分子生态学 第二章
分子生态学
四 随机遗传漂变是种群进化的重要动力
• 小种群比大种群发生漂变的速度快,所以等位基 因在小种群中被固定的平均时间比大种群短。
• 一个等位基因被固定的概率等于其此时在种群中 的频率,所以稀有基因更易被淘汰。
• 随机遗传漂变降低种群的遗传多样性。
分子生物学与生态学紧密联系:基因研究 首先从生物的生态特征和适应入手。
An overview depicting several of the most important early discoveries on
二、分子生态学的起源
• 1950s: 凝胶电泳技术(Smithies, 1955)和蛋白质组织化 学染色方法(Hunter &Marker 1957) 的发明和有机结 合,促进了利用蛋白质多态性方法分析遗传变异。
• 因为新突变被固定的概率等于其此时在种群中的 频率,所以,新突变在小种群中被固定的可能性 大于在大种群中。
• 在metapopulation中,局部种群越小其遗传多样性 丧失的越快,局部种群间的遗传分化就越大。
• 对所有中性等位基因的作用一致,因此,在没有 其它进化动力的条件下,不同的中性位点揭示的 进化(演化)规律应相同。
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Scale (m)
尺度 与学科的关系示意图
分子生态学的多学科交叉特性
多学科交叉的复合学科: 分子生物学
生物地理学
生态学
数学
古生物学
群体遗传学
分子生 行为生物学 态学分子进化Fra bibliotek系统发生学
保护生物学
进化生物学
古地学/古气候学
Model of DNA built by Watson and Francis Crick at Cambridge University, 1953.
分子生态学
分子生态学
分子生态学是一门研究进化生态学基础的科学,它试图通过研究生物体内分子
与环境关联而获得的信息来解释各种物种行为以及其进化的历史。
分子生态学即在内分子和外环境间建立关联,以研究生物体的行为与进化史。
分子生态学涉及的方面很多,例如生物材料的演化,以及如何通过分子技术来
研究物种之间的联系。
这种研究将通过研究多种物种的分子、生物学和行为学特征来理解物种间的关联。
分子生态学还会研究物种迁移,物种间种群变化,以及种群构成中物种多样性的演变。
分子生态学也会探寻物种进化中发生的变化,以便于更好理解物种间的进化史。
此外,分子生态学也旨在更深入地研究不同物种之间的关系,也就是物种的互补性、竞争性和协调性的研究。
分子生态学是一个极其复杂的科学,需要集成生物学、分子生物学和计算机科
学技术。
它具有极其广泛的应用,可以帮助我们思考和了解不同物种的进化历史,从而从根本上解决人类面临的生态问题。
分子生态学
DNA序列分析
• 是通过测定基因或基因片段DNA一级结构 中核苷酸序列组成来比较同源分子之间相 互关系的方法.
• 能够精确显示个体间DNA碱基差异. • 可以利用序列分析数据来解析物种进化历
史.一般来说,两个个体所共有的碱基突变越 多,它们之间的亲缘关系越近.
• 线粒体DNA和叶绿体DNA测序在生物进化 历史研究中使用比较普遍,因为是母系遗传, 缺乏重组,分子小,拷贝数高,易于操作并能够 较为容易地追拟个体间的系统发育关系.
基因流
• 是指由于配子或个体的扩散迁移等原因导 致一个种群的基因进入到另一个种群的基 因库,通常使接受这些基因的种群的基因频 率发生改变.基因通常在种内流动,但是,偶尔 会在种间流动,如转基因或种间杂交.
• 扩散或迁移先于基因流,但是不等于基因流, 到达一个新环境中的生物如果不能繁殖,就 不能产生基因流.
限制性片段长度多态性分析技术
(RFLP)
• 用限制性内切酶消化从生物中提取的模板DNA,使 其成为不同长度的DNA片段,再用琼脂糖电泳将这 些片段分离,并转移到硝酸纤维素或尼龙膜上.
• 用专一序列的标记DNA探针在膜上与膜板DNA杂 交,用自显影显色或发光显示与探针同源的DNA片 段.分析其种群内和种群间的差异.
同工酶技术
• 催化同一种反应而结构不同的一簇酶.如果 是等位基因决定的同工酶,又称等位酶.
• 由于同工酶的分子量和电荷有差异,可以利 用凝胶电泳技术将其分开,通过染色和扫描, 利用计算机分析软件进行差异分析.
