分子生态学专题知识讲座专家讲座

1QQ:1622865111；基础生态学

讲：张健华博士分子生态学专题知识讲座第1页2左边比较肥一只老鼠是正常老鼠，而右边一只经过基因工程锁死ACC2酶老鼠则比较苗条。分子生物学有效性?分子生态学专题知识讲座第2页3Chapter16分子生态学介绍§1分子生态学概念§2惯用分子生物学技术与分子标识§3生物对逆境胁迫分子水平适应§4生物种群分子生态学§5亲缘地理学分子生态学专题知识讲座第3页4§1分子生态学概念一、定义分子生态学：用分子生物学原理与方法在分子水平上硕士态学问题一门分支学科。分子生态学专题知识讲座第4页5二、分子生态学特点⒈90年代初新兴一门生态学分支学科，不一样学者对分子生态学概念有着不一样了解。国内年才翻译出版分子生态学专题知识讲座第5页⒉是在分子水平上硕士物与环境相互关系。6在分子水平上研究大熊猫适应能力!分子生态学专题知识讲座第6页7⒊是分子生物学与生态学有机结合，即宏观与微观有机结合。分子生态学专题知识讲座第7页8§2惯用分子生物学技术与分子标识一、分子标识与生态学当前在生态学领域应用较多是分子生物学分子标识技术。分子标识技术!!!分子生态学专题知识讲座第8页9分子标识MolecularMarkers

指能反应生物个体或种群间基因组中某种差异特异性DNA片段。能反应个体差异DNA片断!分子生态学专题知识讲座第9页10分子标识(技术)意义分子标识可用来分析个体间遗传物质内核苷酸序列变异度，研究DNA水平遗传多态性。分子标识研究表明南非猎豹遗传多样性低是频临灭绝主要原因!分子生态学专题知识讲座第10页11二、惯用分子标识生物学技术惯用分子标识技术同工酶电泳技术限制片段长度多样性分析小卫星DNA指纹随机扩增多态性DNA技术扩增限制性片段长度多态性分析DNA序列分析单核苷酸多态性分析微卫星定时定量PCR技术分子生态学专题知识讲座第11页12⒈同工酶电泳技术介绍利用同工酶电泳技术可依据酶带改变来判定种群内不一样个体间基因位点及等位基因变异性，并比较不一样种群之间遗传变异差异。分子生态学专题知识讲座第12页13⒉随机扩增多态性DNA技术(RAPD)RAPD技术是建立在PCR(聚合酶链反应)基础之上一个可对整个未知序列基因组进行多态性分析分子技术。

分子生态学专题知识讲座第13页14PCR技术介绍PCR技术是用于放大特定DNA片段一个分子生物学技术，可看作生物体外特殊DNA复制。

分子生态学专题知识讲座第14页15三、分子标识技术在生态学中处理问题⒈深入研究遗传多样性时空改变模式及其机制人类肤色与适应!分子生态学专题知识讲座第15页16⒉探讨物种间亲缘关系直立猿人原上猿南方古猿腊马古猿尼安德特人克罗马农人猿与人亲缘关系建立确定人进化历程分子生态学专题知识讲座第16页17⒊追踪物种扩散历史福寿螺扩散至广西稻田250亩受灾分子生态学专题知识讲座第17页18⒋了解社群内个体间亲缘关系及近交程度等分子生态学专题知识讲座第18页19§3生物对逆境胁迫分子水平适应逆境胁迫因子对生物生存、生长发育影响研究已深入到分子水平。生物对严寒分子水平适应生物对高温分子水平适应植物抗旱分子水平适应植物抗逆境分子机制小哺乳动物适应低氧环境分子机制主要热点分子生态学专题知识讲座第19页20⒈

