分子适应及变异

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植物生长及发育过程中基因变异与适应性演化的分子机制研究

植物生长及发育过程中基因变异与适应性演化的分子机制研究

植物生长及发育过程中基因变异与适应性演化的分子机制研究自然界中的物种随着环境的变化会随之进化,而对于植物来说,其生长和发育过程中基因变异相对于动物来说较为明显。

基因变异是指在DNA序列的改变中产生了新的遗传变异所导致的生物表型的多样性。

而植物的基因变异和适应性演化成为了近年来许多生物学家研究的热点话题,其中分子机制的研究对于进一步加深我们对植物进化和更好地利用农业资源方面有着非常重要的意义。

一、基因变异与适应性演化的分子机制在植物的生长和发育过程中,基因变异与适应性演化的形成不仅受到基因突变和自然选择的影响,也会受到染色体重组及密集基因密度的约束等因素的影响。

研究发现,突变是植物进化中基因变异的主要因素之一,它可以通过基因功能的丧失、新的调控元件的产生和新的基因活性的产生等方式参与植物的生长和分化过程。

另外,植物的适应性演化还受到非编码RNA、表观遗传和生物化学反应路线等的影响。

在植物表观遗传学中最为突出的表观修饰是DNA甲基化,它主要参与植物的DNA复制、基因硬化和基因表达的调控,能够影响植物的生长和发育过程。

生物化学反应路线则主要控制植物细胞的代谢和合成过程,不仅是植物的基础生命过程,也是维持植物对于外界环境适应性演化的关键。

二、基因突变与植物的自适应演化植物进化的基础是基因突变,在其过程中,基因累积的缓慢变异是其自适应演化的最大推动力量。

基因突变包括单点突变和复合突变,其中复合突变是指在不同的基因或多个拷贝中同时发生的突变,会导致基因间关系的重构,进而影响植物的性态。

对于植物的自适应演化而言,单点突变更多涉及到了基因的环境响应,而复合突变则进一步影响到基因的函数和调控。

三、RNA的作用与植物的适应性演化除了DNA序列水平的变异外,植物的适应性演化还受到非编码RNA的影响。

这些RNA分为两类:一类是微小RNA (miRNA)、另一类是长非编码RNA (lncRNA)。

这两种非编码RNA在植物生长和发育过程中都起到着非常重要的作用。

人类逆境适应的生理和分子机制

人类逆境适应的生理和分子机制

人类逆境适应的生理和分子机制人类作为一种高度适应环境的生物,在多次历史上都经历了各种不同的逆境环境,在适应中也不断形成了自身的生理和分子适应机制,这是我们生存和繁衍的基础所在。

本文将从多个方面探讨人类逆境适应的生理和分子机制。

1.物种逆境适应性的进化基础生物物种在进化过程中往往处于各种不同的环境选择压力之下,而这些压力主要分为两种:一是外界环境压力,包括温度、湿度、气候、食物、生存空间等方面;二是内部基因组的压力,其主要源自DNA的变异率,生物的代谢率、繁殖率等的影响。

