分子系统地理学及其应用
分子系统发育分析课件
建树算法
总结词
建树算法是将序列比对结果转化为系统发育树的计算过程， 常用的算法有UPGMA、NJ、ML等。
详细描述
建树算法是将多个物种的基因序列进行比较，根据它们之间 的相似性和差异，构建出一个反映物种之间亲缘关系的进化 树。常用的建树算法包括UPGMA、NJ、ML等。
数据准备
整理相关分子序列数据，进行 预处理。
序列比对
采用适合的方法进行序列比对 ，确保数据准确性。
系统发育分析
基于比对后的数据，进行系统 发育分析。
结果展示与解读
生成系统发育树并解读其意义 。
软件应用案例
微生物系统发育分析
用于研究微生物种群间的进化关系。
古生物学研究
用于分析古生物化石中的分子信息，揭示生物演化历程。
算法优化与改进
算法效率和准确性
提高算法的运行速度和准确性，以处理大规模 数据集。
算法可扩展性
确保算法能够适应不断增长的数据量和复杂性 。
算法灵活性
提供更灵活的参数和选项，以满足不同研究需求。
应用领域的拓展
跨物种比较
01
将分子系统发育分析应用于不同物种的比较，以揭示物种间的
进化关系。
疾病机制研究
02
数据匿名化
对涉及个人隐私的数据进行适当 的匿名化处理，保护数据主体的 隐私权。
结果解读与发布
要点一
准确解读
对分子系统发育分析的结果进行准确解读，避免误导或夸 大其实际意义。
要点二
结果审查
对分析结果进行同行评审或专家审查，确保结果的可靠性 和准确性。
生物地理学研究进展及其新趋势
生物地理学研究进展及其新趋势生物地理学是研究地球上生物体空间分布和区域生态差异的学科。
生物地理学不仅可以揭示生物多样性的分布、形成和发展规律，而且可以帮助解决环境保护、生态修复和自然资源利用等实际问题。
随着科学技术的不断进步，生物地理学研究也在不断深入和扩展，出现了许多新的研究方向和趋势。
一、环境变化和生物多样性随着人类的活动和自然力量的作用，地球表面的气候、地形、土壤、水文等因素都在不断变化，对生物多样性产生了巨大影响。
因此，研究环境变化对生物多样性的影响成为当前生物地理学热门话题之一。
近年来，随着全球气候变暖和人类活动的不断加剧，许多地区的生态系统遭受了严重破坏。
环境变化导致一些物种数量减少、分布范围缩小、适应能力下降，部分物种甚至灭绝。
如何评估和预测环境变化对生物多样性的影响，保护生态系统的完整和稳定，成为了生物地理学研究的重要方向。
二、生物地理学与生态系统服务生态系统服务是指自然过程和生物多样性对人类生活的直接或间接利益。
作为生态系统服务的一种形式，生物多样性对于人类的生存和发展具有不可替代的作用。
因此，生物地理学通过研究生物多样性的分布和认识其重要性，为生态系统服务的保护和可持续利用提供了重要支撑和科学依据。
三、大数据和人工智能在生物地理学中的应用随着科技的飞速发展，生物地理学研究中涌现出了许多新技术和新方法。
其中，大数据和人工智能技术的应用在生物地理学研究中具有广阔的前景。
生物地理学涉及类别繁多的生物种类和生态系统，其数据量极为巨大。
通过使用数据挖掘、机器学习等技术，可以处理和分析这些数据，快速获取大量有用信息，加速研究进程。
同时，人工智能还可以模拟和预测物种的分布范围和多样性，帮助科学家制定相关保护计划和政策措施。
四、分子生物地理学的新进展分子生物地理学是生物地理学的重要分支，主要通过研究生物分子的序列变异，揭示不同物种的进化和迁移历史，了解物种间的亲缘关系和适应能力。
分子生物地理学技术的逐步成熟，使得研究者可以探究更大规模和更广泛的生物多样性问题。
生物地理学在保护生物多样性中的作用
生物地理学在保护生物多样性中的作用生物多样性是地球上生命的宝贵财富，对维持生态平衡和人类的生存福祉至关重要。
而随着人类活动的不断扩张，生物多样性正在面临着严重的威胁。
