遗传多样性及其检测方法

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1、第九章遗传多样性及其检测方法葛颂洪德元1引言遗传多样性是生物多样性的重要组成部分一方面任何一个物种都具有其独特的基因库和遗传组织形式物种的多样性也就显示了基因遗传的多样性施立明1990Millar和Libby1991另一方面物种是构成生物群落进而组成生态系统的基本单元生态系统多样性离不开物种的多样性也就离下开不同物种所具有的遗传多样性因此遗传多样性是生态系统多样性和物种多样性的基础通常谈及生态系统多样性或物种多样性时也就包含了各自的遗传多样性陈灵芝等1996广义地讲遗传多样性就是生物所携带遗传信息的总和但一般所指

2、的遗传多样性是指种内的遗传多样性或称遗传变异遗传变异是生物体内遗传物质发生变化而造成的一种可以遗传给后代的变异正是这种变异导致生物在不同水平上体现出的遗传多样性居群Population又译种群群体水平个体水平组织和细胞水平以及分子水平Moritz和Hillis1990通常遗传多样性最直接的表达形式就是遗传变异性的高低然而对任何一个物种来说个体的生命很短暂由个体构成的居群或居群系统宗亚种种才在时间上连绵不断才是进化的基本单位Stebbins1950Dobzhansky1953这些居群或居群系统在自然界有其特定的分布

3、格局式样故遗传多样性不仅包括遗传变异高低也包括遗传变异分布格局即居群的遗传结构Harmrick1989例如对大范围连续分布的异交植物来说遗传变异的大部分存在于居群之内而对以自交为主的植物来说居群之间的遗传变异明显增大Hamrick和Goldt1990对那些更为极端的以无性繁殖为主的植物来说每个无性集群Colony在大部分位点上都是纯合的形态变异也很小但不同的无性集群之间都有很大或明显的差异因为遗传变异分布在无性集群之间Grant1991因此居群遗传结构上的差异是遗传多样性的一种重要体现一个物种的进化潜力和抵御不良

4、环境的能力既取决于种内遗传变异的大小也有赖于遗传变异的居群结构Grant1991Millar和Libby1991对遗传多样性的研究具有重要的理论和实际意义首先物种或居群的遗传多样性大小是长期进化的产物是其生存适应和发展进化的前提Soltis和Soltis1991一个居群或物种遗传多样性越高或遗传变异越丰富对环境变化的适应能力就越强越容易扩展其分布范围和开拓新的环境即使对无性繁殖占优势的种也不例外Huenneke1991理论推导和大量实验证据表明生物居群中遗传变异的大小与其进化速率成正比Ayala和Valentin

5、e1979因此对遗传多样性的研究可以揭示物种或居群的进化历史起源的时间地点方式也能为进一步分析其进化潜力和未来的命运提供重要的资料Soltis和Soltis1991尤其有助于物种稀有或濒危原因及过程的探讨Millar和Libby1991陈灵___________________本文得到国家自然科学基金八五重大项目39391500资助邹喻苹教授汪小全先生提供有关资料谨致谢意芝等1993其次遗传多样性是保护生物学研究的核心之一不了解种内遗传变异的大小时空分布及其与环境条件的关系我们就无法采取科学有效的措施来保护人类赖

6、以生存的遗传资源基因来挽救濒于绝灭的物种保护受到威胁的物种对于我们所不了解的对象我们是无法保护的Falk和Holsinger1991对珍稀濒危物种保护方针和措施的制定如采样策略迁地或就地保护的选样等等都有赖于我们对物种遗传多样性的认识Schaal等1991陈灵芝等1993再者对遗传多样性的认识是生物各分支学科重要的背景资料古老的分类学或系统学几百年来都在不懈地探索描述和解释生物界的多样性并试图建立个能反映自然或系统发育关系的阶层系统以及建立一个便利而实用的资料信息存取或查寻系统Heywood1976Moritz和

7、Hillis1990对遗传多样性的研究无疑有助于人们更清楚地认识生物多样性的起源和进化尤其能加深人们对微观进化的认识力动植物的分类进化研究提供有益的资料进而为动植物育种和遗传改良奠定基础其实遗传多样性研究的重要性早就为人们所关注也因此而成为本世纪上半叶遗传学的主攻方向只是生物学家们一直苦于找不到度量遗传变异有效而又准确的方法Hubby和Lewontin1966随着生物科学特别是遗传学和分子生物学的迅猛发展遗传多样性度量在技术和方法上经历了一个不断完善提高的过程但仍然是困扰生物学家们的待解难题Schaal等1991

8、本文将简要回顾遗传多样性研究的历史然后对当前检测遗传多样性的主要方法及其优缺点作一评述旨在为我国遗传多样性研究提供一些背景知识推动我国尚属薄弱环节的遗传多样性研究的开展2遗传多样性研究的历史回顾及研究方法的发展早在上个世纪生物进化论的创始人达尔文就在其划时代巨著物种起源1859中用大量的史料和证据揭示了生物中普遍存在的变异现象并发现大部分变异都有遗传的倾向虽然达尔文并不知