• 可以根据酶带的变化判断种群内不同个体 间基因位点及等位基因的变异性,也可以比 较不同种群间遗传变异的差别.
• 小卫星DNA指纹技术可以有效检测个体间 亲缘关系.
• DNA序列中存在三种类型:单拷贝序列、 中等程度重复序列和高度重复序列。重复 序列就是一种序列在DNA分子中重复出现 几百次、几千次、几万次甚至百万次,它 们约占DNA总序列的3~4%(人类10%)。每 个重复序列在300个核苷酸长度之内,由于 高度重复序列经超离心后,以卫星带出现 在主要DNA带的邻近处,所以也被称为 “卫星DNA”。卫星DNA中的重复序列单元 则称为“小卫星DNA”。
第2章 种群生态学(1-2)生物种群的特征及动态
一、种群的概念及特征
(3)遗传特征 具一定的遗传特征,种内个体之间通过生殖活动交换遗传
因 子 , 种 群 所 有 个 体 的 基 因 构 成 种 群 的 基 因 库 ( gene
pool)。
【举例】分布于我国近海的大黄鱼就存在三个地理种群:分布在黄海南 部和东海北部沿岸浅海的鱼群(包括吕泗、岱衢、猫头洋等产卵场的生 殖鱼群)属岱衢族;分布在东海南部和南海西北部沿岸浅海的鱼群(包 括官井洋、南澳、汕尾等产卵场的生殖鱼群)属闽-粤东族;分布在南 海东北部珠江口以西到琼州海峡以东沿岸浅海的鱼群(包括硇洲岛附近 产卵场的生殖鱼群)属硇(nao)洲族。它们各自又因生殖季节不同而 分为“春宗”和“秋宗”两个类群,可称为春季繁生群和秋季繁生群。
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八、生态系统
生态系统是生态学中最重要的概念,也是自然界最重要 的功能单位。 生态系统(ecological system,ecosystem) 指一定时间和空间范围内,生物(一个或多个生物群落) 与非生物环境通过能量流动、物质循环及信息传递所形成 的一个相互联系、相互作用并具有自动调节机制的自然整 体。即生态系统=生物群落+非生物环境。
又 称 特 定 时 间 生 命 表 ( time-specif-c life table),根据某一特定时间,对 种群作一个年龄结构调查,并依调查 结果编制。
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三、种群的增长
(3)生命表分析 ①死亡率曲线(mortality curve) 以生命表中的年龄( x)为横坐标,以相应于各年龄的 q x 值 (年龄x 到年龄x +1期间的死亡率)为纵坐标构成的曲线。 ②存活曲线(survivorship curve) 以存活数量的对数值(即n x的对数值)为纵坐标,以年龄(x) 为横坐标构成的曲线。 标准化:将年龄标准化(即年龄相对于总平均生命期望的百 分比作为横坐标),可对不同生物种群存活曲线进行比较。
分子生态学章节
分子生态学是一门新兴的交叉学科,主要研究生物分子(如核酸、蛋白质等)在生态环境中的变化、相互作用和生态学意义。
以下是分子生态学章节的一些主要内容:
绪论:介绍分子生态学的概念、发展历程、研究内容和意义。
分子生物学基础:介绍DNA、RNA和蛋白质的结构、功能和相互关系,以及基因表达和调控的基本原理。
生态系统中生物分子的变化:研究生物分子在环境因素(如温度、湿度、pH等)影响下的变化规律,以及生物分子之间的相互作用。
生物分子在生态系统中的功能:介绍生物分子在能量转换、物质循环和信息传递等方面的生态学意义,以及生物分子对环境变化的适应机制。
生物分子在物种形成和演化中的作用:探讨生物分子在物种形成、演化过程中的作用,以及物种之间的遗传差异和演化机制。
分子生态学在实践中的应用:介绍分子生态学在环境保护、生物资源利用和生物安全等方面的应用,以及分子生态学对人类健康和生活的影响。
展望:探讨分子生态学的未来发展方向和趋势,以及面临的挑战和机遇。
总之,分子生态学章节主要介绍了生物分子在生态环境中的变化、相互作用和生态学意义,旨在从分子水平上揭示生态系统的运行
机制和生物与环境的相互作用关系。
这对于深入理解生态系统的本质、保护生物多样性和促进可持续发展等方面都具有重要的意义。
生态学第02章 他感作用
第二章他感作用§1. 他感作用及其表现一、他感作用(Allelopathy)1. 他感作用的定义生存竞争是地球上一切生命体的根本属性,生态系统中的高等植物相互竞争水分、光照和土壤养分等是其重要内容之一。
