分子遗传技术与生物遗传多样性研究

各种分子遗传技术为不同生物种类间进行直接比较和分子水平的遗传多样性的度量、研究提供了新的途径。本文讨论了此类分子水平研究所取得的一些新的进展，并指出了有关分子工具应用于生物多样性研究中存在的一些问题。     

不同DNA分子标记在云杉属植物遗传多样性研究中的应用

综述国内外近20a来在DNA分子水平上埘云杉属植物遗传多样性的研究进展，简述用RELP、RAPD、SCAR、AFLP、SSR、EST、STS以及SNP标记对于云杉属核DNA、线粒体DNA、叶绿体DNA和rDNA多态性进行的研究以及在云杉属品种鉴定、遗传作图、遗传多样性、进化及分子生态学研究中的应用，参85     

麻疯树种质资源遗传多样性的ISSR分析

采用ISSR分子标记技术对大戟科属麻疯树9个自然居群的遗传多样性水平和遗传结构进行了研究.用10个引物对9个居群共135个样品进行了扩增,共获得169条清晰的扩增位点,其中多态性位点164个.POPGENE分析结果表明,麻疯树居群具有丰富的遗传多样水平(多态百分率PPB=97.04%,Neis遗传多样性H=0.2357,Shannon信息指数I=0.3760).AMOVA分析表明,9个自然居群间遗传多样性出现了较大的遗传分化(Gst=0.5398)可能与其有限的基因流(Nm=0.4667)和遗传漂变有关;而居群内有限的遗传分化可能是由于麻疯树自交、近交占主导方式的繁育方式有关.并进行了麻疯树居群的聚类分析.图3表4参19     

中国——年生野生大豆群体的遗传多样性研究

选用来自全国各地的一年生野生大豆２００余份材料,从形态太、等位酶标记和细胞顺ＤＮＡ ＲＦＬＰ标记的遗传丰富度和遗传离散度两方面分析了中国野生大豆群体的遗传多样性。结果表明;中国野生大豆天然群体存在着遗传分化,各地理生态群休璋的遗传多样性水平不同,南主群体最高,黄淮海群体次之,东北群体最低,南方群体生野生大豆的遗传多样性中心,也可能是起源中心。     

长柄石杉居群遗传多样性和遗传结构的AFLP分析

石杉科植物因所含石杉碱甲(Huperzine A)对中老年痴呆等具有良好疗效,近年来倍受关注.利用AFLP分子标记对武夷山脉广布种长柄石杉[Huperzia serrata(Thunb.ex Murray)Trev.var.longipetiolata(Spring)H.M.Chang]7个居群112株个体进行遗传多样性和居群遗传结构分析.选用多态性高、分辨力强的8对选择性扩增引物组合共获得675个位点,其中多态位点比例为69.38%.居群内观测等位基因数(Na)为1.633,有效等位基因数(Ne)1.493;Nei’s基因多样性指数(He)与Shannon多态性信息指数(I)的平均值分别为0.272和0.392,多样性最高为地处武夷山脉中段的泰宁居群和建宁居群,最低为山脉北段的光泽居群.居群总基因多样性(Ht)为0.327 3,居群内基因多样性(Hs)为0.272 2,居群间的遗传分化系数(Gst)为0.168 1,表明居群内变异是长柄石杉遗传多样性的主要来源.由Gst估计,武夷山脉长柄石杉自然居群的基因流(Nm)为2.474 0.邻接树分析表明居群间遗传亲缘关系与地理位置相关.武夷山脉长柄石杉较高的遗传多样性和基因流水平表明其仍然具有相当的适应(生存)能力和进化潜力,这可能与其生物学(异交水平)、生态学特性及武夷山脉相对良好的生境条件有关.     

