遗传多样性

遗传多样性表现形式与时空格局亚马孙密林基因资源遭垂涎和盗窃巴西力保财富“人类基因组计划”与“曼哈顿”原子弹计划、“阿波罗”登月计划，并称为自然科学史上的“三大计划”遗传多样性学习所涉及遗传学概念说明1、基因（Gene）与等位基因(Allele)2、基因型(Genotype)3、表现型(Phenotype)基因A突变基因B基因型表现型或者4基因频率5基因型频率6表现型频率7基因频率、基因型频率和表现型频率关系Hardy-Weinberg定律在随机交配的大群体中，若没有选择、突变、和迁移（基因流）等因素存在，对于特定的等位基因的基因频率和基因型频率与基因型频率在世代间保持不变。而且基因型频率与基因型频率存在着简单的关系。符合上述条件的种群称之为平衡种群。8遗传变异(1)、基因突变（Geneticorpointmutation）(2)、染色体变异(Chromosomalvariations)9遗传漂变（Geneticdrift）10基因流（Geneflow）遗传多样性的概念和含义遗传多样性的影响因素遗传多样性的时空格局遗传多样性主要内容问题1.什么是遗传多样性?一、遗传多样性的含义1、什么是遗传多样性(Geneticdiversity)遗传多样性主要是指是指种内基因的变化，种内不同群体之间或同一群体内不同个体遗传变异的总和。遗传多样性最直接的表达是遗传变异性的高低及其分布格局我国大熊猫分布区遗传多样性有那些表现形式?2遗传多样性有多种表现形式实例:猕猴桃属植物概况•全世界共有66个种，110个以上分类单位•62个种分布在中国•大多数物种具有食用价值•目前经济栽培的主要两种:美味猕猴桃(A.deliciosa)和中华猕猴桃(A.chinensis)果皮颜色、果面毛被A.macrospermaA.chrysanthaA.polygamaA.erianthaA.deliciosaA.chinensis果皮颜色：褐-绿-白-黄-红-紫红果面毛被：刺毛－星状毛－粉毛形态特征（主要的园艺、商业性状等）•果实大小:2g~100g•果肉颜色：翠绿－金黄－紫红营养成分、风味•VitaminC含量：10mg-1000mg•果实风味：苦、涩、麻-酸甜可口•可溶性固形物：2-22%染色体倍性变异（Ploidyvariation)•种间变异(Intertaxa)：•种内变异(Intrataxon):A.arguta:2x,4x,6x,8xA.melanadra,A.kolomikta,A.callosa,A.rubricaulis,A.polygama,A.chinensis:2x,4xA.valvata：4x,6x2X4X6X8X同工酶遗传多样性•在经济栽培的美味猕猴桃品种中具有高多态性(Messina,1991)•对28个种和22个主要商业品种进行遗传多样性评价表明：猕猴桃属植物具有很高的遗传杂和度(Huang,etal.,1996)PGI-1PGI-2abcdACPababcdESTTPIabcPGM-2PGM-1acdeababcababcabcAABABAAAAABBABCABCBBBABBBBABAAABABBAABCABABABCB2、遗传多样性表现形式：(1)表型的多态（形态、生理、行为、数量等形状）(2)染色体的多态（染色体的变异）(3)蛋白质的多态（同功酶Isozyme、等位酶Alleles）(4)基因的多态（复等位基因）落叶松的叶子和球果毛瓣绿绒蒿3遗传决定形状的关系说明（1）基因影响形态发育：形态变异是对遗传变异最好的表达,也是实践中认识遗传多样性的最直接的特征。不过二者之间并不是完全的对应关系。很多形态变异，虽然也是遗传上的程序所决定的，但是仍要依赖于季节或成熟变化。雌雄两性形态的差异（2）基因影响形态：如多型性，动植物两性的差异，特别是鸟类两性的差异（3）塑性：所谓的“塑性”表现型，即生物的生长型依赖于环境条件，植物尤其如此。形态的塑性在许多动物中也很普遍。“塑性”表现型（4）基因影响数量特征大量的可遗传的数量变异特征，如高度、重量或大小等。最好的数量遗传特征就是农业品种培育指标。例如，农作物的含油量，经过最近67年的选择，使作物的含油量几乎增加了4倍，从5%增加到19%。问题2:不同种群尺度上,物种的遗传多样性在是相同的吗？4、遗传多样性的分类等级(探讨遗传多样性的尺度)局域种群:通常是指包含相互之间很可能混合或重组的一群个体，并具有接近于Hardy-Weinberg平衡的基因型。混合种群:由偶然基因流松散联系的局域种群所组成,所以种群的区分不是非常明确的，混合种群有时也被称为种群的种群。