为了保护和维护生物多样性，生物地理学作为一门研究地理分布与生物之间关系的学科，在保护生物多样性方面起着重要的作用。
本文将探讨生物地理学在保护生物多样性中的作用，并探讨其未来的发展方向。
1. 生物地理学的基本概念和方法生物地理学是研究生物与地理环境之间相互关系的学科，它通过调查和分析生物的地理分布，揭示了物种的起源、分布和演化规律。
为了研究生物地理学，学者们提出了一系列的研究方法和技术，如物种分布图、分子生物学和地理信息系统（GIS）等。
2. 生物地理学在保护生物多样性中的实践应用（1）物种保护区划的制定生物地理学可以帮助科学家们确定物种的地理分布范围，并基于此制定物种保护区划。
通过研究物种的地理分布模式和栖息地的要求，科学家们能够为不同的物种制定合适的保护区域，并采取相应的保护措施，以确保物种的生存和繁衍。
（2）生物入侵物种的管理生物入侵是指外来物种进入并对本地物种造成负面影响的现象。
生物地理学可以帮助科学家们了解入侵物种的来源和扩散途径，以便采取有效的措施来管理和控制这些入侵物种。
例如，通过研究物种的分布模式和适应性能力，科学家们可以预测入侵物种的扩散趋势，并制定相应的控制计划来减少其对本地物种的影响。
（3）生态恢复与生态重建生物地理学在生态恢复与生态重建方面也起着重要作用。
通过研究灾难事件、自然退化或人为破坏对生态系统的影响，科学家们可以为生态系统的恢复和重建提供科学依据。
例如，通过分析植被与气候之间的关系，科学家们可以选择适合的植物物种来恢复生态系统的功能。
3. 生物地理学在保护生物多样性中的挑战和发展方向尽管生物地理学在保护生物多样性方面取得了很多进展，但仍面临着一些挑战。
首先，生物地理学研究的过程需要大量的数据支持，而获取高质量的数据是一项耗时且昂贵的工作。
植物系统学的研究方法与应用
植物系统学的研究方法与应用植物系统学是研究植物物种的分类关系、进化历史以及形态、解剖、生理、生态等方面的科学。
它在探索植物多样性、揭示植物进化以及促进植物保护和可持续利用等方面具有重要的意义。
本文将介绍植物系统学的研究方法和在实际应用中的作用。
一、植物系统学的研究方法1.1 形态描述和比较法形态描述和比较法是最早被应用于植物系统学研究的方法之一。
通过对植物形态特征的观察和比较，揭示植物之间的分类关系。
这些形态特征包括植物体的大小、形状、叶片的形态、花的特征等。
形态描述和比较法在早期植物分类的建立和进化历史的研究中起到了重要作用。
1.2 分子系统学方法随着分子生物学技术的发展，分子系统学方法逐渐成为植物系统学的重要手段之一。
其中，主要应用的方法有DNA条形码、序列比较和系统发育分析等。
DNA条形码是通过对植物DNA的特定区域进行测序，建立植物物种的鉴定规范和数据库。
序列比较和系统发育分析则是通过比较植物基因序列的差异，构建植物分类系统和推断植物进化历史。
1.3 生态学方法生态学方法也在植物系统学的研究中发挥着重要作用。
生态学方法主要包括野外调查和生态位模型分析等。
野外调查通过对植物在不同环境中的分布和生活习性的观察，揭示植物物种之间的关系和适应性。
生态位模型分析则是通过对植物分布数据和环境因子进行统计和模拟，预测植物物种的分布范围和适应性。
二、植物系统学在实际应用中的作用2.1 植物分类和命名植物系统学是植物分类和命名的基础。
通过对植物形态、分子和生态等方面的研究，建立了详细的植物分类系统和命名规则。
这对于科学家正确鉴定和命名新物种，以及对已知物种进行分类和鉴定具有重要意义。
同时，植物分类和命名也为植物资源保护、植物学教育和植物研究提供了基础。
2.2 植物进化和生物地理学研究植物系统学在揭示植物进化和生物地理学方面发挥着重要作用。
通过对植物形态和分子特征的比较，可以揭示植物进化的历史和亲缘关系。