在这些压力之下,生物通过基因表达、功能适应等机制发生了变革,从而促进生物种群的适应性进化。

对于人类而言,从猿类到人类的演化过程就是其中极具代表性的一种。

随着人类的进化,人类逐渐适应了象湖区域、沙漠地区、山岳地区、寒带和热带等各种不同的生存环境。

这个过程中,人类从采集狩猎渐渐演化成了耕种文明,人类进化出了更优秀的肢体运动能力、更好的消化机制和更高效的热产生机制等生理特征来适应不同的环境。

2.病原体逆境适应性的分子基础随着医药科学的发展,人类对许多疾病的防治能力大幅提高。

但是人类与细菌、病毒、寄生虫等病原体的生存与对抗主要发生在胃肠道和呼吸道等某些易感部位,在这些区域,病原体表现出了很强的逆境适应性。

例如:<u>耐药菌株</u>,通过发生点突变、染色体重排、质粒水平的基因乘载等方式提高了抗菌素耐药性。

在抗组氨酸大肠杆菌的环境中,病原菌会调整被蛋白水平的表达,以适应环境中组氨酸缺乏的现象。

此外,病原体还具有某些毒素、降钙素机制,进一步促进了其对宿主的逆境适应。

对于人类逆境适应而言,了解病原微生物的逆境适应机制和耐药机制,反过来可以启示我们寻找新型的抗菌素和治疗方案。

在医学和生物科学领域,对于病原体的逆境适应性研究也有着广泛的应用,可以提高疾病预防和治疗效果,同时也有助于保持医药业的可持续发展。

3.神经逆境适应性的分子机制人类的发展史中,自然灾害、贫困、战争、失业等不利因素都曾影响人类的生存,而这些逆境同样对人类的精神作出了严峻的考验。

MHC分子在适应性免疫系统中的作用及其进化机理

MHC分子在适应性免疫系统中的作用及其进化机理

MHC分子在适应性免疫系统中的作用及其进化机理适应性免疫系统是一种高度进化的免疫系统,通过多种机制来识别和清除外来病原体,保护机体免受疾病的侵袭。

MHC(主要组织相容性复合体)分子是适应性免疫系统中最重要的成分之一,它们在负责呈递抗原和调节免疫应答方面起着至关重要的作用。

MHC分子是一类膜结合型蛋白质,在哺乳动物中被广泛表达于各种细胞的表面。

它们的主要功能是呈递抗原,让T细胞识别并对抗病原体。

在体内,MHC分子结合着一些为免疫系统所识别的抗原片段,这些片段往往是通过抗原处理和呈递机制在体内产生的。

一旦抗原片段与MHC分子结合形成复合物,这个复合物就可以通过T细胞受体(TCR)来识别并启动免疫应答。

MHC分子具有高度的多态性,即在不同个体中可能存在着不同的MHC分子亚型。

这种多态性是由MHC基因家族的高度多样化所致。

每个个体的MHC基因组成都是唯一的,而个体对某些病原体的易感性和抗体保护性也可能因此产生巨大差异。

正因为如此,MHC分子的巨大多样性也成为了自然选择和进化的对象。

MHC分子的进化机理和演化历程一直都是生物学家和进化生物学家关注的热点问题之一。

有研究显示,MHC分子的多样性可能源于多种的进化压力。

例如,生物界中病原微生物种类复杂多样,为了应对这种高度多样化的病原体威胁,宿主个体的免疫系统必须具备高度的适应性和多样性,才能在不同的感染压力下进行有效的防御。

因此,MHC分子的多样性可能部分来自于自然选择的压力。

此外,MHC基因的复杂结构也可能在其多样性的形成和维持中发挥了重要作用。

在哺乳动物中,MHC基因通常是一个具有高度变异性的基因家族,这种高度多样化的基因家族结构极大地增强了MHC分子的多样性。

与此同时,在细胞功能和组织捐赠方面,MHC基因的复杂性和多样性也具有重要意义。

在组织移植和器官捐赠中,MHC匹配是一个重要的关键因素,以确保成功的移植和降低排斥的风险。

总的来说,MHC分子作为适应性免疫系统中的核心成分和最重要的免疫调节蛋白质之一,其重要性与价值不言而喻。

进化生物学中的适应性进化机制

进化生物学中的适应性进化机制

进化生物学中的适应性进化机制进化生物学是关于生物进化过程的研究,包括自然选择、适应性进化机制等多个领域。

其中,适应性进化机制是指生物为了适应环境,产生适应性变异的生物进化过程。

本文将从自然选择、基因漂变、突变等方面探讨适应性进化机制。

自然选择是适应性进化的主要机制,它是指适应性的个体有更大的几率存活和繁殖,非适应性的个体则被淘汰。

这种适应性选择的进化机制被广泛应用于自然和人工选择中。

