甲基化敏感扩增多态性技术(MSAP)在生态学中的应用

DNA甲基化是生物体内最为重要的表观遗传修饰形式之一,在生态学上的应用越来越广泛。在收集、整理生态表观遗传学相关文献的基础上,介绍了甲基化敏感扩增多态性技术(MSAP)的原理、优势与局限性及其在生态学上的应用和展望。MSAP因其应用广泛、操作简便等优点成为研究DNA甲基化水平的有力工具,特别是在探究生物体如何快速适应生境变化以及外来入侵生物如何突破遗传瓶颈等问题上。MSAP技术能够很好地揭示生物种群内部或种群之间的表观遗传差异,是对遗传多样性、遗传变异研究的有力补充。     

表观遗传变异在植物杂交与多倍化过程中的作用

杂交(hybridization)与多倍化(polyploidization)普遍存在于现存植物类群中,并对物种形成(speciation)与多样化(diversification)起到了重要作用。在以往的研究中,已有众多的学者分别从生态学、生理学与遗传学等角度对植物杂交与多倍化进行了广泛的探讨。本综述侧重于从进化生物学的角度探讨表观遗传变异在植物杂交与多倍化过程中所起到的作用,并基于在拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)和芸薹属物种(Brassica spp.)中已有的实例探讨表观遗传变异与表型革新(phenotypic novelty)的相关性。通过对已有研究的总结与展望,我们建议将进化表观遗传学研究扩展到自然群体和多个近缘物种间比较的水平,并同时需要改进从全基因组水平鉴定关键表观遗传变异的检测方法。     

基于高通量测序的植物群体基因组学研究进展

作为群体遗传学一种新的表现形式,群体基因组学是将基因组概念和技术与群体遗传学理论体系相结合,通过覆盖全基因组范围内的多态位点的分布式样推测位点特异性效应和全基因组效应,从而提升人们对微进化的理解。近年来,随着第二代高通量测序技术的出现和改进,完成基因组测序的植物种类迅速增加,大规模的重测序也随之开展。与此同时,在一些尚未完成基因组测序的植物物种中,也开展了一些平行测序。这些重测序和平行测序极大地促进了群体基因组学的发展,加深了人们对相关植物种群在基因组水平上的遗传多样性、连锁不平衡水平、选择作用、群体历史及复杂性状的分子机理等群体基因组学方面的认识。本文简要介绍了群体基因组学的概念、研究方法等,重点综述了基于高通量测序的植物群体基因组学的研究动态,展望了植物群体基因组学的发展前景并讨论了存在的问题,以期为相关研究提供借鉴和参考。     

中国濒危兽类保护遗传学研究进展与展望

我国是全球生物多样性大国,拥有包括大熊猫、金丝猴、华南虎、麋鹿、白鱀豚等特有物种和旗舰物种在内的丰富兽类资源。近几十年来,土地利用模式转变、盗猎、环境污染、气候变化等因素使许多兽类物种面临生存威胁,导致物种遗传多样性丧失。而遗传多样性是生物多样性的基本组成部分,决定了物种和种群能否长期生存。保护遗传学作为保护生物学的一大分支学科,旨在通过遗传学分析探明种群遗传变异和物种濒危的遗传学机制。近40年来,随着研究手段和技术的不断发展,我国兽类保护遗传学在遗传多样性和近交水平评估、景观遗传学、生态遗传学和圈养种群遗传管理等方面都取得了重要成果。然而,未来人类社会发展可能为濒危兽类带来的威胁依然存在,高通量测序等新技术的进一步发展则能够帮助我们更加深入地了解濒危物种和种群遗传适应与濒危机制,从而实现对濒危兽类的有效管理与保护。     

野生动物种群DNA甲基化进展分析

DNA甲基化通常是指胞嘧啶第5位碳原子和甲基基团的共价结合,可调节基因表达程度,参与有机体的重要生命过程,是目前研究最为透彻的表观遗传过程之一。环境变化可以诱导DNA甲基化的变异,这可能是有机体适应新环境的有效途径之一。研究表明,在不同环境下生存的野生动物,其种群内和种群间均存在显著的DNA甲基化差异;同时,相对于遗传多态性水平,野生动物具有更高的表观遗传多态性水平,表明至少有一部分的表观遗传变异独立于遗传变异,这是DNA甲基化具备潜在进化作用的一个先决条件。DNA甲基化变异可能促进了野生动物种群表型多样化,且一些变异的DNA甲基化模式和水平可跨代遗传,可使其快速适应新环境,有助于种群的扩散和进化。这些研究有助于深入理解野生动物种群中非遗传分歧诱导的一些可遗传的表型现象,洞察野生动物种群环境适应性的表观遗传机制,以及DNA甲基化在物种进化中具有的潜在作用,同时我们也对野生动物种群DNA甲基化研究工作的不足进行了探讨和展望,为野生动物种群的表观遗传研究提供理论依据。     