在生存竞争过程中,植物形成了各自保护自己和战胜周围物种的方式,当这种保护方式是以化学方式为主时,就属于“他感作用”的范畴。
所以,他感作用是指一种有机体所产生的化学有毒物质,进入环境被另一种有机体所吸收,并抑制后者生长、发育和繁殖的现象。
Molisch(玛里斯,1937)首先给“他感作用”下定义,广泛地解释为:“各类植物之间的生物化学作用”,包括了不利和有利作用两个方面。
Rice(1974)在《他感作用》一书中将他感作用定义为:“一种植物所产生的化学有毒物质,进入环境对另一种植物的有害作用”。
与Molisch相似,Rice认为他感作用是一个包括了高等和低等植物的多种生物化学作用。
Muller(1970)所持的看法则不同,他认为应该将他感作用一词仅限于高等植物间的相互作用。
但这种区别很难划出一条明显的界限,因为低等植物常常也直接或间接地参与到高等植物间的化学作用之中,如一个植物产生的化学物质常常依赖于土壤微生物的作用才能使其有毒物质解毒或进一步合成其它无毒化合物等。
2. 他感作用物质与作用条件(1)他感作用物质高等植物间起抑制作用的化学物质叫他感作用物质或毒素。
他们都是典型的次生组分,并且分子量小、结构简单。
绝大多数已被证明的他感作用物质是挥发性萜类或挥发性酚类化合物(图3–1)。
图3–1 植物次生物质的代谢关系(仿Krebs, 1985)Whittaker(1972)指出,他感作用物质可能仅仅是植物对食草动物的取食反映在体内所产生的物质,因为它们所起的作用也是次生作用。
这种理论假定,取食抑制物质的释放,导致植物根、茎或叶分泌一些化合物,并进入环境,当它们被附近的其它高植物吸收时便能减轻相互间的竞争影响,以利自身的发展。
环境生态学复习思考题参考答案
环境⽣态学复习思考题参考答案环境⽣态学复习思考题参考答案第⼀章绪论1、⽣态学的概念是什么?环境⽣态学是研究⽣物(organism)及环境(environment)间相互关系的科学。
2、⽣态学的分⽀情况是怎样的?按研究对象的组织⽔平划分:分⼦⽣态学(Molecular ecology):分⼦⽣物学技术与⽅法个体⽣态学(Individual ecology): 研究重点是个体对⽣物和⾮⽣物环境的适应种群⽣态学(Population ecology): 多度和种群动态群落⽣态学(Community ecology): 决定群落组成和结构的⽣态过程⽣态系统⽣态学(Ecosystem ecology): 能流、⾷物⽹和营养循环景观⽣态学(Landscape ecology):研究景观结构及其过程的科学全球⽣态学(Global ecology):研究⽣命系统和⾏星系统相互关系的科学3、环境⽣态学的概念是什么?环境⽣态学研究的主要内容有哪些?概念:环境⽣态学就是研究在⼈为⼲扰下⽣态系统内在的变化机理、规律等,寻求受损⽣态系统的恢复、重建和保护对策的科学。
即运⽤⽣态学理论,阐明⼈与环境间的相互作⽤及解决环境问题的⽣态途径。
研究的主要内容:(1)⼈为⼲扰下⽣态系统内在变化机理和规律;(2)⽣态系统受损程度的判断;(3)各类⽣态系统的功能和保护措施的研究;(4)解决环境问题的⽣态对策。
第⼆章⽣态系统1、什么叫系统?系统有哪些性质?系统(system)是由相互作⽤和相互依赖的若⼲组成部分结合⽽成的、具有特定功能的有机整体。
系统有哪些性质:(1)系统结构的有序性;(2)系统的整体性;(3)系统功能的整合性;(4)系统结构功能的可控性。
2、什么叫⽣态系统?⽣态系统的组成、特点和类型分别有哪些?⽣态系统:是指⽣境(habitat)和占据该⽣境并联结在⼀起的⽣命有机体所构成的动态整体。
⽣态系统的组成:⾮⽣物环境,包括:⑴⽓候因⼦;⑵⽆机物质;⑶有机物质;⽣物群落,包括:⑴⽣产者;⑵消费者;⑶还原者。
《分子生态学》课件
在分子生态学中,分子标记技术可用于物种鉴定、种群遗传结构分 析、亲缘关系鉴定等方面。
分子标记技术的优势
具有较高的灵敏度和特异性,能够快速准确地检测生物体的遗传特 征,有助于揭示种群结构和遗传多样性。
生物信息学方法
生物信息学方法
利用计算机科学和统计学的理论和方法,对生物学数据进行分析 、整合和挖掘。
生态平衡