例如,一群野生的鹿,其群体内部的个体有不同的体型,而那些更高大强壮的鹿有更好的机会在遭遇猎食者时生存下来。

这样,大体型的鹿将留下孩子,这些孩子将继承大鹿体型的基因,并在下一代中占据优势地位。

基因漂变是指漫长时间内,基于随机事件和几率原理而产生的基因频率变化。

它是适应性进化的一个重要机制。

基因漂变通常与小型种群有关;在这样的种群中,随机事件(如自然灾害、疾病等)往往会显著影响基因频率的变化。

考虑到小型群体的容易灭绝和创新特性,基因漂变是适应性进化机制不可忽略的一个因素。

突变是适应性变异的主要机制之一,它是DNA分子在各种条件下遭受破坏和/或分裂时产生的随机修复及再结合的结果。

不同的突变可以产生不同的形态,有些突变会导致适应性的突变。

例如,抗药性的突变在抗生素不断出现的现代社会中扮演着重要的角色。

总的来说,适应性进化机制是指一种自然选择和变异的混合作用,通过在种群中选择适应性变异的个体和其后代,促进生物的进化。

在这个过程中,小型种群的基因漂变和突变也扮演着重要角色。

进化生物学的研究证明,适应性进化机制是推动生物进化发展的重要因素之一。

分子演化机制

分子演化机制

分子演化机制分子演化指的是生物体通过自然选择、遗传漂变等机制不断进化的过程,其中分子遗传信息(DNA、RNA、蛋白质等)的演化是其重要的组成部分。

分子演化机制主要与遗传物质的变异、复制和选择有关。

下面将从这三个方面进行介绍。

一、遗传物质的变异1.突变突变是指遗传物质中的一部分或全部发生了永久性改变,是生物进化中最重要的驱动力之一。

在分子演化中,突变率与关键基因的结构有关。

对于遗传物质而言,几乎所有的化学反应都涉及到其碱基组成,因此突变大部分都是由碱基序列的改变导致的。

其中比较常见的是碱基替换突变、插入/缺失突变以及反转/倒位突变等。

2.重复序列扩增/缩减重复序列是指DNA序列上出现的多次重复的短片段,如简单连锁重复(简称STR)和微卫星等。

当这些重复序列的长度增加/缩减时,便可引起相应的遗传变异。

例如,人类基因组中的CA重复序列就具有高变异性,其长短会影响基因功能和表达。

1. DNA复制在细胞分裂和DNA复制时,错误的DNA配对和DNA链断裂都可以引起基因的变异。

一般情况下,DNA复制过程中的错误率约为10^-7,不过这一比率在一些特殊情况下可能会升高。

RNA复制是RNA病毒演化的重要机制。

RNA病毒具有高度变异性,其复制机制中缺乏修复过程,因此一旦发生错误就会导致基因组变异。

1.自然选择自然选择是指环境因素对个体生存和繁殖的影响,优胜劣汰的过程促进了适应性进化。

在分子演化中,自然选择会选择适应性更强的突变体并扩散其基因。

例如,接收到抗生素的细菌可以产生抗药性的突变体,这些细菌在抗生素环境下就能生存下来并繁殖。

这一适应性进化的过程被称为抗生素压力。

2.人工选择人工选择是指人类通过选育特定的物种或品种来创造出更适应特定环境或更符合人类需求的生物种群。

例如,人类培育的农作物、牲畜和宠物品种等都是经过长时间的人工选择而得到的。

总之,分子遗传信息的变异、复制和选择是生物进化中不可或缺的环节。

理解这些机制对于深入研究物种起源和进化规律有重要意义。

生态学中的物种适应和变异

生态学中的物种适应和变异

生态学中的物种适应和变异生态学是一门研究生物体和环境之间关系的科学。

在生态学中,物种适应和变异是非常重要的两个概念。

物种适应指的是物种在环境影响下对于环境的适应能力。

物种的适应能力是通过自然选择来不断改进的,达到环境要求的最佳状态。

而变异则是指在一定时间内,基因型和表型发生的不同程度的改变。

物种的变异能力是不断演化的结果,是自然选择的一项重要反应。

物种适应的机制物种适应是通过自然选择机制进行的。

自然选择机制是指在物种内部的基因型和表型的变异是与环境的相互作用而产生的。

适应性强的个体得以在竞争中获得生存机会,繁殖后代,将其适应性的特点传递给下一代。

这样逐渐就会形成适应性强的物种,而不适应环境的物种会逐渐淘汰。

物种适应有两种机制:自然选择和人工选择。

自然选择是指在自然环境中,物种适应性差的个体被淘汰,适应性强的个体则获得生存机会,从而繁殖下一代。

而人工选择则是人为地选择繁殖适应性强的个体,用来改善生产力。