植物景观遗传学研究进展

植物景观遗传学是新兴的景观遗传学交叉学科的一个重要研究方向。目前植物景观遗传学的研究虽落后于动物,但其在生物多样性保护方面具有的巨大潜力不可忽视。从景观特征对遗传结构、环境因素对适应性遗传变异影响两个方面,系统综述了近十年来国际上植物景观遗传学的研究焦点和研究进展,比较了植物景观遗传学与动物景观遗传学研究在研究设计和研究方法上的异同,并基于将来植物景观遗传学由对空间遗传结构的描述发展为对景观遗传效应的量化分析及预测的发展框架,具体针对目前景观特征与遗传结构研究设计的系统性差、遗传结构与景观格局在时间上的误配、适应性位点与环境变量的模糊匹配、中性遗传变异与适应性遗传变异研究的分隔、景观与遗传关系分析方法的局限等五个方面提出了研究对策。     

多倍体植物的表观遗传现象

表观遗传现象是指基因表达发生改变但不涉及DNA序列的变化, 它存在于许多植物的多倍体化过程中,而且能够在代与代之间传递。表观遗传变异包括基因沉默、DNA甲基化、核仁显性、休眠转座子激活和基因组印记等方面。这种现象可能是由于基因组间的相互作用直接诱发基因沉默或基因表达改变所致;也可能由DNA甲基化之外的组蛋白编码的改变引起;或者与甲基化不足、染色质重组或转座子激活等有关。表观遗传变异在提高基因表达的多样性,引起遗传学和细胞学上的二倍化,以及促进基因组间的相互协调等方面起着重要作用。文章综述了植物多倍体化过程中的表观遗传现象及其在多倍体植物基因组进化中的作用,并在此基础上提出了今后在这方面的研究途径。     

牦牛分子遗传多样性研究进展

遗传多样性研究可有效地揭示牦牛的遗传变异, 是牦牛群体遗传学研究的主要内容之一。自20世纪70年代以来, 人们已对牦牛的体形外貌特征、染色体核型(带型)、生理生化特性和DNA序列变异等进行了较为深入地研究。随着分子遗传学和DNA测序技术的迅猛发展, 近年来的研究主要集中在牦牛的分子遗传多样性。文章对近15年来牦牛mtDNA和核基因组分子标记及侯选基因多样性的研究现状进行了综述, 对前景进行展望, 以期为牦牛群体基因组学等研究提供依据。     

不仅仅是遗传多样性:植物保护遗传学进展

保护遗传学研究的是影响物种灭绝的遗传因素以及濒危物种的遗传管理, 以降低物种的灭绝风险。本文从遗传多样性本身及其对生态系统的影响两个方面介绍了植物保护遗传学的最新进展。根据遗传标记的功能, 保护遗传学研究可分为选择中性遗传变异研究和适应性遗传变异两个方面。对于目前主要采用的选择中性遗传标记研究, 本文着重介绍了以下方面的最新进展: (1)利用遗传标记进行个体、物种或遗传单元的鉴定, 从而有效地设计保护策略, 避免在迁地保护中混淆物种, 提高保护效率; (2)应重视由于物种自身生殖、扩散等原因造成的隐性瓶颈效应。由于选择中性遗传标记并不能准确反映物种的适应性遗传基础, 从适应性遗传变异角度研究濒危物种的进化潜力已成为保护遗传学的研究前沿。大部分相关研究还集中在利用基因组扫描检测受选择的位点, 而对功能基因的适应性研究还比较少。景观遗传学旨在解释景观和生境影响下的种群间基因流和遗传多样性格局, 这方面研究将会促进我们更多了解种群基因流的地理限制因子和不同景观基质下的种群遗传差异。遗传多样性作为物种的一种属性亦可在一定程度上反馈, 并影响生态系统。这提示我们不仅仅是濒危物种, 常见物种的遗传多样性及其保护亦很重要。最后, 我们从4个方面对保护遗传学研究进行了展望, 包括应加强将生态系统各环节联系起来研究遗传多样性, 在技术手段上利用多态性更丰富的分子标记, 同时强调了对常见物种保护遗传学研究的重要性, 并初步分析了我国保护遗传学研究与国际水平的差距, 建议加强种群遗传学和进化生物学基础理论的学习。     

