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1、第5章遺傳多樣性及其保護(hù)1.蘊(yùn)藏在地球上植物、動(dòng)物和微生物個(gè)體基因中的遺傳信息的總和（McNeely等，1990）；5.1遺傳多樣性的概念及研究意義5.1.1遺傳多樣性的概念2.種內(nèi)、種間表現(xiàn)在分子、細(xì)胞、個(gè)體三個(gè)水平的遺傳變異度（施立明，1990）；3.遺傳多樣性是指種內(nèi)基因的變化，包括同種顯著不同的群體間或同一群體內(nèi)的遺傳變異（世界資源研究所WRI，1992）；5.1.2遺傳多樣性的表現(xiàn)形式從本質(zhì)上說(shuō)，遺傳多樣性都是由于進(jìn)化過(guò)程中各種原因而引起的，發(fā)生在物種基因組分子中DNA排列順序的變化。遺
2、傳多樣性的表現(xiàn)形式是多樣的，具體為：1)表型水平上的個(gè)體外部形態(tài)上的差異，如豌豆種皮的顏色、雞冠的形狀、人類(lèi)的膚色等。2)表現(xiàn)在細(xì)胞水平上的染色體倍性、數(shù)目、核型及帶型的差異，如多倍體、單倍體等。3)生理、生化水平上，如光合作用的途徑和強(qiáng)弱、酶活性的高低以及等位酶譜帶的差異等。4)分子水平上的DNA序列的變化。值得注意的是，遺傳多樣性是僅指那些可遺傳的變異，那些由于發(fā)育或環(huán)境條件改變所引起的表型或生理代謝途徑的改變應(yīng)排除在遺傳多樣性范疇之外。5.1.3遺傳多樣性的研究意義1.群體的遺傳結(jié)構(gòu)可以反映
3、物種的進(jìn)化歷史。例如：按照對(duì)來(lái)自8個(gè)山系的12只大熊貓的遺傳多樣性研究結(jié)果推測(cè)，在晚更新世氣候劇變而導(dǎo)致動(dòng)物大量死亡以至滅絕，大熊貓可能僅有少量個(gè)體存活，由于發(fā)生近親繁殖而造成了遺傳多樣性的貧乏。5.1.3遺傳多樣性的研究意義2．探討物種瀕危機(jī)制，制定科學(xué)合理的保護(hù)策略。例如：對(duì)珍稀瀕危植物天目木蘭的遺傳多樣性的研究表明，遺傳多樣性低是導(dǎo)致它瀕危的主要原因之一。5.1.3遺傳多樣性的研究意義3．為種質(zhì)資源的保存及取樣策略的設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。保護(hù)一個(gè)物種，特別是珍稀瀕危物種，不管是就地保護(hù)還是遷地保
4、護(hù)，都要考慮保存一定的個(gè)體數(shù)量和較高的遺傳變異水平。取樣策略(samplingstrategy)的問(wèn)題最早產(chǎn)生于種質(zhì)資源的野外采集和保護(hù)。目前，在物種保護(hù)的實(shí)際工作以及科學(xué)研究中，均遵循取樣策略的原則。取樣方案中，通常必須考慮3個(gè)主要因素：①每個(gè)種群采集的個(gè)體數(shù)或種子數(shù)；②取樣種群的數(shù)目；③這些取樣種群在該物種分布區(qū)內(nèi)的分布。遺傳多樣性的科研價(jià)值與意義——以箭竹種子保存為例背景簡(jiǎn)介：2003年，四川片口自然保護(hù)區(qū)海拔2700m以上的箭竹開(kāi)花枯死，嚴(yán)重影響到大熊貓的食物需求。問(wèn)題：如果開(kāi)花后第二年氣
5、候惡劣，如何避免箭竹種子因不能按時(shí)發(fā)育而出現(xiàn)種群滅絕？從而影響大熊貓的生存？設(shè)想1：通過(guò)遺傳學(xué)方法解析箭竹開(kāi)花的機(jī)制，從而有針對(duì)性地避免箭竹開(kāi)花;設(shè)想2：利用現(xiàn)有轉(zhuǎn)基因技術(shù)，改善箭竹的遺傳特性；設(shè)想3：將部分箭竹種子保存于種子庫(kù)，從而保存其遺傳基因，在條件成熟的情況下進(jìn)行播種……5.2遺傳多樣性的來(lái)源遺傳和變異是生物的主要特征之一。沒(méi)有遺傳，物種就不能保持性狀的相對(duì)穩(wěn)定，變異不可能得到積累，也不可能產(chǎn)生多樣性。而物種的穩(wěn)定性則是相對(duì)的，沒(méi)有變異，僅憑遺傳帶來(lái)的簡(jiǎn)單重復(fù)，就不可能有新的性狀和新物種的
6、產(chǎn)生，生物就失去了進(jìn)化的動(dòng)力和原材料。新的變異可以看作是變異積累的結(jié)果。自然選擇可使大量與環(huán)境不適應(yīng)和有嚴(yán)重缺陷的突變體被淘汰出群體；相反，那些適應(yīng)選擇的突變，則由于能增加生存及繁殖能力而被得以積累和保留；另外的一些中性突變則隨概率被整合到種群的基因庫(kù)中。種內(nèi)遺傳變異的來(lái)源主要有遺傳重組、染色體畸變和基因突變。5.2.1遺傳重組遺傳重組(geneticrecombination)是生物界有性生殖物種普遍存在的遺傳現(xiàn)象。即通過(guò)有性生殖過(guò)程將群體中不同個(gè)體具有的變異進(jìn)行重新組合，形成新的變異的過(guò)程。雌
7、雄配子隨機(jī)結(jié)合完成受精過(guò)程，組成了具有不同遺傳特征的合子。由于所形成配子的多樣性以及配子結(jié)合的隨機(jī)性，這種方式所形成的合子發(fā)育成的新個(gè)體的遺傳組成與其親代及所有同種生物其他個(gè)體之間產(chǎn)生差異，這是一個(gè)非常重要的遺傳現(xiàn)象。作為遺傳物質(zhì)的載體——染色體在這個(gè)過(guò)程中有兩種變化形式：一種是DNA分子間沒(méi)有發(fā)生物理交換；另一種是發(fā)生了物理交換，使遺傳物質(zhì)產(chǎn)生了新的排列和組合。5.2.2染色體畸變每種生物的染色體數(shù)目是相對(duì)恒定的，都含有一套以上的基本染色體組(genome)。構(gòu)成染色體組的若干個(gè)染色體在結(jié)構(gòu)和功
8、能上各有差別，但又相互協(xié)調(diào)、共同控制著生物的生長(zhǎng)和發(fā)育。染色體結(jié)構(gòu)、數(shù)目的穩(wěn)定是保證物種遺傳穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。然而，染色體的穩(wěn)定性也是相對(duì)的，生物體內(nèi)外環(huán)境條件的影響有可能引起種內(nèi)染色體結(jié)構(gòu)、數(shù)目的變化。遺傳學(xué)上將染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目的改變稱為染色體畸變。染色體畸變分為結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異。結(jié)構(gòu)變異包括缺失、重復(fù)、倒位和易位，它們都是由于染色體斷裂而引起的。5.2.3基因突變(genemutation)突變(mutation)是生物界較為普遍的一種遺傳狀態(tài)，一切能夠通過(guò)復(fù)制而遺傳的DNA結(jié)構(gòu)