此外，通过对植物分布的调查和分析，可以研究植物的迁移、演化和适应性等生物地理学问题。
分子生物学在环境生态学中的应用
分子生物学在环境生态学中的应用环境生态学是研究生物与环境相互作用关系的学科，旨在探索生物与环境之间的相互依存关系以及环境对生物影响的规律。
而分子生物学作为生物学的一个重要分支，主要研究生物体内分子水平的结构、功能和相互作用。
分子生物学技术的不断发展，为环境生态学研究提供了新的手段和途径。
本文将重点探讨分子生物学在环境生态学中的应用。
1. DNA条形码技术在物种鉴定中的应用DNA条形码技术是一种基于物种特异性基因序列的鉴定方法，通过分析物种特定的DNA区段，可以准确、快速地鉴定物种。
这种技术在环境生态学中得到了广泛应用。
例如，在水域生态系统中，很多生物种类数量庞大、形态相似，传统的分类学方法难以进行物种鉴定。
而应用DNA条形码技术，只需提取样品中的DNA，通过PCR扩增特定的基因区段，再进行测序和比对，就能够快速鉴定物种。
这一技术有效提高了物种鉴定的准确性和效率。
2. 基因表达分析在环境毒理学研究中的应用环境污染物对生物体的影响是环境生态学研究的重要内容之一。
然而，仅仅通过观察外部表现往往无法准确评估污染物对生物体的影响程度和机制。
基因表达分析技术能够研究某种条件下生物体内基因表达的变化情况，从而揭示污染物对生物体产生的影响。
通过比较正常组织和受污染组织的基因表达水平差异，可以筛选出受污染物影响的关键基因，进而揭示污染物对生物体的毒理机制。
基因表达分析技术在环境毒理学研究中的应用，为生物体对环境污染的响应机制提供了新的认识。
3. DNA甲基化分析在生物地理学研究中的应用生物地理学研究生物分布和演化的规律，而DNA甲基化则是一种表观遗传修饰方式，参与了基因的正常发育和转录调控。
研究表明，DNA甲基化在生物地理学中起到了重要作用。
通过对不同地理环境中物种之间DNA甲基化水平的比较，可以分析物种对环境的适应性和演化历程。
例如，在不同气候地带的野生动植物中，DNA甲基化水平的差异往往与其适应性和生理特征相关。
分子生态学简介
分子生态学简介一、概念：分子生态学的诞生是以1992年的《Molecular Ecology》创刊为标志的，目前较为一致的看法是：分子生态学是应用分子生物学的原理和方法来研究生命系统与环境系统相互作用的机理及其分子机制的学，它是生态学与分子生物学相互渗透而形成的一门新兴交叉学科，其特点是强调生态学研究中宏观与微观的紧密结合。
二、研究内容：1、分子种群生物学（1）行为生态学亲缘关系与亲本分析（2）保护生物学进化遗传学、保育遗传学（3）种群遗传学。
2、分子适应研究各种内部外部因素对于基因表达的影响。
3、分子生态学技术发明新方法。
4、分子环境遗传学种群生态学、基因流、重组生物释放、自然环境中的遗传交换5、遗传生态栽培学。
三、研究技术：1、等位酶技术“等位酶”(allozyme)指一定基因位点上不同的等位基因编码的酶；“同工酶”(isozyme)指通过电泳鉴定的染色功能相同的酶的不同生化形式。
等位酶是同工酶的一种特殊形式，有时也叫等位同工酶。
采用蛋白质电泳获得多位点等位酶的谱图是分子生态学研究中最有价值的资料之一。
“等位酶”分析技术基本成熟，它的基本要求是按个体提取具有活性的酶，然后电泳、染色。
为正确解释等位酶带谱，通常要了解每一种等位酶变异的遗传基础，至少分析10~20个独立分离的多态性位点，才能达到统计的可信度。
等位酶技术操作相对简单，花费少，统计方法标准，并且有大量的前人资料可以借鉴，但对于一些狭域分布的地方种群，往往缺乏多态性的位点，无法进行等位酶分析。
分析时一定要保持酶的活性，这也是该技术局限性所在。
2、基因指纹(DNAfingerprint)随着分子生物学技术的迅速发展，DNA分析技术成为生态学家探讨种群遗传变异的必然选择。