这种选择机制在人类的农业生产中得到了广泛应用。

物种变异的机制物种的变异也是通过基因的遗传来实现的。

基因的遗传是通过DNA分子的不同的组合方式来实现的。

基因的组合方式的不同导致个体的表现形式也不同。

而在环境条件的变化下,基因就会进行更改和重组,从而在物种中形成新的表现形式和特征。

物种变异既有自然变异和人工变异。

自然变异就是在物种内部,由于DNA的重组以及环境条件的变化,从而让物种产生不同的表现形式和特征。

而人类通过人工干预,对特定物种进行育种,从而实现更好的特定表现形式的目的,这也是人工变异的一种。

物种变异和适应的关系物种的变异和适应是密不可分的。

物种的变异是在环境的压力下不断发展起来的,而物种适应也是在环境压力下不断的选择和进化。

变异和适应是一个不断发展和优化的过程,总的来说,无论是变异还是适应,都是为了物种的生存和繁衍而服务的。

从生态系统层面来看,变异和适应的结果是在综合环境和生态条件下维持生态平衡的一个过程。

分子生态适应

分子生态适应

分子生态适应生态适应是指生物在特定环境中适应和适应环境变化的能力。

而分子生态适应则是指生物在基因、DNA及其他分子水平上的适应和调整。

在进化的进程中,生物会通过基因突变的积累,逐渐适应和适应环境的变化。

本文将探讨分子生态适应的原理、机制以及在自然界中的意义。

一、分子生态适应的原理分子生态适应的原理主要涉及基因变异和基因表达的调控。

生物体在面对环境变化时,通过基因突变和交配的方式产生基因的多样性。

这种多样性提供了遗传物质的来源,使得生物能够适应和适应不同的环境压力。

同时,生物体还通过调控基因的表达来适应环境需求,即在特定的环境条件下,某些基因会被激活或抑制,进而影响生物的形态和功能。

二、分子生态适应的机制分子生态适应的机制可以分为两种:突变与选择和表达调控。

1. 突变与选择:生物的基因组中会存在突变,这些突变可以是随机发生的,也可以是由环境压力引起的。

在适应环境的过程中,一些突变可能会提供有利的适应性特征,使生物能够在面对压力时更好地生存和繁衍。

这些有利的突变将会通过选择的方式在种群中逐渐积累。

2. 表达调控:基因的表达调控是生物对环境变化做出反应的一种机制。

通过调控基因的表达水平和模式,生物可以改变其形态和功能,以适应环境的需求。

例如,寒冷环境中的植物会调控一系列基因的表达,以产生抗寒蛋白,并增加细胞的耐寒性。

三、分子生态适应在自然界中的意义分子生态适应在自然界中起着重要的作用,它帮助生物体适应和适应不断变化的环境。

通过基因变异和基因表达的调控,生物能够在环境压力下生存和繁衍。

以下是分子生态适应在自然界中的一些具体意义:1. 物种适应:不同物种在不同环境中存在,它们通过分子生态适应来适应不同的环境条件。

例如,高海拔地区的动物会产生更多的红细胞来增加氧气的运输能力,从而适应低氧环境。

2. 群体适应:群体中的个体通过基因流动和遗传交流,能够相互传递适应性基因,从而提高整个群体的生存能力。

3. 生态位分化:不同环境中的资源分布和压力不同,生物为了避免竞争,会通过分子生态适应来分化各自的生态位。

分子进化中的选择压力与适应性

分子进化中的选择压力与适应性

分子进化中的选择压力与适应性分子进化是生命进化的重要方面,它指的是基因序列、蛋白质序列等分子级别的遗传变异和演化。

分子进化是生物体的演化中,基因信息传递和遗传多样性维持的重要机制之一。

生物体与环境之间的相互作用始终是演化的核心要素,选择压力就是这种相互作用的结果,是生物进化的重要驱动力。

在分子进化中,选择压力的存在和发挥,使得生物能够适应环境,完成演化的过程。

选择压力是什么?选择压力是指环境对生物体进化的影响,它是通过选择性适应性、选择性灭绝等机制来发挥作用。

选择压力体现了生物图书馆和环境之间的相互作用,它既是环境向生物施加的一种物理和化学的力度,也是生物对于环境做出的反应和应对的能力。

在生命演化的历程中,选择压力的来源很多,如温度、水分、光照强度、食物的可获性等。

这些选择压力会造成生物体的适应性改变,从而导致基因频率的变化。

如果某些基因能够增强个体在特定环境下的生存能力,那么这些基因就会被选择并遗传给后代,逐步在整个种群中扩散,成为该物种适应环境的特征。

