù)。重組包括了在分子水平上的DNA分子間的重組以及相對宏觀層次的染色體重組。在自然狀態(tài)下，染色體重組是遺傳重組的主要形式。3、突變突變也稱之為遺傳突變。遺傳突變包括點突變和染色體突變。點突變包括堿基替換、插入、缺失的突變。點突變的例子是鐮刀型血細胞貧血癥。染色體突變是指染色體結(jié)構(gòu)、數(shù)目和大小的改變。染色體結(jié)構(gòu)改變包括缺失、易位、到位。而染色體數(shù)目的變化包括非整倍體、單倍體

7、和多倍體。自發(fā)突變率致突變因素4、自然選擇在一般情況下，自然選擇傾向于減少生物的遺傳多樣性，但在某些時候，有些新產(chǎn)生的基因可以通過自然選擇在種群中得到固定，從而增加生物的遺傳多樣性。如果沒有自然選擇，這些新產(chǎn)生的基因可能因遺傳漂變而不能在種群中得到固定。5、隨機遺傳漂隨機遺傳漂變是指中性及近中性的基因在種群中隨機固定的現(xiàn)象。在小種群中容易發(fā)生遺傳漂變，而在大種群中較不容易發(fā)生遺傳漂變。遺傳漂變的結(jié)果增加了生物種群中的基因數(shù)量，從而增加了遺傳多樣性。因為中性及近中性是有條件的，在條件改變時，這些基因可能就會成為有利基因，當(dāng)然，也