第5章遗传多样性及其保护课件.ppt

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1、第5章遗传多样性及其保护1.蕴藏在地球上植物、动物和微生物个体基因中的遗传信息的总和(McNeely等,1990);5.1遗传多样性的概念及研究意义5.1.1遗传多样性的概念2.种内、种间表现在分子、细胞、个体三个水平的遗传变异度(施立明,1990);3.遗传多样性是指种内基因的变化,包括同种显著不同的群体间或同一群体内的遗传变异(世界资源研究所WRI,1992);5.1.2遗传多样性的表现形式从本质上说,遗传多样性都是由于进化过程中各种原因而引起的,发生在物种基因组分子中DNA排列顺序的变化。遗

2、传多样性的表现形式是多样的,具体为:1)表型水平上的个体外部形态上的差异,如豌豆种皮的颜色、鸡冠的形状、人类的肤色等。2)表现在细胞水平上的染色体倍性、数目、核型及带型的差异,如多倍体、单倍体等。3)生理、生化水平上,如光合作用的途径和强弱、酶活性的高低以及等位酶谱带的差异等。4)分子水平上的DNA序列的变化。值得注意的是,遗传多样性是仅指那些可遗传的变异,那些由于发育或环境条件改变所引起的表型或生理代谢途径的改变应排除在遗传多样性范畴之外。5.1.3遗传多样性的研究意义1.群体的遗传结构可以反映

3、物种的进化历史。例如:按照对来自8个山系的12只大熊猫的遗传多样性研究结果推测,在晚更新世气候剧变而导致动物大量死亡以至灭绝,大熊猫可能仅有少量个体存活,由于发生近亲繁殖而造成了遗传多样性的贫乏。5.1.3遗传多样性的研究意义2.探讨物种濒危机制,制定科学合理的保护策略。例如:对珍稀濒危植物天目木兰的遗传多样性的研究表明,遗传多样性低是导致它濒危的主要原因之一。5.1.3遗传多样性的研究意义3.为种质资源的保存及取样策略的设计提供科学依据。保护一个物种,特别是珍稀濒危物种,不管是就地保护还是迁地保

4、护,都要考虑保存一定的个体数量和较高的遗传变异水平。取样策略(samplingstrategy)的问题最早产生于种质资源的野外采集和保护。目前,在物种保护的实际工作以及科学研究中,均遵循取样策略的原则。取样方案中,通常必须考虑3个主要因素:①每个种群采集的个体数或种子数;②取样种群的数目;③这些取样种群在该物种分布区内的分布。遗传多样性的科研价值与意义——以箭竹种子保存为例背景简介:2003年,四川片口自然保护区海拔2700m以上的箭竹开花枯死,严重影响到大熊猫的食物需求。问题:如果开花后第二年气

5、候恶劣,如何避免箭竹种子因不能按时发育而出现种群灭绝?从而影响大熊猫的生存?设想1:通过遗传学方法解析箭竹开花的机制,从而有针对性地避免箭竹开花;设想2:利用现有转基因技术,改善箭竹的遗传特性;设想3:将部分箭竹种子保存于种子库,从而保存其遗传基因,在条件成熟的情况下进行播种……5.2遗传多样性的来源遗传和变异是生物的主要特征之一。没有遗传,物种就不能保持性状的相对稳定,变异不可能得到积累,也不可能产生多样性。而物种的稳定性则是相对的,没有变异,仅凭遗传带来的简单重复,就不可能有新的性状和新物种的

6、产生,生物就失去了进化的动力和原材料。新的变异可以看作是变异积累的结果。自然选择可使大量与环境不适应和有严重缺陷的突变体被淘汰出群体;相反,那些适应选择的突变,则由于能增加生存及繁殖能力而被得以积累和保留;另外的一些中性突变则随概率被整合到种群的基因库中。种内遗传变异的来源主要有遗传重组、染色体畸变和基因突变。5.2.1遗传重组遗传重组(geneticrecombination)是生物界有性生殖物种普遍存在的遗传现象。即通过有性生殖过程将群体中不同个体具有的变异进行重新组合,形成新的变异的过程。雌

7、雄配子随机结合完成受精过程,组成了具有不同遗传特征的合子。由于所形成配子的多样性以及配子结合的随机性,这种方式所形成的合子发育成的新个体的遗传组成与其亲代及所有同种生物其他个体之间产生差异,这是一个非常重要的遗传现象。作为遗传物质的载体——染色体在这个过程中有两种变化形式:一种是DNA分子间没有发生物理交换;另一种是发生了物理交换,使遗传物质产生了新的排列和组合。5.2.2染色体畸变每种生物的染色体数目是相对恒定的,都含有一套以上的基本染色体组(genome)。构成染色体组的若干个染色体在结构和功

8、能上各有差别,但又相互协调、共同控制着生物的生长和发育。染色体结构、数目的稳定是保证物种遗传稳定性的基础。然而,染色体的稳定性也是相对的,生物体内外环境条件的影响有可能引起种内染色体结构、数目的变化。遗传学上将染色体结构或数目的改变称为染色体畸变。染色体畸变分为结构变异和数目变异。结构变异包括缺失、重复、倒位和易位,它们都是由于染色体断裂而引起的。5.2.3基因突变(genemutation)突变(mutation)是生物界较为普遍的一种遗传状态,一切能够通过复制而遗传的DNA结构

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