生态平衡是指生态系统内部各组成部分之间相互制约、相互依存的关系,是生态系统稳定和可持续发展的基础。 维护生态平衡是保护生物多样性和生态安全的重要措施之一。
03 分子生态学研究方法
CHAPTER
基因组学技术
基因组学技术
利用全基因组测序、基因表达谱分析 等技术,研究生物体内基因组的组成 、结构和功能,以及基因表达的调控 机制。
生态恢复
通过分子生态学手段研究生态系统退化的原因,提出针对性的恢复和重建方案,如植被恢复、土壤微 生物群落重建等。
生态系统恢复与重建
受损生态系统修复
针对受损生态系统,利用分子生态学方法研究生态系统内部各组分的相互关系和作用机 制,提出生态系统修复方案。
生态工程设计
基于分子生态学原理,设计生态工程,如人工湿地、生态浮床等,以实现生态环境的改 善和修复。
种群动态与进化
种群动态
种群动态是指种群数量和结构的变化 规律,是生态学研究的重要内容之一 。它受到环境因素、种间关系、种内 关系等多种因素的影响。
种群进化
种群进化是指种群在适应环境变化的 过程中,基因频率发生改变,导致种 群特征的演化。种群进化是生物多样 性的重要来源之一。
生态位与物种共存
生态位
生物多样性保护
分子生态学研究有助于保护生物 多样性,维护地球生态平衡。
《分子生态学》教学大纲
《分子生态学》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务掌握分子生态学发展史与基本原理;掌握分子生物学基础知识;掌握微生物、植物和海洋分子生态学的研究内容和主要分子生物学技术;了解应用生物技术治理环境污染的分子机理;了解分子生物学和分子生态学基本手段。
通过本课程的教学使学生掌握分子生态学的基本理论和基础、以及分子生物学技术和研究方法在不同方向生态学领域的应用,并了解分子生态学与生物信息学的前沿,从思想上明确认识分子生态学在生态学科发展过程中的重要性,通过各教学环节的实施注重培养学生思考、分析、解决分子生态问题和主动获取知识的能力,树立实事求是、严谨治学的学风。
三、学时分配教学课时分配四、教学内容及教学要求第一章分子生态学的发展史第一节生态学与分子生态学第二节分子生态学的主要内容与任务第三节分子生态学的科学地位第四节分子生态学的起源与发展第五节分子生态学的发展轨迹第六节当今分子生态的发展第七节分子生态学的研究方法和发展方向第八节分子生态学的新方向本章教学要求:了解分子生态学发展、研究内容和方法第二章分子生态学的基本原理第一节分子生态学概念的提出第二节分子生态学系统概念习题要点:分子生态学的概念、与微观和宏观生态学的联系第三节分子生态系统的结构组成习题要点:分子生态学的研究对象第四节生态学中的遗传学习题要点:分子进化的中性论和选择论;生态遗传学的概念;基因型、表现型和表型可塑性的概念本章教学要求:掌握分子生态学的概念、研究对象;掌握生态遗传学、基因型、表现型和表型可塑性的概念;理解分子进化的中性论和选择论;第三章分子生物学第一节生命与核酸的共同起源第二节DNA和RNA的结构第三节蛋白质组信息学习题要点:蛋白质组学的概念和分类、相关技术第四节分子生态方法习题要点:分子生态学的研究内容及常用技术第五节免疫学第六节遗传密码基因表达习题要点:遗传密码的特性及基因工程的应用第七节基因组信息学习题要点:遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱的定义第八节DNA习题要点:DNA的结构和种类第九节基因芯片习题要点:基因芯片的分类、特点、基本流程和应用本章重点、难点:DNA、RNA的结构;分子生态学的研究内容及常用技术;遗传密码特性及基因工程应用;基因组信息学的应用;基因芯片本章教学要求:掌握DNA、RNA的结构,DNA的种类;掌握基因组信息学的应用;理解基因芯片的分类、特点、基本流程和应用。
分子生态学
同工酶
同工酶:是指一类底物相似或完全想通的酶蛋白,即催化同一种反应 而结构不同的一簇酶。 不同的同工酶,可以用凝胶电泳技术将它们分开,染色后,显示同工 酶谱 酶蛋白分子组成差异反应调控表达这些酶蛋白的基因的差异。
例:利用同工酶技术来研究种群遗传变异
表 果蝇5个种群在18个酶座位下的多态性水平和杂合度
SSR 标记特点: (1)数量丰富,广泛分布于整个基因组; (2)具有较多的等位性变异; (3)共显性标记,可鉴别出杂合子和纯合子; (4)实验重复性好,结果可靠; (5)由于创建新的标记时需知道重复序列两端的序列信息,因此其开发 有一定困难,费用也较高。