选择压力与适应性在分子进化中,选择压力发挥着至关重要的作用。

一个物种所受到的选择压力的不同,就会导致不同的适应性变化。

例如,在沙漠环境下生存的动物通常具有更节省水分的生活方式,其繁殖周期等生命史特征也会发生相应的变化,以适应干旱的环境。

这些适应性变化包括不同基因的表达,不同基因的突变产生,以及基因的组合重新分配等。

这样的适应性变化不断的积累下来,形成了物种的遗传多样性,使得物种更加具有生存的可能性。

选择压力还能够促进物种间的分化,从而导致进化的分歧。

如果生物体所生存在不同的环境中,并受到了不同的选择压力,那么它们就会发生适应性和生和死的差异。

这样的适应性差异如果足够大,可以导致物种间的无法繁殖,或只能繁殖出不育后代的情况。

这就形成了物种的分化,是进化的一个重要步骤。

适应性进化还可以通过生物的基因耦合和基因演化来实现。

基因耦合是指在特定的物种中,分布在不同染色体上的基因具有相互关联的现象。

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攻读博士、硕士学位研究生试卷(作业)封面(2012至2013学年度第二学期)题目分子适应及变异科目分子生态学姓名张宏涛专业植物学入学年月2012年9月简短评语成绩:授课教师签字:分子及适应变异张宏涛(西北师范大学生命科学学院,甘肃兰州730070)摘要:分子标记中性中性的假设作为大多数分子生态学的重要论据。

标记与适应性变异之间的的相关性非常微弱,适应性的分子检测主要集中在特殊基因如MHC,中性标记和形态学特征检测种群分化时,两种结果往往不同,DNA微阵列技术可同时检测多个个体的成千上万个基因的变化,从而为适应性变异研究提供了有力的手段。

关键词:分子标记;适应变异;中性标记Abstract: Molecular markers of neutral neutral hypothesis as the most important argument of molecular ecology. The correlation between tag and adaptive mutation is very weak, adaptive mainly concentrated in special genes such as MHC molecule detection, medium-sized markers and morphological examination population differentiation, two results are often different, DNA microarray technologies can detect multiple individual tens of thousands of genes at the same time, thus provides a powerful means for the research of adaptive mutation.Key words:Molecular markers; adaptive mutation; Neutral tags适应性变异对种群的长期生存能力能起到至关重要的作用,因而它成为了生态学研究的重点内容,分子生态学主要是建立在中性遗传标记的发展和应用的基础上。

在分子生态学研究的很多方面此方法已经得到了广泛的应用,同样在生物的适应性变异方面也取得了进展。

对于生物分子水平的环境适应机理存在着激烈争论,主要的分歧在于自然选择理论与中性理论对此的解释上。

大家的争论聚集在:中性突变是分子水平进化的唯一原因,那么自然选择发挥主要作用的适应性进化是否存在于分子水平上呢?其研究结果趋于两种理论:自然选择理论和中性理论。

自然选择是生物进化的动力,最终结果是对环境更为适应的生物个体被保留了下来。

简单的说就是,适者生存,优胜劣汰。

中性理论是1968年木村资生提出了分子进化的“中性学说”,全称是“中性突变漂移假说”。

他认为:①分子水平上的大多数突变是中性或近中性的,自然选择对它们不起作用;②这些突变全靠一代又一代的随机漂变而被保存或趋于消失,从而形成分子水平上的进化性变化或种内变异。