DNA相对于等位酶而言，具有更丰富的变异，甚至能够提供区分个体的特异性“指纹”(fingerprint)，同时试验材料易于获得，从化石到活体材料都可以用，且所需材料微少。
基于分子标记研究植物的谱系地理学
基于植物分子标记的谱系地理学研究摘要：分子谱系地理学技术主要是基于分子标记的谱系地理学。
其主要是通过叶绿体基因里面的rpl16、trnK 内含子，trnT-trnF、atpB-rbcL、psbA-trnH的标记，运用分子方差分析(analysis of molecular variance，AMOVA) 方法统计种群遗传多样性及遗传分化参数并以Mantel test模型分析遗传距离与地理距离之间的相关性。
常用于种群遗传多样性及遗传分化评价参数有：Nei氏基因多样性、单倍型丰富度、私有等位基因数目及分布。
目前的研究中常常会结合其他的分子标记技术来全面的揭示居群的演化。
此外，分子谱系研究对于植物种植资源的鉴定、物种的遗传多样性、濒危物种的保护，以及一些外来入侵植物的研究都具有重要的意义。
关键词：谱系地理、分子标记、遗传多样性、进化；谱系地理学(phylogeography ) 是Avise 在1987年提出的关于历史生物地理学的新概念主要探讨一个物种的基因谱系当前地理分布格局的历史成因，同时对种内居群的扩散迁移等微观进化历史进行有效的推测。
谱系地理学的重要理论基础之一是溯祖理论，溯祖理论是探讨近缘种或种内基因谱系的数学和统计学理论，为遗传漂变历程的反向理论，即依据现存居群中存在的中性遗传变异，回推出此变异如何产生的历史过程，即回推至共同祖先基因型所经历的历史事件。
谱系地理学结合分子生物学技术和统计分析技术发展出的分子谱系地理是目前国际上群体遗传学研究的最新进展，该理论应用母系遗传的叶绿体变异构建趋近于物种树的基因树，显示居群演化的地理痕迹。
近年来结合统计分析技术发展出了嵌套分支分析NCA ，这一分析方法能够把基因型或单倍型网状进化树用于分析目前基因型或单倍型遗传变异的空间分布，并能将影响居群遗传结构的现代因素( 如基因流) 和历史性事件( 如片断化快速扩展和拓殖现象等) 区分开来，对居群的动态结构和历史事件发生的过程和时间顺序有一清晰的认识，全面地反映居群的进化历史。
生物地理学的研究方法和应用
生物地理学的研究方法和应用生物地理学是一门研究生物群落分布及其形成原因的学科，涉及生物多样性、生态系统、物种演化等多个领域，而如何进行生物地理学的研究是至关重要的。
本文将探讨生物地理学的研究方法和应用。
地理信息系统（GIS）GIS是生物地理学研究的根本工具。
GIS可以将空间数据与生态数据集成在一起，提供一个地图界面，用于显示和分析生态数据。
GIS的功能包括计算地理信息如地形、气候、土壤等空间数据和生物信息如生物丰度、物种组成、分布范围等，进而进行各种空间分析。
用GIS可以制作物种分布图，看出不同的物种在不同区域的分布情况，并进行物种之间的比较。
GIS还可以计算物种丰度，比较该物种在不同地理区域中的丰度，得出生物丰度分布图，分析不同生态系统未来的演化趋势。
遥感技术遥感技术是一种获取地球表面信息的技术，包括通过航空拍摄或卫星观测获取的大量数据，这些数据通过遥感技术处理，可以得出一系列反映地表特点信息的参数。
遥感技术在生物地理的研究中应用广泛，如通过遥感技术获取地表植被的信息，从而得出植被分布与演化的规律。
遥感技术还可以获取土地覆盖与土地利用的信息，这些信息包括不同区域的农业、林业、城市化发展等，因此遥感技术在保护生物多样性和恢复生态系统方面扮演重要角色。
分子生物学技术分子生物学技术在生物地理学研究中广泛应用，特别是在研究物种演化方面。