西昌华吸鳅的微卫星引物筛选及赤水河四个地理种群的遗传多样性分析

采用高通量测序法对西昌华吸鳅(Sinogastromyzon sichangensis)基因组进行随机测序并筛选出符合条件的微卫星位点, 设计可用于PCR扩增的引物, 筛选出29对具有多态性的引物, 平均等位基因数为14.5, 观测杂合度(H_o)和期望杂合度(H_e)分别为0.620和0.882, 多态信息含量(PIC)为0.859。选取其中多态性较高的20对引物在赤水河及其支流的4个地理种群中进行扩增, 分析不同地理种群的遗传多样性和种群分化情况。结果表明, 赤水镇种群观测杂合度最高(0.669), 茅台镇种群观测杂合度最低(0.520); 习水河多态信息含量最高(0.868), 茅台镇种群多态信息含量最低(0.841)。赤水河干流的几个种群未出现显著分化, 而习水河种群与其他3个种群的遗传分化程度较高。AMOVA分析显示遗传变异主要发生在群体内, 群体间遗传变异仅占3.33%, 群体内遗传变异占96.67%。种群遗传结构分析表明, 赤水河干流整体遗传背景趋于一致, 而习水河种群则单独聚为一个亚类群。研究为西昌华吸鳅的资源保护和种群遗传学研究提供了基础资料。     

四川省小麦条锈菌群体遗传多样性的SSR分析

利用TP-M13-SSR自动荧光检测技术,对四川省小麦条锈菌群体遗传多样性水平进行了分析。研究结果表明,四川省小麦条锈菌群体遗传多样性比较丰富,地区之间存在明显的差异,川西北和四川盆地的种群遗传多样性相对较高,而四川西南部和四川东南部的种群遗传多样性较低。四川小麦条锈菌群体存在一定的遗传分化,地区间的遗传变异仅占14.92%,群体间的遗传变异占总变异的23.06%,群体内遗传变异占60.02%,遗传变异主要存在于群体内部。基因流和共享基因型从分子水平证实了四川小麦条锈菌在地区间的传播,且川西北和四川盆地之间的菌源交流最为广泛。     

珙桐种质资源保存样本策略的研究

珙桐 (Davidiainvolucrata) 是我国特有的珙桐科单型属植物, 起源古老, 是第三纪热带植物区系的孑遗种, 被列为国家一级保护植物。利用RAPD技术, 通过 11个多态引物对 5个天然珙桐种群的遗传多样性、种群内和种群间的遗传变异进行了研究。结果表明 :珙桐天然种群具有丰富的遗传多样性, 但群体间的差异明显, 2 6 %的遗传变异存在于群体间。研究将珙桐划分为东南部和西北部两大种源区。通过对珙桐群体间及群体内的聚类分析, 结合遗传标记的捕获曲线研究提出了珙桐种质资源保存的样本策略。原地保存可以选择甘肃文县、四川峨眉山和贵州梵净山 3个种群作为保存对象, 每个群体保存面积 3hm2 以上 ;异地保存应抽取甘肃文县、四川峨眉山、湖北神农架、贵州梵净山等 4个群体, 每个群体抽样 30个以上个体, 株间最小间距 30m以上, 共计保存 15 0个个体, 分别在东南部和西北部建立一个异地保存点。     

生态表观遗传学的研究进展

生态表观遗传学是一门利用表观遗传学的理论知识研究个体表型可塑性、生态互作和不同生境下种群分化、环境适应、物种进化等生态学现象的科学。目前,从分子层面阐明表观遗传机制的研究越来越多,但随着研究体系的逐渐扩大,研究者发现,环境的改变对表观遗传修饰同样发挥重要的作用。高通量测序技术的进步和数学模型的广泛应用为研究表观遗传学在生态环境与物种进化方面所起的作用提供了新的研究思路和方法。本综述回顾了近年来生态表观遗传学最新的实验研究和理论观点,并展望了生态表观遗传学未来的发展前景。     

中国麋鹿遗传多样性现状与保护对策

通过对麋鹿野生种群的绝灭过程、圈养历史、种群增长及遗传多样性状况的分析研究,认为麋鹿脱离野生种群成为完全的圈养群体约有100多年的历史,捕猎和栖息地丧失是其绝灭的根本原因。麋鹿最初引入欧洲时曾经历了严重的近交衰退阶段,目前其耐受近交的能力显著增强。截至1994年我国麋鹿已达近500只,其遗传变异量约为其野生种群的70%。在我国重建麋鹿自然种群不仅完全可能,而且也只有如此才能使麋鹿在自然中进化并丰富其受损的遗传多样性。     

论克隆植物的遗传多样性

概述了克隆植物的类型与特点,对克隆植物的遗传多样性及其遗传结构的一些 特点进行了综述,并讨论了克隆植物遗传变异的来源。总体而言,克隆植物拥有比早期推测大得多的遗传变异,虽然克隆种与其近缘有性繁殖种相比,遗传多样性较低,但广泛的遗传单态性却很罕见。克隆植物种群的遗传结构有所改变,广布基因型很少,大多数基因型仅分布于某一种群之内,种群间基因型多态性存在广泛的变异。不同克隆植物之间遗传多样性相差很大,遗传结构也有巨大差异。说明除生殖模式外,其他的一些因素,如地理分布范围、生境特点,散布方式和种群历史等都对克隆植物遗传多样性有重要影响。     