实时定量PCR技术
是指在PCR反应体系中加入荧光基团,利用荧光信号积累实时监测整 个PCR进程,最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。
(2)典型的AFLP分析,每次反应产物的谱带在50-100条之间,所以一次
分析可以同时检测到多个座位,且多态性极高; (3)表现共显性,呈典型孟德尔式遗传;
(4)分辩率高,结果可靠;
(5)目前该技术受专利保护,用于分析的试剂盒昂贵,实验条件要求较高。
SNP(单核苷酸多态性)
SNP:个体间基因组 DNA序列同一位置单个核苷酸变异 (替换、插入或缺 失)所引起的多态性。
最重要的功能: 可以让我们了解某个特定表型的性状发生与其调控基 因的表达之间的关系。 由于RNA仅在基因表达时转录,样本中RNA的量可以代表基因表达量。 RNA→反转录成cDNA→用实时定量PCR测定cDNA含量
相对于其它分子标记,更多用于生物对环境的分子适应机制的研究
分子生态学
微生物分子生态学
磁小体特点
➢包被磁小体的磷脂、蛋白或糖蛋白分散性极好,颗粒 间不会聚集; ➢单位体积的磁性很强。
趋磁细菌及磁小体的应用前景
➢信息存储和电子领域:理想磁性生物材料,磁小体记 录材料比现在使用的磁粉粒度小、品质更均匀、磁能积 提高数十倍、价格便宜,适用于制作高清晰、高保真、 轻薄的大容量超高密度磁记录材料和存储器。 ➢医疗卫生领域:药物、酶、DNA、RNA等的载体,可 直接运载到靶向病灶,提高对癌细胞的杀伤力和命中率; 也可用于核磁共振成像的造影剂,用以检测微型肿瘤以 及用于磁热疗以杀死癌细胞。 ➢生物传感器、免疫检测、废水处理、回收环境中的放 射性核素污染、等。
(8)微波对微生物的影响 微波是以频率介于无线电波(低于300MHz/s)和红
外线(高于300 000MHz/s )的电磁波,它对微生物的致 死作用是微波能量产生的热效应使微生物致死。
(9)压力对微生物的影响 陆地细菌在30 ℃和3.03 ×104kPa(300atm)下生
长缓慢, 4.04 ×104kPa (400atm)下生长停止;深海 中的嗜压细菌在30 ~40℃和6.06 ×104kPa(600atm) 下还能正常生长繁殖。有些抗压力强的微生物甚至在高于 3.03 ×105kPa(3000atm)的环境下也不会死亡。
光
辐射
大气压
pH 表面
microbe
氧化/还原电位
水活度
磁性
(1)营养因子对微生物的影响
微生物新陈代谢和一切生命活动赖以进行的基础。 营养缺乏,导致微生物生长所需的能量、碳源、氮源、 无机盐等成分不足,机体停止生长和繁殖,代谢停顿。
➢ 碳源 • 用于构成微生物细胞和代谢产物中碳素的来源,并为微
生物的生长繁殖和代谢活动提供能源。 • 主要功能
生态学-2剖析
第一章绪论地球约形成于46亿年前。
形成蛋白质和能够自我复制的核酸分子,这就是生命的开始,这一过程大约发生在35亿年前。
大约在4亿年前,绿色植物登陆成功。
生态学定义:字意上看,生态学是关于居住环境的科学。
德国博物学家E.Haeckel,1866,《普通生物形态学》:生态学是研究生物在其生活过程中与环境的关系,尤指动物有机体与其他动、植物之间的互惠或敌对关系。
(适宜:生态学是研究生物及环境间相互关系的科学。
这里生物包括动物、植物、微生物及人类本身,环境指生物生活中的无机因素、生物因素和人类社会共同构成的环境系统)美国生态学家W.P.Odum(1956):生态学是研究生态系统的结构和功能的科学。
在其《生态学》(1997):综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学。
中国生态学会创始人马世骏(1980):研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学。
研究对象:从分子到生物圈都是生态学研究的对象(生物大分子—基因—细胞—个体—种群—群落—生态系统—景观—生物圈)。
生态学设计的环境也非常复杂,从无机环境(岩石圈、大气圈、水圈)、生物环境(植物、动物、微生物)到人与人类社会,以及由人类活动所导致的环境问题。