通过分析不同物种的DNA、RNA、氨基酸序列等分子信息，可以确定它们的亲缘关系，进而分析不同地区物种的演化历程，揭示物种的分布范围和分化等问题。
分子生物学技术还可以分析物种的适应性，如不同地段的物种对环境的适应程度等，这对于生物地理学的研究有着重要的意义。
生态学实验生态学实验是一种可以模拟自然环境，在控制变量的情况下评估不同生态系统响应的技术。
在生物地理学研究中，生态学实验可以模拟不同环境对物种和生态系统的影响，预测未来可能发生的变化，并做出相应的应对措施。
实验主要分为田间和室内两种，利用室内的设施模拟特定生态环境的条件，比如营养和水分供应，温度和光照变化等。
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第26卷 第4期2001年10月动物分类学报ACTA ZOO TAXONOM ICA SIN ICA Vol.26,No.4Oct .,2001①本研究由中国科学院“青年科学家创新小组”专项基金、国家自然科学基金(编号39970103、30070119)和生物多样性与生态工程教育部重点实验室访问学者基金资助.②通讯作者.收稿日期:2000Ο10Ο25,修订日期:2001Ο04Ο041431分子系统地理学及其应用①王 静1,2,3) 李 明1) 魏辅文1,2)② 刘定震2) 蒙世杰3) 冯祚建1)(11中国科学院动物研究所 北京 100080,21教育部生物多样性与生态工程重点实验室 北京 100875,31西北大学生命科学学院 西安 710069)摘要 分子系统地理学是20世纪70年代中期伴随着对线粒体DNA 的认识而开始酝酿发展的。
本文回顾了该学科自诞生以来的发展简史,阐述了其研究内容,着重从3个方面介绍了该领域在其它相关学科中的研究进展。
总结了该学科存在的问题,并提出重点应解决的3个问题:1)将细胞器基因与遗传信息更为丰富的核基因相结合;2)合生理论在非平衡种群中的发展应用;3)提高对分化时间估计的精确性。
关键词 分子系统地理学,发展,应用.中图分类号 Q 9591117系统地理学(Phylogeograp hy )是研究物种及物种内不同种群形成现有分布格局的历史原因和演化过程的一门学科。
作为生物地理学的一个分支,系统地理学已不局限于解释现有种群的分布状况,而是进一步探究其分布的起因,阐述其进化历程,分析区域类群在时间上和空间上的发展变化,从而重建生物区系的历史(Avise ,1996,1998)。
随着系统地理学研究方法上的拓展和分子生物学实验技术的渗透,出现了一门新的交叉学科———分子系统地理学(Molecular p hylogeograp hy )。
分子系统地理学主要采用分子生物学技术,在分子水平上探讨种内的系统地理格局(Phylogeograp hic parttern )的形成机制。
它融入了分子遗传学、种群遗传学、系统发育学、统计学、行为学、古地理学和历史生物地理学等学科的精髓,将种内水平上的微进化(Microevolution )和种及种上水平的大进化(Macroevolution )有机结合起来。
目前,分子系统地理学已成为国际上相当活跃的研究领域,近十几年来,研究进展十分迅速。
然而我国分子系统地理学的研究没有全面展开,这方面的报道几乎是空白。
因此,本文就分子系统地理学的研究历史、研究内容、应用及前景作如下介绍。
1 发展简史分子系统地理学作为一门新兴学科,在20世纪70年代中期,伴随着对线粒体DNA (mtDNA )的逐渐认识及其研究方法的不断成熟而开始酝酿发展。
在高等动物体内,mtDNA 具有显著的母系遗传特性,几乎没有重组现象发生,而且进化速率相当快,约是单拷贝核基因的1～10倍(Brown et al .,1979)。
这些独特的优点,使得mtDNA 在种内微进化水平上探讨系统发育关系时,具有很强的优势,这是核基因体系无法达到的。