论克隆植物的遗传多样性

概述了克隆植物的类型与特点 ,对克隆植物的遗传多样性及其遗传结构的一些特点进行了综述 ,并讨论了克隆植物遗传变异的来源。总体而言 ,克隆植物拥有比早期推测大得多的遗传变异 ,虽然克隆种与其近缘有性繁殖种相比 ,遗传多样性较低 ,但广泛的遗传单态性却很罕见。克隆植物种群的遗传结构有所改变 ,广布基因型很少 ,大多数基因型仅分布于某一种群之内 ,种群间基因型多态性存在广泛的变异。不同克隆植物之间遗传多样性相差很大 ,遗传结构也有巨大差异。说明除生殖模式外 ,其他的一些因素 ,如地理分布范围、生境特点 ,散布方式和种群历史等都对克隆植物遗传多样性有重要影响。     

植物保护遗传学研究进展

保护遗传学是过用遗传学的原理和研究手段,以生物多样性尤其是遗传多样性的研究和保护为核心的一门新兴学科,近几十年来,遗传学研究在生物多样性保护的理论和实践中发挥着越来越重要的作用。本文简要回顾了保护遗传学的发展历史,研究方向和涉及的概念,着重介绍了植物保护遗传学研究所取得的一些进展,包括植物系统发育重建和保护单元的确定,遗传多样性与物种和群体适应性之间的关系,群体遗传结构与保护策略的制定以及植物遗传资源的鉴定和利用等方面的内容,并强调保护遗传学研究是未来生物多样性和保护生物学研究中一个亟待加强的研究领域。     

表观遗传变异及其在作物改良中的应用

天然植物群体中存在着大量的遗传变异, 包括遗传物质改变和表观遗传变异, 它们是物种赖以生存和进化的源泉。表观遗传变异不涉及DNA序列的改变或者蛋白表达的变化, 但可以通过有丝分裂和(或)减数分裂实现世代间的稳定遗传。文章主要从表观遗传变异的重要来源--植物远缘杂交及多倍体化、环境中各种生物和非生物胁迫两方面, 总结了表观遗传在作物改良中的应用, 分析了它的局限性和存在的问题, 并且提出了相应的解决方法。     

单核苷酸多态性在林木中的研究进展

摘要: 单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphisms, SNPs)是许多生物体最丰富的遗传变异形式。林木是重要的植物类群和陆地植物生态系统的重要组成部分, SNP作为新的分子标记已应用于松、杨、黄杉、桉和云杉等属的多个树种的遗传育种学研究, 获得了包括核苷酸多样性、连锁不平衡及群体结构等相关的遗传信息, 这些研究主要建立在对候选基因序列进行测序分析的基础上。基于SNP的关联遗传学分析或连锁不平衡(Linkage disequilibrium, LD)作图, 已成为研究林木复杂数量性状的理想工具, 对桉树和火炬松的关联遗传学研究发现, 多个基因内的SNP位点与不同的木材性状相关联。利用SNP标记对林木遗传参数的估算从不同程度上揭示了林木群体进化规律及其生态学意义。SNP标记在林木中应用的不断深入, 必将极大地推动林木遗传育种学研究的发展。     

大仓鼠年龄组及性别群体的遗传多样性

本文应用随机扩增多态性DNA (RAPD) 技术, 采用多态位点率、Shannon 信息多样性指数和Nei 遗传多样性指数作为种群遗传变异的指标, 研究了1998 和1999 年大仓鼠种群性别群体和年龄组群体的遗传多样性。主要的结论是: 性别群体间遗传分化较小, 年龄组群体间分化较大; 年龄组相距越大, 遗传分化也就越大; 幼年组的遗传多样性高于老龄组的遗传多样性; 1999 年秋季种群的年龄组遗传分化和差异要比1998 年四季种群更为明显。大仓鼠不同年龄组群体间的遗传分化支持遗传结构由于受时空上的选择压力而产生变异和适应性观点。大仓鼠幼体的遗传多样性比成体和老体的较高, 这一结果倾向于支持Ford 的假说, 说明种群繁殖出的幼体遗传多样性高, 其中有遗传质量好的, 也有遗传质量差的,但在生存过程中, 随着选择压力的作用, 种群趋于适应, 与环境不相适应的类型遭到淘汰,低质的幼体由于自然选择压力的增加而从种群中消失, 致使成年和老年群体多态性逐渐降低。