中性分子标记是否不受自然选择作用,它们真的“中性”吗?中性标记的变化是否能够反映在选择作用下位点的适应变化?1. 中性标记并非真的中性在许多例子中,特别是在基于等位酶的研究中,等位酶位点常表现出处在选择作用下的明显特点。

等位酶指同一基因位点的不同等位基因所编码的一种酶的不同形式(Prakash et al. 1969),是一种常用的中性标记。

但有些情况下,等位酶并非中性的,生活于不同环境下的野生种群中表现出明显的选择性。

粗糙玉蜀螺(Littorina saxatilis)是一种小海洋螺,它的幼虫不会游泳,而成虫扩散能力低。

Avise et al研究发现生活在高潮带与生活在较低区域的种群的Aat(天冬氨酸转氨酶)位点的等位基因频率随潮带的不同而急剧变化,但与形态差异相关性较弱。

原先碎浪带的螺群(60%)含Aat等位基因100,而溅击带(90%)的螺群含Aat等位基因120。

1988年碎浪带的螺群全部被灭杀,这为我们的研究提供了一次天然的绝妙机会。

后来,溅击带的螺被移入碎浪带。

到1990年,在碎浪带的螺群中Aat等位基因120频率下降到了80%以下,在接下来的两年里下降至40%,与受毒害以前频率相当。

而在溅击带没有被移入低潮带的螺群里,此频率没有变化。

后来,溅击带的螺被移入碎浪带。

到1990年,在碎浪带的螺群中Aat等位基因120频率下降到了80%以下,在接下来的两年里下降至40%,与受毒害以前频率相当。

而在溅击带没有被移入低潮带的螺群里,此频率没有变化。

作者推断这个位点本身是处在某种选择作用之下。

然而仍不清楚为什么不同的Aat等位基因会表现出如此大的适合度效应。

中性理论的偏离不仅仅限于等位酶标记中,也存在于核DNA 及线粒体DNA 中。

即使不受选择作用的位点也可能与受选择的位点相邻(比如在同一染色体上),这类连锁作用即称为搭乘效应。

人们在分子标记分析遗传多样性成为可能的同时,就试图将这种物种的中性遗传多样性(常常为平均杂合度)和物种的重要的适合度性状联系起来。

事实上,最近在对同一植物更广泛的种群研究中用54个RAPD位点推断出了4 个隔离环境中任何位点和适合度特征之间都没有明显的关联(Volis et al.,2001)大多数有关中型标记杂合度与物种适合度的研究都采用了等位酶标记,是由于等位酶标记的应用时间较长,但结果却不是很理想。

从总体上看,当存在杂合度与适合度之间的相关性时,通常也是非常微弱的。

出现有较高相关性的结果,可能由于有些标记本身就在选择作用下,或者是存在搭乘效应。

当用等位酶标记方法的数据进行杂合度与适合度的相关性计算时,发现大多数的相关性只能达到适合度变异总量的10—15%,这就意味着需要大量的样品数去补充其不足,提高其精度,这就大大超出了技术上的可操作性。

2. 杂合性与适合度人们几乎在分子标记分析遗传多样性成为可能的同时就试图将这种多样性与适合度性状联系起来。

标记位点变异与物种的适合度之间是否存在相关性已经被大量研究。

Wright & Guttman 树蛙实验(1995),从春天到夏天每隔两周在池塘中采集了总共514只树蛙的幼体,并用其个体体重作为初始生长率的指标,分析了7个等位酶位点上的变异,结果发现在重量(假设的适合度指标)和所有等位酶位点杂合度之间未检测到相关性。

Hitching&Beebee欧洲蟾蜍实验(1998),从12个种群大小和隔离程度不同的蟾蜍群里取出100个幼体,在实验室条件下比较了幼体的生长、发育变态和存活率。

然后将这些指标与从100个幼体中选出的21个个体的27个等位酶位点进行对比分析发现,此案例中的多态性位点比例与幼体存活率之间有明显正相关,而与发育变态之间有明显负相关。