中国一年生野生大豆群体的遗传多样性研究

选用来自全国各地的一年生野生大豆２００ 余份材料,从形态性状、等位酶标记和细胞器ＤＮＡＲＦＬＰ标记的遗传丰富度和遗传离散度两方面分析了中国野生大豆群体的遗传多样性．结果表明：中国野生大豆天然群体存在着遗传分化,各地理生态群体间的遗传多样性水平不同,南方群体最高,黄淮海群体次之,东北群体最低．南方为一年生野生大豆的遗传多样性中心,也可能是起源中心．     

岩生植物金发草遗传多样性的ISSR和AFLP比较研究

禾本科岩生植物金发草〔Pogonatherum paniceum(Lam.)Hack.〕具有开发为新型国产草坪草种的潜力.用IS-SR与AFLP分子标记,分析了四川、重庆、云南及广西等地22个金发草种群的遗传多样性.用14个ISSR引物、10对AFLP引物分别扩增出239、485条谱带,多态位点百分率分别为94.98%、90.93%.两种标记均揭示出金发草种群具有丰富的遗传多样水平.由于标记原理不同,两种标记的结果呈现出微小的差别.相对而言,基于ISSR标记分析的遗传多样性参数高于AFLP标记得到的遗传多样性参数,这可能是由于金发草种群间存在着大量的微卫星变异所致.两种标记基于Nei遗传距离的聚类分析结果存在着一定的差异,但用Mantel测试对两种方法检测的遗传一致度进行相关性分析表明,它们之间存在着显著的相关性(r=0.3146,P=0.0150),用SPSS11.5软件进一步分析两种标记遗传一致度的相关性,Pearson相关系数为0.315(在0.01水平上),两种标记的聚类分析都揭示出金发草的遗传变异呈现出一定的地域分布规律.ISSR标记与AFLP标记均能应用于金发草种群的遗传多样性研究.图1表2参16     

基于分子标记的油松种群遗传保护分析

利用分子标记技术分析了山西5个天然油松种群140个个体的遗传特征,比较了不同种群的多态位点显性频率、遗传多样性指数、基因流和分化系数.筛选的5个ISSR引物和5个RAPD引物共扩增到位点68个,其中多态位点50个遗传参数的统计分析显示,多态位点的显性频率、遗传多样性指数、分化系数分别介于0.000 0～1.000 0、0.0200～0.500 0和0.003 7～0.615 62:间,表明油松种群遗传多样性的主要来源是等位基因频率的不同和部分位点较大程度的遗传分化.根据油松的种群遗传学特征,认为只有加强天然油松林的生境保护,使其不产生片断化,才能使油松的遗传资源得到有效保护.图2表4参16     

养分管理与农田杂草生物多样性和遗传进化的关系研究进展

施肥被看作是一项潜在降低农田杂草对作物干扰的有效农作管理措施。不同施肥处理可形成具有不同养分状况的土壤条件,而土壤条件的差异是导致杂草生物多样性的重要因素。论证养分管理可显著改变农田杂草发生状况和杂草生物多样性,强调了深入开展不同养分管理模式对农田杂草生物多样性和遗传进化影响研究的重要性,提出了如何利用养分管理措施调节农田杂草,在控制杂草对农业危害的同时,保持一定农田可控杂草生物多样性的科学问题。长期N、P和K平衡配施,可维持杂草群落和杂草种子库的生物多样性与稳定性,兼顾杂草控制和杂草多样性保护,实现平衡施肥的经济效应与生态效应的统一。同时,农业生态系统中不同养分管理措施条件下的地表光辐射变化特征、不同光辐射变化对杂草种群种子萌发及植株建立的影响、优势杂草种群的确定及其生理生态和遗传进化规律是今后研究的重点和难点。     

大贵寺国家森林公园野生青檀居群的遗传多样性

利用ISSR分子标记技术对湖北省大贵寺国家森林公园野生青檀（Pteroceltis tatarinowii Maxim．）居群进行遗传多样性分析。用11条ISSR引物对6个青檀居群64个样品进行扩增,扩增片段长度在200bp至3000bp之间,检测到179个位点,其中多态位点165个,多态位点百分率（P）为92．14％。青檀在物种水平上的Nei基因多样性指数（胁）和Shannon信息指数∽分别为0．273和0．423,在居群水平上分别为0．225和0．343,显示出青檀有着较高的遗传多样性。居群间的遗传分化系数（Gsr）为0．192,表明青檀居群间存在着较大的遗传分化;UPGMA聚类分析表明遗传距离与海拔差距有一定的相关性,相邻海拔的青檀居群间遗传距离较近。不同海拔导致的异质生境可能是影响青檀居群遗传分化的主要原因。     

