遗传多样性

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；
• Vitamin C 含量： 10 mg - > 1000 mg • 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（Ploidy variation)
• 种间变异(Intertaxa)： • 种内变异(Intrataxon): A. arguta: 2x, 4x, 6x, 8x A. melanadra, A. kolomikta, A. callosa, A. rubricaulis, A. polygama, A. chinensis: 2x, 4x A. valvata：4x, 6x
b c PGI-2 d
TPI
a b c
A AB AB A B A A A A B AB AB A
a b a b c a b
B
ABC B B ABC AB A A
PGM-1
a c d e
B B B
B B A ABC AB AB ABC B
PGM-2
a b c a b c
2、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）
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
(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。
（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
雌雄两性形态的差异
（ 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。
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
不同受粉方式对于植物遗传多样性指数的影响
类别
P
A
H
Gst
自花受粉
虫媒杂交 风媒杂交
注：P
42
50 66
1.69
1.99 2.40
0.12
0.17 0.16
0.51
0.20 0.10
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
兰花的传粉方式
3 种子的大小和扩散方式
4 人类对环境干扰形成遗传格局
人为形成遗传格局
人为影响造成热带雨林生境的破碎化
IO的频率为 日本人 , 蒙古人 高加索人 ,非洲黑人 印第安人 IO的频率为50-60% IO的频率为65-80% 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。
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
遗传漂变，自然选择
遗传变异增加
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
(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（stand maturity）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。
突变
基因B 基因型
或者
表现型
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。
A. chrysantha
A. deliciosa
A. polygama
A. eriantha 果皮颜色：褐-绿-白-黄-红-紫红 果面毛被：刺毛－星状毛－粉毛
A. chinensis
形态特征（主要的园艺、商业性状等）
• 果实大小: 2 g ~ >100g • 果肉颜色： 翠绿－金黄 －紫红
营养成分、风味
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。
2X
4X
6X
8X
同工酶遗传多样性
ACP
• 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, et al., 1996)
a b
PGI-1 EST
a b c d a
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: （ Geographical race）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。
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( Genetic diversity)
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?
下一课:
遗传多样性的测度
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
8 遗传变异 (1)、基因突变（Genetic or point mutation）
(2)、染色体变异(Chromosomal variations)
9 遗传漂变（Genetic drift） 10 基因流 （Gene flow）
遗传多样性主要内容
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
表现形式与时空格局
“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”
亚马孙密林基 因资源遭垂涎 和盗窃 巴西 力保财富
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
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. macrosperma
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)
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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