遗传多样性
1. 定义:
广义的遗传多样性是指地球上所有生物携带的遗传信息的总和,狭义的遗传多样性是指种内不同群体或同一群体内不同个体的遗传变异的总和。遗传多样性是物种多样性的基础,是物种适应和分化所依赖的基本材料,也是评价生物资源的重要依据。
2. 研究意义:
对遗传多样性的研究具有重要的理论和实际意义。
① 物种或种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。一个种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,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子也不例外。理论推导和大量实验证据表明,生物种群中遗传变异的大小与其进化速率成正比。因此对遗传多样性的研究可以揭示物种或种群的进化历史(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,尤其有助于物种稀有或濒危原因及过程的探讨。
② 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。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。
③ 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。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,为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。
3. 研究层次和方法
遗传多样性的研究方法多种多样,不同的技术从不同的水平和角度揭示了物种的遗传多样性信息。目前,遗传多样性的研究通常从4个不同的水平进行,形态学、细胞学-染色体水平、生化指标-蛋白质水平和分子-DNA水平。
3.1 形态学水平:
形态学变异随处可见,同一个种群的个体往往在身体和器官大小、形状和体色等不尽相同。形态学方法属于传统的方法,主要研究不同个体形态之间的差异,即表型差异。形态学标记有很多优点,由于很多形态学特征都是肉眼可见,所以形态学标记简单而易得,也是目前生物分类的一个重要指标。
鱼类在形态学方面的变异较其他脊椎动物高。主要研究质量性状和数量性状,数量性状又包括棵树形状和可量性状。
3.2 细胞学标记-染色体水平:
遗传多样性在细胞学水平主要表现为染色体的变异,染色体变异主要来自于结构差异,包括核型(染色体数目、大小、随体和着丝点位置)和带型(C带、G带和N带等);数量差异及整倍数和非整倍数。染色体是遗传物质的载体,是基因的携带者,染色体变异必然会导致生物体发生遗传变异,是遗传变异的重要来源。
3.3 生化标记-蛋白质水平:
生化标记是指利用生物代谢过程中的生化成分或产物进行遗传多样性研究的方法。一些次生代谢物如香精油、类黄酮、糖苷等,都可以作为生化标记来评价遗传多样性。但是分离和检测这些化合物的技术和手段比较复杂,很难进行大群体的常规检测,因此在实际研究中,用次生代谢物作为标记方法的很少。
蛋白质主要包括非酶蛋白和酶蛋白,由于具有丰富的分子数量、分析简便快捷,因此能够更好的评估遗传多样性。非酶蛋白主要是种子贮藏蛋白,比较常用的酶蛋白是同工酶和等位酶。
3.4 分子水平
广义的分子标记指是可以遗传的、可被检测的、与生物表型性状相关DNA序列或蛋白质。本文所指的分子标记主要是狭义的分子标记,即能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特性DNA片段。分子标记可以在生物生长发育和分化的任何阶段任何组织和细胞检测出来,遍布整个基因,不受环境和基因表达与否的限制,稳定性好,多态性高。由于它具 )。由于它具备这些优点,使得分子标记从诞生之日起就快速发展并趋成熟,逐渐成为一种常用的遗传多样性标记技术。