生态学的形成与发展:生态学的萌芽时期(公元16世纪以前);生态学的建立时期(公元17世纪至19世纪末)(1859年达尔文《物种起源》问世,促进了生物与环境关系的研究);生态学的巩固时期(20世纪初至20世纪50年代);现代生态学时期(20世纪60年代至现在)。
现代生态学发展:1.研究层次上向宏观和微观两极发展现代生态学的研究对象,已在宏观方向上扩展到生态系统、景观与全球研究。
……。
在微观方向上也取得了不少进展,近年来还出现了分子生态学等新的分支学科。
2.研究手段的更新20世纪40年代:“一只生态学工具箱”。
现代生态学研究:野外自计电子仪器(测定光合、呼吸、蒸腾、水分状况、叶面积、生物量及微环境等);同位素示踪(测定物质转移与物质循环等);稳定性同位素(用于生物进化、物质循环、全球变化等);遥感与地理信息系统(用于时空现象的定量、定位与监测);生态建模(从生态生理过程、斑块、种群、生态系统、景观到全球)等技术。
植物分子生态学进展(Ⅱ)——地理系统学、外来种、遗传保护及其它
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动物进化与分子生态学
进化的证据
化石记录
揭示生物演化历 史
生化比较
生物分子结构比 较
比较解剖学
物种之间的共同 点和差异
进化的驱动力
自然选择
适者生存 群体遗传信息传递 环境影响
遗传漂变
随机突变 群体规模 随机漂变
突变
基因突变 染色体突变 基因组变异
分支进化与物种形成
01 分支进化的概念
从一个共同祖先分化为不同的物种
共通关系
共通的进化规律
自然选择 遗传漂变 基因流动
共通生态位的作用
资源分配 物种丰富度 生态系统稳定性
共通关系在生态系统 中的角色
维持生态平衡 促进物种多样性 影响生态系统功能
生态位与竞争关系
生态位的定 义
生物种群在生态 系统中的位置
生态位的竞 争
资源利用竞争和 空间竞争
生态位的意 义
资源利用和生存 策略的不同
意识
技术创新
不断引入新技术, 加速研究进程
感谢观看
THANKS
总结
动物进化中的生态关系是生物学研究的重要领域 之一,不同种类之间的相互作用影响着整个生态 系统的稳定性和多样性。通过深入研究共生、食 性、竞争等关系,可以更好地理解物种进化的机 制和生态系统的运作规律。
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第五章 分子生态学在动物进 化研究中的应用
种群遗传学
种群遗传学是研究物种内基因频率分布及其变化 规律的学科。主要包括种群结构分析、种群遗传 多样性评估以及种群演化与适应等内容。通过对 种群遗传学的研究,可以深入了解动物进化过程 中基因变异、适应和演化的机制。
动物进化与分子生态学
汇报人:XX
2024年X月
目录
第1章 动物进化的基本概念 第2章 分子生态学基础 第3章 动物进化中的基因调控 第4章 动物进化中的生态关系 第5章 分子生态学在动物进化研究中的应用 第6章 总结与展望
分子生态学-植物的行为生态学-PPT
大家好
30
The establishment of the S. reinii population on the
southeastern slope of Mount Fuji involved two sequential
modes of seed dispersal: long-distance dispersal followed by
大家好
4
第一节 花粉散布和种子传播
鲜艳的花瓣可以吸引昆虫来采蜜, 帮助花朵完成授粉受精过程。
大家好
5
第一节 花粉散布和种子传播
异花传粉的方式: 依靠风力
大家好
6
第一节 花粉散布和种子传播
虫媒花、风媒花
依靠风力传粉的花,叫风媒花。
风媒花一般都很小,不艳丽,没
有香味和花蜜,如玉米的花。
依靠昆虫传粉的花,叫虫媒花。
分子标记是不同基株鉴定较有效的工具。
大家好
26
案例:克隆繁殖种群的鉴定
Lian et al. , 《Molecular Ecology》, 2003, 12(3):609-618
The early stage of volcanic desert succession is
underway on the southeastern slope of Mount Fuji.