根瘤菌的遗传多样性与系统发育研究进展

根瘤菌 (ｒｈｉｚｏｂｉａ)是一类广泛分布于土壤中的革兰氏阴性细菌。它可以侵染豆科植物根部或茎部形成根瘤和少数茎瘤 ,固定空气中的分子态氮形成氨 ,为植物提供氮素营养 .据估计 ,全球每年生物固氮量达 1.75× 10 8ｔ,为世界工业氮肥产量的4 .37倍[1] .根瘤菌与豆科植物的共生固氮作用是生物固氮中固氮效率最高的体系 .因此 ,根瘤菌与豆科植物的共生固氮作用是实现农业可持续发展的重大研究课题之一 .研究根瘤菌的遗传多样性 ,对于发掘新的根瘤菌种质资源 ,保藏并合理利用根瘤菌基因资源库 ,选育高效菌株直接应用于农业生产有重要意义 .…     

多环芳烃污染土壤毒性评价指标的研究进展

土壤微生物、植物和动物的生理学和遗传学指标被广泛用于评价土壤中多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)污染程度、毒性以及修复效果等,对指标本身的研究也在不断取得新认识和新进展.首先,许多研究对不同的指标进行比较,以检验它们在灵敏度上的差别;其次对指标的选择也越来越突出对PAHs污染的预警能力,因而普遍采用亚致死效应指标,且对指标的研究不断向基因、分子水平深入,力求通过早期的响应特征对PAHs污染程度做出及时判断;再次,PAHs污染土壤评价指标正不断朝着更加宏观和更加微观两个方向扩展,目前的指标体系已经覆盖了分子、细胞、个体、群落和生态系统等不同层次.论文依据PAHs毒性作用机理,从生理生化和遗传学角度综述了国内外评价PAHs污染土壤毒性时较为常用的生物指标及其研究进展,为国内进行相关研究工作提供参考.     

植物生物技术在黑麦草遗传改良中的应用

黑麦草是重要的牧草和草坪草,是畜牧业和草坪业重要的产业支柱.由于高度自交不亲和,传统遗传改良困难而复杂.生物技术尤其是转基因技术为其遗传改良带来希望.本文概述了组织培养技术、基因遗传转化技术、分子标记及数量性状基因定位、分子标记辅助育种等技术在黑麦草遗传改良中的应用及获得的成果;评述了遗传改良的重要意义,以及黑麦草遗传改良的主要目标,如品质改良、提高病害抗性、降低毒性生物碱浓度、控制花粉致敏性、抗除草剂品种的培育、提高抗逆性及其作为生物反应器的潜在应用价值等;并分析了功能基因组学的研究及RNA干扰技术在黑麦草研究中可能的应用前景.     

Patterns of Genetic Diversity and Its Loss in Mammalian Populations

Abstract:  Policy aimed at conserving biodiversity has focused on species diversity. Loss of genetic diversity, however, can affect population persistence, evolutionary potential, and individual fitness. Although mammals are a well-studied taxonomic group, a comprehensive assessment of mammalian genetic diversity based on modern molecular markers is lacking. We examined published microsatellite data from populations of 108 mammalian species to evaluate background patterns of genetic variability across taxa and body masses. We tested for loss of genetic diversity at the population level by asking whether populations that experienced demographic threats exhibited lower levels of genetic diversity. We also evaluated the effect of ascertainment bias (a reduction in variability when microsatellite primers are transferred across species) on our assessment of genetic diversity. Heterozygosity did not vary with body mass across species ranging in size from shrews to whales. Differences across taxonomic groupings were noted at the highest level, between populations of marsupial and placental mammals. We documented consistently lower heterozygosity, however, in populations that had experienced demographic threats across a wide range of mammalian species. We also documented a significant ( p = 0.01) reduction in heterozygosity as a result of ascertainment bias. Our results suggest that populations of both rare and common mammals are currently losing genetic diversity and that conservation efforts focused above the population level may fail to protect the breadth of persisting genetic diversity. Conservation policy makers may need to focus their efforts below the species level to stem further losses of genetic resources.     