早期的研究主要是应用mtDNA 限制性酶切技术(Brown ,1974;Upholt ,1977),通过对限制性片断长度多态性(Re 2234 动 物 分 类 学 报 26卷striction Fragment Length Polymorphism,RFL P)的比较分析,探讨种群之间的系统发育关系及其系统地理模式。
有关这方面的第1篇报道是Avise等(1979)关于囊鼠Geom ys pi netis地理种群间系统发生关系的研究,mtDNA限制性酶切后的带型表明在囊鼠种内可以分成两个明显的种群,即东部种群与西部种群,它们的序列差异至少在3%以上。
此外,还进一步确定了这两个种群内部存在的数个单倍型以及这些单倍型群体的系统发生关系。
这个研究已被认为是分子系统地理学产生的雏型,从此,这方面的研究逐渐发展起来(Chapman,1982;Berming2 ham,1986)。
Avise等(1987)根据他们实验室对多种动物种内群体间的mtDNA的研究结果,对分子系统地理学的理论提出了如下3点假说:1)大多数物种都是由地理种群组成的,这些地理种群在系统树上都占有不同的分枝,这种系统分支的地理分隔格局可称为是系统地理种群结构(Phylogeographic population structure);2)有一定系统地理种群结构的物种在其历史发展过程当中发生过扩散,而且所占有的分布区不存在基因交流的障碍;3)单系群(Monophyletic group)之间系统发育隔离较大,这是由于基因流的长期中断而引起的。
这3点假说的提出,进一步丰富了系统地理学的内容。
20世纪90年代以来,分子系统地理学的发展更为迅速。
首先在实验技术方面,传统的RFL P由于工作量大、信息含量低、特异性不强等因素,逐渐被操作简便、结果直观的DNA测序技术所取代(de Silva,1993;Talbot,1996),其中PCR技术的广泛应用,可以从微量的DNA 模板中获得大量的拷贝,使DNA多态性分析更加精确,有助于系统地理学家广泛进行不同物种之间的比较。
在动物分子系统学研究中最常用的分子标记是mtDNA的D2loop基因(Taberlet,1994;Wooding,1997;Fermando,2000),其它基因如细胞色素b(cytochrome b) (Talbot,1996;Santucci,1998;Gubitz,2000)、t RNA Pro和t RNA Thr(Talbot,1996)、t RNA2 Ile和t RNA2Leu(Redenbach,1999)、12S rRNA(Brown,1998)、16S rRNA(Johnson,1999; Javier,1999)、A TP8和NADH25(Johnson,1999)以及NADH21(Redenbach,1999)等近年来也得到应用;而在植物分子系统学研究中常用的分子标记为叶绿体上的基因(Van Dijk,1997; Schaal,1998;Taberlet,1998)和编码核糖体蛋白的DNA。
目前核基因组中的分子标记如微卫星也开始应用于系统地理学的研究中(Johnson,1999;Trevion,2000)。
其次,分子系统地理学在进化遗传学等相关学科中的应用日益广泛(Bermingham,1992; Bernatchez,1998;Milot,2000),特别是在保护生物学中的应用(Avise,1996;Smith,1996; Moritz,1998)使其不再停留在理论阶段,而是具有一定的应用价值,如为保护单元的确定和保护政策的制定提供有力的理论根据。