总体上来看,当存在杂合度和适合度之间的相关性时,通常也是微弱的。

DNA标记,如微卫星,通常具有丰富的多态性,已开发应用到适合度相关的研究当中。

值得一提的是,通常在此研究中用采用多个位点的平均d2来度量多态性,而不是杂合度(D=1-∑xi2)。

在苏格兰Rum小岛上的马鹿,用9个微卫星标记得到的平均d2来估算在1982-1995年间出生的574头幼鹿在第一个冬天的存活率。

结果表明,雌性的存活率与之成正比,而雄性的相反。

研究结果表明,标记位点上的杂合度和物种适合度之间的相关性很弱。

这是由于除了存在高度近交情况之外,个体的标记位点并不能代表整个种群基因组的杂合度。

但是多个位点的多样性变异(比如平均d2)却与适合度相关。

相关性并非人们一直以来想象的那么强,当中型标记与适应变化同时作为种群分化的指标时,常常出现不同的结果。

3. 用于研究适应变化的分子方法在自然种群中,有助于提高影响适合度的因素虽然有很强的进化意义,但却仅是适应变异的部分原因。

Read和Frankham(2001)汇总了71个独立的数据组来分析这个问题。

结论却是相关性要么很弱,要么完全不存在。

在中性和适应变异的比较中,后者更可能是与适合度及种群的生存能力相关的最重要因素。

当中性标记与适应变化作为种群分的指标时,两种测定方法不会总是给出相同的结果。

这些结果暗示,除了直接找到观察数量性状位点的办法外,没有其他办法。

3.1 特殊位点上的变异检测适应性变化的一种方法是,集中在那些已知有多态性、功能上重要的基因群中寻找。

在脊椎动物中,MHC(主要组织相容性复合体)位点是理想的候选者(Edwards and Hedrick, 1998)。

有三类主要的MHC蛋白,其中,Ⅱ类蛋白PBR(肽结合区)序列的多态性,才能识别不同病原体的肽片段,证明其是非中性的。

MHC的Ⅱ类位点作为适应变异的指示标记,其价值在大西洋鲑鱼的病原性研究中得到了体现(Langefors et al.,2001)。

3.2 基因作图表现适应变异位点研究的一种方法,即用分子标记追踪变异中变化的未知基因。

中性标记与目标基因的共分离的强度(即连锁不平衡的程度)对应它们之间的相对距离。

许多较新的标记,包括RAPD位点和微卫星都很适合此类研究。

分子标记一个富与想象的用途是追踪参与唐松和他们对松泡绣病易感性的目标基因(Devey et al., 1995)。

研究显示,唐松特别易于受到攻击,并造成大量树木死亡。

然而,在证实由单一显性基因操控的对此传染病的抗性后,却不能直接定位和坚定这个基因,其部分原因是林木的育种实验由于需要大的基因组尺寸造成了作图和克隆上的困难。

成熟的分子生物学和基因作图并不受限于便利的模式植物,也应用于许多不同物种的自然种群中。

3.3 数量性状分析大多数在个体间变化的性状是多个而不是单个位点作用的结果,这确实是与适合度相关的值得注意的特征。

如在小鼠中,至少有650个基因对生长会有某些表型上的影响(Corva and Medrano,2001)。

连续变异性状,例如,猪的日增重、乳牛的产乳量、鸡的产蛋量、绵羊的产毛量等等,都属于数量性状。

非连续变异性状(阈性状)如抗病力。

大多数性状的变化不是由单一而是由多个位点共同作用的,这为相关研究带来了困难。

但是由于DNA微阵列技术的发展,为此类研究提供了更多的机打开了新的局面。

3.4 基因组学与适应性变异的研究DNA微阵列技术(microarray)指在固体表面(玻璃片或尼龙膜)上固定成千上万DNA克隆片段,人工合成的寡核苷酸片段,用荧光或其他标记的mRNA、cDNA或基因组DNA探针进行杂交,从而同时快速检测多个基因表达状况或发现新基因。

也可用于快速检测DNA序列突变,绘制SNP遗传连锁图等。

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