生物对严寒分子适应研究⑴生物对严寒分子适应机制有两类：内温动物↓增加偶联蛋白↓增加非颤动性产热外温动物、植物↓形成特定蛋白↓防冻、抗冻严寒分子适应机制分子生态学专题知识讲座第20页⑵生物对严寒主要分子适应产物21解偶联蛋白冷休克蛋白抗冻蛋白冷诱导基因细胞膜磷脂组成改变主要抗寒适应产物分子生态学专题知识讲座第21页22①解偶联蛋白uncouplingprotein小型哺乳动物褐色脂肪组织中解偶联蛋白开启非颤动性产热。褐色脂肪细胞!分子生态学专题知识讲座第22页23鸟类与小哺乳类在严寒环境中主要依赖非颤动性产热(NST)维持体温恒定。分子生态学专题知识讲座第23页24肩胛间褐色脂肪蝙蝠肩胛间褐色脂肪组织示意图分子生态学专题知识讲座第24页25褐色脂肪白色脂肪褐色脂肪细胞与白色脂肪细胞示意图分子生态学专题知识讲座第25页26褐色脂肪组织细胞线粒体内膜含有特殊解偶联蛋白(UCP1)开启褐色脂肪组织进行解偶联呼吸释放大量热维持严寒环境下体温恒定解偶联蛋白产热机制分子生态学专题知识讲座第26页27②冷休克蛋白或冷激蛋白(coldstressprotein)原核生物在严寒环境中产生冷休克反应冷休克反应产生冷休克蛋白诱发细胞周围结晶能抵抗严寒分子生态学专题知识讲座第27页28③抗冻蛋白coldshockprotein低温环境下形成对生物低温胁迫合成抗冻蛋白具热滞效应具冰晶形态效应具重结晶抑制效应分子生态学专题知识讲座第28页29鱼类抗冻蛋白粘附到细胞冰晶表面抑制冰生长。分子生态学专题知识讲座第29页30越冬昆虫抗冻蛋白诱发细胞周围结晶从而防止细胞内结冰造成冰晶致死性伤害!分子生态学专题知识讲座第30页31植物抗冻蛋白经过抑制冰晶生长来保护细胞免遭低温伤害!分子生态学专题知识讲座第31页32分子生态学专题知识讲座第32页33④冷调整基因在冷驯化植物中，能够分离出一部分冷应激基因并高度表示，称冷调整基因(coldregulated,COR)，在抗冻中发挥主要作用。拟南芥COR15a分布在叶绿体内，经过阻止低温下叶绿体内膜向内弯曲以防止膜系统伤害形式出现，从而提升叶绿体抗冻性!分子生态学专题知识讲座第33页34形成抗冻性状与性能多个冷调整基因(协同)高度表示冷驯化低温环境下形成低温胁迫形成含有亲水性多肽产物等分子生态学专题知识讲座第34页35⑤膜磷脂组成改变生物一个普通抗冻适应性反应是膜组成改变，从而增加低温时膜流动性。分子生态学专题知识讲座第35页36原核生物经过改变膜磷脂碳—氢链饱和度，使膜磷脂不饱和脂肪酸增加，在低温下增加膜流动性。放线菌蓝细菌分子生态学专题知识讲座第36页37许多冬眠动物冬眠时会增加心脏细胞膜上可溶性脂肪酸量之比来调整低温时膜流动性。增加磷脂层脂肪酸量改进膜流动性!分子生态学专题知识讲座第37页38⒉生物对高温分子水平适应高温环境形成热休克蛋白提升细胞热耐受性修复热休克变性蛋白质协同免疫作用形成各种抗热功效抗氧化作用分子生态学专题知识讲座第38页39⒊植物抗旱分子水平适应植物对干旱抗性是多基因控制，主要可分两类：转录因子基因抗旱功效基因抗旱控制基因干旱胁迫诱导转录因子快速表示,进而调整抗旱功效基因表示有RD系列基因、水通道蛋白基因、渗透调整蛋白基因等，分别调整膜水通道、渗透压等。分子生态学专题知识讲座第39页40⒋植物抗逆境其它一些分子机制在干旱、盐、低温诱导植物抗性方面还含有一些共同作用机制：合成细胞渗透调整小分子合成植物逆境协迫蛋白质氨基酸类季胺类化合物糖醇类功效蛋白调整蛋白其它机制分子生态学专题知识讲座第40页41人工怪柳群落—黄河三角州抗盐改良土壤工程分子生态学专题知识讲座第41页42⒌小哺乳动物适应低氧环境分子机制低氧环境低氧靶性基因高度表示功效蛋白表型高度表示诱导表示调整表示分子生态学专题知识讲座第42页43适应低氧环境功效蛋白类型主要功效蛋白类型血管内皮生长因子VEGF促红细胞生成素EPO葡萄糖转运子基因肌红蛋白神经红蛋白细胞红蛋白肿瘤抑制基因-转录因子p53分子生态学专题知识讲座第43页44§4生物种群分子生态学一、是分子生态学研究热点分子生态学自形成以来主要处理种群水平上生态学问题。种群分子生态学是近代生态学研究热点。分子生态学专题知识讲座第44页45二、种群分子生态学主要研究内容种群遗传多样性分析种群遗传分化基因流主要研究内容分析基因变异丰富度亚种群间遗传变异两种群间基因流动分子生态学专题知识讲座第45页46⒈种群遗传多样性分析46环境改变种群近交度评定种群遗传多样性评定确定种群生存适合度分子生态学专题知识讲座第46页47⒉种群遗传分化

亚种间遗传分化自然屏障距离隔离交配制度自然选择突变漂变分析亚种群间遗传差异与物种形成分子生态学专题知识讲座第47页48⒊基因流分析种群间基因流动改变确定种群内基因频率改变分子生态学专题知识讲座第48页49§5亲缘地理学一、定义亲缘地理学是研究控制亲缘谱系地理分布原理和过程一门科学。1987年，Avise等人在对动物mtDNA多样性研究中发觉不一样种群mtDNA谱系关系有显著地理分布格局，于是首次提出了亲缘地理学这一术语。分子生态学专题知识讲座第49页50二、亲缘地理学主要研究内容推测生物冰期避难所确定濒危物种有效保护单元推测近缘物种间分化时间探讨物种遗传多样性分布模式比较亲缘地理学主要研究内容分子生态学专题知识讲座第50页51⒈推测近缘物种间分化时间⑴推测近缘种或同一物种不一样种群间：亲缘关系基因流格局进化历史和动力⑵探讨物种形成与杂交等问题。分子生态学专题知识讲座第51页52⒉探讨物种遗传多样性分布模式细胞器基因组与核基因组比较研究了解种群进化历史和动态分析两类基因组描述出谱系探讨物种遗传多样性分布模式分子生态学专题知识讲座第52页53⒊比较亲缘地理学自然分布相同近缘种进行亲缘地理学研究分析它们是否含有相同进化历程分子生态学专题知识讲座第53页54三、亲缘地理学主要研究方法重建基因谱系巢式枝序分析分析种群在不一样地质年代所经历进化事件种群扩散基因流片断化物种形成