地理小种:（Geographicalrace）包括遗传上相似的地理种群或基因型的集合所组成，这些集合在一个或多个遗传元素上相互具有明显的区别。常被称之为亚种（Subspecies）。物种：互相交配的自然群体，该群体与其他群体在生殖上是隔离的。图1分类等级之间的关系4.影响遗传多样性因素?二、影响遗传多样性因素1.遗传变异（1）突变：在任一基因位点上新基因产生的最初机制是发生在细胞中并能导致新个体形成的点突变。（2）在有性繁殖条件下的基因重组。基因位点之间的遗传变异进一步还受基因组内的基因位置重排的影响（如倒置或易位等染色体突变），因而产生新的多位点基因组合；2.遗传漂变遗传漂变：是等位基因频率由于只有少数亲代等位基因可以传入下一代（取样效应），而产生的随机变化。问题5:任何种群数量有限的都经历遗传漂变吗，种群大小与遗传漂变的关系是怎样的呢？对于不同物种小种群的影响差异?3.基因流---影响遗传多样性维持机制与格局基因流是通过生物物种各种群之间个体迁移得以实现的。基因流能导致新的基因多样性流向局部种群和减少种群间的遗传分异，是决定种群内和种群间的遗传多样性的根本各生境斑快之间物种的迁移，影响等位基因的频率和物种之间遗传格局的形成。问题6.动植物基因流实现的方式有那些?4自然选择桦尺蛾与工业黑化问题7:自然选择是增加还是减少遗传多样性?对于物种进化有什么样的作用?问题8:遗传多样性维持的机制是怎样的?5.遗传多样性的维持影响种群基因频率的四个主要因素是：遗传变异、遗传漂变、自然选择、基因流。遗传漂变（遗传漂变能使局部种群丢失遗传多样性，但使种群间的分异增加）和基因流（基因流能导致新的基因多样性流向局部种群和减少种群间的遗传分异）之间的动态平衡，是决定种群内和种群间的遗传多样性的根本和基础。变异、基因流遗传变异减少遗传变异增加遗传漂变，自然选择理论问题:遗传多样性是否是物种濒危的因素呢？（1）不同学者的观点不同：（2）遗传多样性是否是物种濒危的因素遗传多样性与进化的关系遗传多样性与适应环境变化能力张大勇等,1999(5),生物多样性葛颂等,2002(3),生物多样性问题9:物种遗传多样性在空间和时间上是怎样变化的吗？三、物种遗传多样性的时空格局(一)遗传多样性空间遗传结构含义遗传多样性在空间分布的变化如人类血型的空间结构：对世界各地的群体的基因频率进行调查表明，各个群体差别较大。ABO血型中IO的频率为日本人,蒙古人IO的频率为50-60%高加索人,非洲黑人IO的频率为65-80%印第安人IO的频率为100%(二)自然种群的空间遗传结构1小尺度遗传变异(1)小种群和隔离种群自然种群的遗传结构主要受随机遗传漂变、基因流限制和分化选择压力等综合因素的影响。这些作用导致小种群和隔离种群的种群内各隔离种群的遗传变异降低，种群间遗传变异升高。问题10:物种保护实践中如何解决小种群和隔离种群的遗传问题呢?1小尺度遗传变异(2)大种群和非孤立种群对于一个大种群和非孤立种群来说，如果漂变和基因流是唯一影响基因频率的重要因子，那么大多数的遗传变异应该发生在种群之内。(二)自然种群的空间遗传结构2大尺度遗传变异对许多物种来说,在地理分布区边缘的种群没有处于分布中心的种群的多样化高。(三)空间格局形成的影响因素1物种分布和环境因素的影响(1)地理区域(范围)(2)分布格局与环境异质性和环境隔离不同的传粉方式对于植物遗传多样性空间格局有影响吗?2繁育系统与遗传多样性空间格局注：P多态基因位点比例；A基因丰富度；H平均基因多样性.Gst不同种群之间遗传分化的大小类别PAHGst自花受粉421.690.120.51虫媒杂交501.990.170.20风媒杂交662.400.160.10不同受粉方式对于植物遗传多样性指数的影响兰花的传粉方式3种子的大小和扩散方式人为影响造成热带雨林生境的破碎化人为形成遗传格局4人类对环境干扰形成遗传格局(四).遗传多样性的时间结构1。种群结构和选择压力的季节变异，导致种群遗传组成的周期变化。例1：对于植物来说，遗传变异的短期变化经常与侵移（colonization）、定居（establishment）、林分成熟（standmaturity）有着必然的联系。例2：许多多年生草本植物，以及一年生草本植物和木本植物，可能在初期的种子种群中具有很高的遗传变异，但随着稀疏过程这种变异会不断减少。2、突变发生的时间不同，遗传变异作用不同突变发生的时间可能包括：（1）减数分裂配子形成阶段（2）胚胎阶段（3）个体营养生长阶段小结:1什么是遗传多样性(两个方面)2遗传多样性的表现形式(四个方面)3遗传多样性的种群尺度(四个种群尺度)4影响遗传多样性的因素5遗传多样性的时间与空间格局及其影响因素下一课:遗传多样性的测度