每几十年或几个世纪,阵发式的种苗补充,这与干扰有关, 这种方式称为机会窗口补充(recruitment of windows of opportunity,RWO)。
ห้องสมุดไป่ตู้
大家好
34
微生境的异质性
通过多样性选择(如频率依赖选择,frequencydependent selection)而促使不同基因型的新个体 占据不同的微生境。
高级生态学复习题.doc
《高级生态学》复习题第一章绪论P81、名词解释:生态学2、赫克尔、奥德姆和马世骏的生态学定义有何不同?为什么?3、生态学发展三个时期的主要区别及研究内容。
4、简述现代生态学的特点和发展趋势。
5、生态学分支学科是如何划分的?6、生态学的主要研究方法有哪些?第二章分子生态学1、名词解释:分子生态学生物信息学2、分子生态学的主要研究内容。
3、分子生态学的研究方法。
4、分子生态学在植物生态学中的应用领域。
第三章环境(个体)生态学P451、名词解释:限制因子法则耐受性法则适应组合辐射适应趋同适应有效积温法则植物监测2、何谓生态因子?通常区分为哪几类?3、阐述生态因子作用的特点。
4、光因子主导的动、植物的生态类型。
5、极端温度对生物的限制及生物的适应。
6、温度因子主导的生物生态类型有哪些?7、陆生和水生植物生态类型特点及比较。
8、陆生动物的水平衡对策。
9、水生动物如何调节渗透压?10、确定植物大气污染抗性的方法有哪些?简述其优缺点。
11、植物对空气的净化作用体现在哪些方面?12、分析土壤理化性质对生物的影响。
13、如何防治重金属污染的土壤?第四章种群生态学P941、名词解释:种群密度单体生物与构件生物内禀增长率年龄椎体环境负荷量种群衰落生态入侵亲代投入利他行为竞争排斥原理(高斯假说)生态位基础生态位生存对策2、标志重捕法和去除取样法的实验原理。
3、逻辑斯谛增长模型修正项的生态学意义分析。
4、分散和结群生活方式的生态学意义。
5、种间竞争结局分析。
6、捕食对策与反捕食对策。
7、K选择者和r选择者的适应特征。
8、种群调节的遗传学说和行为学说。
9、如何利用生态学原理对生物资源“科学管理、合理利用” ?10、论述阿利氏规律在指导人类社会发展以及保护珍贵濒危动物方面的重要意义。
第五章群落生态学P1531、名词解释:生物群落建群种生活型层片结构边缘效应同资源种团演替系列(举例)湿地顶级群落植被型群丛中度干扰假说2、植物群落研究中常用的群落成员型是什么?3、群落数量分析采用哪些数量指标?4、生物群落物种多样性定义及主要测定方法。
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2.11 进化与突变率
• 突变累积率驱动‘分子钟’,其应用要注意 是有缺陷的,并要小心校准。
• 突变是随机的,是生物进化的原始材料,自 然群体存在的遗传变异足以对不同环境的自 然选择作出反应,自然选择是影响生物进化 的主要因素,决定着生物进化的方向;由于 自然选择,处在不同环境下的有利基因分别 被固定,最终可使不同环境下的生物出现生 殖隔离而形成新物种。
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• Invertebrates Arbacia punctulata, the purple-spined sea urchin, classical subject of embryological studies Caenorhabditis elegans, a nematode, usually called C. elegans2 Euprymna scolopes, the Hawaiian bobtail squid, model for animal-bacterial symbiosis, bioluminescent vibrios. Drosophila, usually the species Drosophila melanogaster - a kind of fruit fly果蝇, famous as the subject of genetics experiments by Thomas Hunt Morgan and others. Easily raised in lab, rapid generations
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E. coli 16S rRNA
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蛋白质的合成
• 转录和翻译
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Gene content and genome size of various organisms
Organism Plant Human, mouse or rat Fugu fish Fruit Fly Worm Fungus Bacterium Mycoplasma genitalium DNA virus RNA virus Viroid
genes <50,000 25,000 40,000 13,767 19,000 6,000 500–6,000 500 10–900 1–25 0–1
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Important model organisms
• Viruses lambda phage Prokaryotes Escherichia coli (E. coli) Bacillus subtilis Mycoplasma genitalium - a minimal organism Vibrio fischeri - quorum sensing, bioluminescence and animal-bacterial symbiosis with Hawaiian bobtail squid Synechocystis, a photosynthetic cyanobacteria widely used in photosynthesis research.
