《分子生态学》PPT课件

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1、第三章分子生态学王根轩电话：86971083，13336061808E-Mail:wanggx@zju.edu.cn内容1分子生态学的产生与发展2分子生态学的理论基础3分子生态学的研究方法4前沿进展举例2-1:分子生态学的产生与发展一、分子生态学与生命科学生态系统的三个层次：以个体为基础的宏观生态系统以细胞为基础的微生态学统以核酸分子和其他生物活性分子为基础的分子生态系统分子生态学（Burk,1994)：~是分子生物学与生态学融合而成的新的生物学分枝学科。而不仅只是应用分子生物学技术研究生态学问题。向近敏等（2000）：~应当是研究生物活性分子在其显示与生命关联的活动

2、中所牵连到的分子环境问题。其定义有两层含义：1、运用现代分子生物学技术研究传统生态学问题；2、生物活性分子表现其生命活动时的分子生态条件的规律性。10-910-610-31103106109Scale(m)生理学细胞学分子生物学生态学分子生态学尺度与学科的关系示意图分子生态学的多学科交叉特性分子生物学多学科交叉的复合学科：群体遗传学行为生物学进化生物学古地学/古气候学保护生物学分子进化系统发生学数学生物地理学生态学古生物学分子生态学ModelofDNAbuiltbyWatsonandFrancisCrickatCambridgeUniversity,1953.分子生物

3、学与生态学紧密联系：基因研究首先从生物的生态特征和适应入手。Anoverviewdepictingseveralofthemostimportantearlydiscoveriesonthenatureofthegene.二、分子生态学的起源1950s:凝胶电泳技术（Smithies,1955)和蛋白质组织化学染色方法（Hunter&Marker1957)的发明和有机结合，促进了利用蛋白质多态性方法分析遗传变异。1960s:分子进化的中性理论的提出(Kimura1968)和限制性内切酶的发现（Linn&Arber1968)为限制性内切酶长度多态性（RFLP）分析提供了

4、工具。1970s:DNA转膜杂交（Southern1975);线粒体DNA遗传变异性的发现（Brown&Vinograd1974);DNA测序（Sangeretal.1977);DNA克隆技术（Maniatisetal.1978)1980s:PCR;热稳定DNA聚合酶（Saikietal.1985,1988).1992:TheJournalof“MolecularEcology”.2-2:分子生态学的理论基础一分子进化的中性理论（neutraltheoryofmolecularevolution):1、理论核心：分子水平上的绝大多数突变是选择上中性的，因而他们在进化中

5、的命运是随机漂变的，而不是由自然选择决定的。2、中性理论对种内遗传变异的解释：分子水平上的绝大部分种内遗传变异（即遗传多态现象）是选择上中型的，突变速率和遗传漂变速率决定遗传多态性的变化速率。中性突变与自然选择的辨证统一：少量突变的非中性。中性理论在分子生态中的应用：排除假设的基础。种群遗传进化：选择、突变、随机遗传漂变、迁移、自然灾害、社会结构等。二、Hardy-Weinbergprinciple内涵：在满足下列假设的条件下，生物种群的等位基因频率和基因型频率保持不变（1）有性繁殖并随机交配；（2）等位基因在雌雄两性中随机交配；（3）种群足够大；（4）世代不重叠；（

6、5）没有自然选择、突变和迁移。分子生态意义：作为基本判别假设和理论基础。三种群分化是生物进化的必要途径1、种群分化的结果：新种形成种群的杂合度降低2、Wright’sF统计方法，F近似地代表等位基因被固定的可能性，又称固定系数。亚种群相对于整个种群的近交系数：FST=(HT-HS)/HT个体相对于所属亚种群的近交系数：FIS=(HS-HI)/HS个体相对于整个种群的近交系数：FIT=(HT-HI)/HTHI,HS,HT分别表示个体、亚种群和种群的平均杂合度；(1-FIS)(1-FST)=(1-FIT)四随机遗传漂变是种群进化的重要动力小种群比大种群发生漂变的速度快，所

7、以等位基因在小种群中被固定的平均时间比大种群短。一个等位基因被固定的概率等于其此时在种群中的频率，所以稀有基因更易被淘汰。随机遗传漂变降低种群的遗传多样性。因为新突变被固定的概率等于其此时在种群中的频率，所以，新突变在小种群中被固定的可能性大于在大种群中。在metapopulation中，局部种群越小其遗传多样性丧失的越快，局部种群间的遗传分化就越大。对所有中性等位基因的作用一致，因此，在没有其它进化动力的条件下，不同的中性位点揭示的进化（演化）规律应相同。五朔祖理论（Coalecenttheory)Hudson(1990):朔祖过程演化分支过程假定