Multispecies genetic objectives in spatial conservation planning

Growing threats to biodiversity and global alteration of habitats and species distributions make it increasingly necessary to consider evolutionary patterns in conservation decision making. Yet, there is no clear‐cut guidance on how genetic features can be incorporated into conservation‐planning processes, despite multiple molecular markers and several genetic metrics for each marker type to choose from. Genetic patterns differ between species, but the potential tradeoffs among genetic objectives for multiple species in conservation planning are currently understudied. We compared spatial conservation prioritizations derived from 2 metrics of genetic diversity (nucleotide and haplotype diversity) and 2 metrics of genetic isolation (private haplotypes and local genetic differentiation) in mitochondrial DNA of 5 marine species. We compared outcomes of conservation plans based only on habitat representation with plans based on genetic data and habitat representation. Fewer priority areas were selected for conservation plans based solely on habitat representation than on plans that included habitat and genetic data. All 4 genetic metrics selected approximately similar conservation‐priority areas, which is likely a result of prioritizing genetic patterns across a genetically diverse array of species. Largely, our results suggest that multispecies genetic conservation objectives are vital to creating protected‐area networks that appropriately preserve community‐level evolutionary patterns.     

利用RAPD标记分析卧龙自然保护区不同海拔沙棘种群的遗传变异

从1800m到3400m五个海拔连续取样,用RAPD分子标记研究了卧龙自然保护区中国沙棘种群的遗传结构和遗传变异.用11条寡核苷酸引物,扩增得到151个重复性好的位点,其中143个多态位点,多态率达94.7%.在5个沙棘种群中,总遗传多样性值(HT)为0.289,B种群内的遗传多样性值为0.315,这完全符合沙棘这种多年生、远交的木本植物高遗传变异的特性.5个种群内遗传多样性随海拔升高呈低—高—低变异趋势,在2200m海拔处的B种群遗传多样性达最大值0.315,3400m海拔处的E种群则表现最小,仅0.098.5个种群间的遗传分化值GST=0.406,也即是说有40.6%的遗传变异存在于种群间,59.4%存在种群内.1800m海拔处的A种群与其他种群的明显分离是造成种群间遗传分化大的原因.UPGMA聚类图和PCoA散点图分别进一步确证了5个种群间关系和所有个体间的关系.最后,经过Mantel检测,遗传距离与海拔表现了明显的相关性(r=0.646,P=0.011).     

海拔及细胞质背景对水稻测交群体遗传分化的影响

温度是导致水稻（Oryza sativa L.）遗传分化的一个重要环境因素,而海拔是导致环境温度差异的一个重要的地理因素。水稻的雄配子即花粉粒的活性极易受环境温度的影响。研究用来自云南2 670 m海拔的粳稻地方品种小麻谷与具籼稻细胞质背景的籼粳交后代品系南34正反交产生的F1,然后将其分布种植在海拔高低相差达1 800 m的4个海拔点并与育性稳定的1个滇Ⅰ型细胞质不育系杂交产生了8个测交群体,用SSR标记检测发现海拔因素和细胞质背景都对测交群体的遗传分化产生了影响。结果表明：同一海拔产生的正反交群体（合系42A//小麻谷/南34）间的遗传多样性具有比较明显的差异。正交组合F1（小麻谷×南34）在1 860 m的海拔产生的群体的遗传多样性最高,在1 600 m的海拔产生的群体的遗传多样性最低。在反交组合F1产生的群体中,群体的遗传多样性随产生群体海拔（400 m海拔除外）的升高而降低。利用Nei′s遗传距离评价各群体间的遗传分化,正反交组合F1产生测交群体间的遗传分化均高于同一组合在不同海拔下产生的测交群体之间的遗传分化,同一组合在4个海拔产生的测交群体间的遗传分化总体趋势是随海拔差异的增加而增大。研究证实了环境温度差异及细胞质背景导致F1产生的雄配子基因型发生选择,导致雄配子基因型的遗传比例偏离孟德尔规律,影响其后代群体的遗传多样性和遗传分化。     

草木樨在汞胁迫下的遗传分化研究

以草木樨(Melilotus officinalis)种子为研究对象,将其暴露于0、20、40和60 mg·L-1浓度的氯化汞中进行萌发,并对存活的幼苗利用水平淀粉凝胶电泳进行等位酶分析.结果表明,草木樨在Me和Pgi基因座具有多态性,其平均的等位基因数为3.0基因座-1,杂合性为0.332 - 0.342,草木樨符合...     

实数编码遗传算法的评述

遗传算法是一种基于自然选择和遗传变异等生物进化机制的全局优化搜索算法．使用实数表示基因的实数编码遗传算法常用于求解连续函数优化等问题．本文阐述了实数编码遗传算法研究的有关工作进展，讨论了算法框架及特点，对实数编码遗传算法中常用的选择、交叉和变异算子进行了比较全面的形式化描述，并介绍了其未来研究方向．