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2.3.2 DNA的复制:引物5’→3’,DNA链3’→5’
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Arabidopsis thaliana, a plant, usually called Arabidopsis. A considerable amount of new knowledge today is being generated from studying this plant model. This mustard weed was the first plant to have its genome sequenced. Lotus japonicus a model legume plant. Nicotiana tabaccum cv. BY-2 (or Tobacco BY-2 cells) is suspension cell line. Useful for general plant physiology studies on cell level. Medicago truncatula a model legume. Rice is used as a model for cereal biology. Fungi Aspergillus nidulans, subject of genetics studies
2.7 非编码DNA
• 在真核生物中, 包括许多重复序列, 如小 卫 星 minisatellite 和 微 卫 星 microsatellite等.
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2.8 功能(编码)DNA
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• 同义密码
三联密码
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• 至今科学界仍不能回答为什么DNA上的三 联体密码子或RNA上的反密码子与相应的 氨基酸存在着密码关系,即遗传密码的起 源问题,它与手性起源都是生命起源中的 两个主要难题。
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2.2 核酸与生命的共同起源
DNA是普遍存在的遗传物质。生命也有 部分是由RNA(病毒)构成遗传。遗传 物质核酸“能够指导蛋白质的合成,从 而控制新陈代谢过程和性状”。
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2.3 DNA及RNA的结构
• 2.8.1 核糖体DNA 包括2个大rRNA(原核生物 16S 和 23S , 真 核 生 物 17-18S 和 27-28S ) , 小 rRNA(原核只有5S,真核有5S和5.8S);间接 区域(ITS)相对受选择作用较小。
• 2.8.2 核结构(蛋白质编码)基因 大多数结 构(蛋白质编码)基因在单套基因组中以单考 贝存在。
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Unicellular eukaryotes
Saccharomyces cerevisiae - baker‘s yeast 酵母 or budding yeast (used in brewing and baking) Schizosaccharomyces pombe - fission yeast Neurospora crassa - red bread mold Chlamydomonas reinhardtii- a unicellular green alga used in photosynthesis research. Tetrahymena thermophila - a free living freshwater ciliated protozoan Multicellular eukaryotes
basepairs
<1011 3×109 4 × 108 1.3×108 9.7×107 1.3×107 5×105–107
580,000
5,000–800,000
1,000–23,000
~50张0 军y丽ou中r n山a大me学
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C-值悖论
• C-值悖论( C-value enigma or C-value paradox )是用来描述在真核生物物种中 核基因组大小的复杂变化谜团的术语。其 中心的问题是基因组的大小并不与生物体 的复杂性成正比,许多植物及一些单细胞 的原生生物具有比人类大得多的基因组。
• 一级结构 二级结构
三级结构
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血红蛋白的四级结构
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• 抗体:
免疫分子
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2.5 遗传密码和基因表达
• DNA双螺旋模型的建立及遗传密码的破译 是现代生物学发展史上的两个里程碑。
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2.6 基因组结构
• 在真核生物中,基因组中的编码基因的 碱基只占总碱基数中的2-50%,大部分 是非编码序列。
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第二章:
生态学中的 分子生物学
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2.1 生命的范畴:
细菌(蓝藻菌)(cyanobacteria)约出现于35亿 年前 真细菌(Eubacteria)W Australia发现 3465mya前化石 古 (细)菌(Archaea)约有35亿年历史 真核生物(Eukarya)出现于约 20001500mya
• 2.3.1 核 酸
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DNA(G,A,T,C)及RNA(G,A,C,U)的碱基及核糖