Parkinson等(2000)分析了墨西哥蝮蛇A.taylori11个个体的mtDNA3个基因区段和两个t RNA的序列,着重研究了蝮蛇亚种之间的分子系统地理格局,结果发现位于墨西哥东北区的一个亚种目前只占有较小的地理范围,为保护这一亚种的基因多样性,作者对其保护提出了6点建议。
此外,谱系学理论和分子数据在分子系统地理学领域中的应用也越来越广泛,其中包括合生理论(Coalescent theory)在动态种群中的应用和发展(Hudson,1990;Slatkin,1991;Nee,1995)以及改进了的统计学方法和支序法用于分析从遗传标记中获得的实验数据(Neigel,1991;Templeton,1996;Fleischer,1998;Temple2 ton,1998),这些理论和方法都大大推动了分子系统地理学的发展,使其日臻完善。
2 研究内容分子系统地理学主要探讨种群分化的历史,研究这些种群现有分布格局形成的原因,如是否是因为曾经经历过气候变化、地壳运动等历史事件的影响,逐渐经过迁移和扩散、集群、甚至灭绝等过程而形成的。
虽然历史生物地理学(Historical biogeography )的有关理论可以解释种群分布格局形成的历史因素(Morrone ,1995),但是,这仅局限于种或种上水平,并没有在种内水平上探讨种群的发展历史,而分子系统地理学则从种内水平上描述种群的系统地理格局(Phylogeographic pattern ),进而追溯其形成原因。
分子系统地理学研究的核心是遗传谱系空间分布的历史特征(Avise ,1996),通过种群遗传结构的分析来探讨种内系统地理格局的形成机制、系统发育关系以及现有分布特征,并结合种群的地理分布状况来发现和验证与其相关的地质事件,追溯和揭示种群的进化历程(Avise ,1987,1998;Bernatchez ,1998)。
经过大量的研究发现,目前常见的种群系统地理格局现存有5种类型(Avies ,1987),简述如下。
1)系统发育上不连续的种群,分别占有不同的地理区域。
这主要是由于地理阻隔,造成基因流的长期中断和一些过渡类型的逐渐灭绝所致。
2)系统发育上不连续的种群,却分布于同一地区内,这些占有同一领域的不同种群是由于基因交流的长期中断,造成彼此之间生殖隔离而形成的。
3)系统发育上具有连续性的种群,其地理分布却不同。
形成该格局的原因主要是这些遗传距离很近的种群由于发生替代(Vacarine )而占据不同的地区,但是,由于发生替代的时间并不很长,而且种群内部新产生的突变只是固定在局部范围,还未在种群间散布,因此占有不同地区的种群其遗传距离相差并不远,这种结构可以或多或少的理解为传统种群遗传学中的岛屿模型。
4)系统发育上连续的种群,空间分布也连续。
这是由于这些种群不存在地理隔离,种群之间相互迁移,存在着广泛的基因交流。
5)系统发育上连续的种群,空间分布具有部分连续性,即一些基因型具有广泛的地理分布,而与其具有同源关系的另一些基因型只占据一特定区域,这种格局的形成,主要是由于地理种群间存在着中度的基因流水平。
对分布于同一地区或不同地区不同类群系统地理学模式的比较,可以探讨影响种群分化的历史,而这些分化最终可能导致新种的形成(Avise ,1994;Hewitt ,1996)。
有关这方面的研究,大多集中在对同一分布区内各物种系统地理格局的比较研究上(Avise ,1992;Turner ,1996;Zink ,1996)。
如Taberlet 等(1998)就这一问题进行了深入研究,他比较了分布于欧洲的10种动植物的系统地理格局,其中包括哺乳类、两栖类、昆虫类和一些植物,目的在于分析这些物种是否同是因为受到第四纪冰川影响才分化形成现有的种群。
研究结果表明,在各个类群之间,其系统地理格局缺乏一致性,各类群的进化速度有所不同,都有各自独立的发展历史,它们只是在第四纪冰期后,建群的路线呈现出一定的相似性。