浅析环境特征对遗传多样性与物种多样性的平行效应

遗传多样性与物种多样性是生物多样性的两个基本层次。近年来的研究表明,环境特征可能对种群遗传多样性与群落物种多样性产生平行效应。本文对遗传多样性与物种多样性关联模型中环境特征对遗传多样性与物种多样性的平行效应部分进行了具体化介绍。基于群落形成的四个基本过程,即突变与物种形成、选择、漂变和扩散,探讨了环境特征对遗传多样性与物种多样性产生平行效应的理论基础。在全球变化的大背景下,研究环境特征对遗传多样性与物种多样性的平行效应及这两个维度多样性对全球变化响应的异同具有重要的生态学与保护生物学意义。然而,目前大多数生物多样性研究仍然只基于物种多样性一个维度,在同一系统中同时对遗传多样性与物种多样性进行整合研究的工作仍然较少。希望通过本文的总结与讨论,能对国内遗传多样性与物种多样性整合研究起到参考与促进作用。     

植物群落物种多样性研究综述

物种多样性是生物多样性在物种水平上的表现形式 ,包括两方面的含义 ,一是指一定区域内物种的总和 ,主要从分类学、系统学和生物地理学角度对一个区域内物种的状况进行研究 ,也称区域物种多样性 ;二是指生态学方面物种分布的均匀程度 ,常常是从群落组织水平上进行研究 ,也称为生态多样性或群落多样性[1] 。本文所涉及物种多样性即为群落组织水平上的物种多样性。植物群落物种多样性的研究是其它多样性 (遗传多样性、生态系统多样性等 )的基础 ,有大量的研究成果相继报道 ,也有一些综述对植物群落物种多样性某一领域的研究进行总结。Ｍａｇｕ…     

基于生态位理论研究群落构建的方法进展

理解群落构建过程可以解释生物多样性格局的形成和维持,对于生物多样性保护起到关键作用。生态位理论是群落构建研究的核心框架之一。该理论认为群落构建是生物作用和非生物作用将区域物种库中的物种选入局域群落的确定过程。近年来,随着该领域受到的关注越来越多,研究者不但从物种、谱系或功能等生物多样性维度来研究群落构建,所使用的多样性指数、零模型算法和物种库界定方式等也多种多样。本文回顾了从生物多样性不同维度研究群落构建的优势与局限,总结了群落构建过程中构建零模型和界定物种库时需要注意的一些问题,介绍了部分群落构建研究的最新方法学进展和研究成果。最后,结合近年来的研究案例提出了对未来群落构建研究的一些建议。     

植物DNA条形码促进系统发育群落生态学发展

系统发育群落生态学是近年兴起的一个重要牛态学研究分支,它以群落生态学为基础并引入了系统发育的分析方法,全面动态地反映了群落中物种内和物种间的相互作用关系,揭示了群落格局形成的生态学过程,研究了生物多样性的形成及维持机制.巴拿马BCI(Barro Colorado Island)样地的成功例子说明,在固定样地进行长期的群落生态与系统发育研究切实可行且极具意义;DNA条形码的快速兴起对这一研究发挥着重要作用.本文先列举了群落生态与系统发育综合分析能解决的群落系统发育结构、群落生态位结构、生物地理学和性状进化等生态学问题;接着介绍了标准植物DNA条形码以及利用片段组合(rbcL+matK+trnH-psbA)进行快速物种识别和近缘种区分、精确群落系统发育关系的构建以及群落生态学研究;随后提出DNA条形码研究在类群水平上需注意两片段的条形码组合(matK+rbcL)在同属种鉴别能力上的不足,而在较大尺度群落水平上需对实验设计进行优化.DNA条形码将为探讨物种多样性及其维持机理、系统发育beta多样性以及群落水平上功能性状进化研究提供新的思路.     

DNA条形码分析方法研究进展

DNA条形码是一段短的、标准化的DNA序列,DNA条形码技术通过对DNA条形码序列分析实现物种的有效鉴定.随着生物DNA条形码序列的大量测定,DNA条形码分析方法得到迅速发展,推动了其在生物分子鉴定中的应用.2003年以来,DNA条形码技术已广泛应用于动物、植物和真菌等物种的鉴定,并有力地推动了生物分类学、生物多样性和生态学等学科的发展.本文在综述DNA条形码技术的基础上,总结了5类主要的DNA条形码分析方法,即基于遗传距离的分析、基于遗传相似度的分析、基于系统发育树的分析、基于序列特征的分析和基于统计分类法的分析,并进一步展望了DNA条形码技术的发展与应用.     

航空航天遥感在物种多样性研究与保护中的应用

人类活动导致全球范围内生物多样性丧失日趋严重。物种多样性是研究最为深入以及最贴近生物多样性管理的层次。物种多样性的研究往往受到多时空尺度生态过程的影响, 传统物种多样性调查方法受到人力物力影响, 局限性大, 物种多样性的研究与管理亟需整合不同来源的数据。遥感技术从传统的光学遥感阶段发展到不同平台、不同维度相结合的多源遥感阶段, 并逐渐进入以高空间分辨率和高光谱为特征、以激光雷达为前沿发展方向的综合遥感阶段。遥感技术因为其监测范围广、能监测人迹罕至地区以及长期可重复等特性, 为研究不同时空尺度的生态学科学问题提供了更新更优的研究手段。本文围绕种群动态、种间关系与群落多样性、功能属性及功能多样性以及生物多样性保护管理等生物多样性研究热点问题, 系统地论述了航空航天遥感技术在物种多样性研究与保护领域的应用, 总结了航空航天遥感技术在研究与物种多样性有关的主要生态学问题中的机遇与挑战。我们认为航空航天遥感技术利用多光谱甚至高光谱与激光技术从空中监测物种多样性, 从不同视角、基于不同光源提供了物种多样性不同侧面的信息, 能够减小地面调查强度, 在大范围和边远地区的物种多样性调查研究中有着至关重要的作用。依据光谱特性的物种判别以及依据激光雷达的三维结构量测将促进生物多样性的研究与管理, 加强遥感学家和生物多样性研究者的沟通交流将有助于促进不同时空尺度的生物多样性与遥感技术的结合。     

植物边缘种群遗传多样性研究进展

边缘种群指地理分布边缘可检测到的一定数量的同种个体集合, 准确评价其遗传多样性对于理解第四纪冰期后气候变化对物种边缘扩展或收缩、遗传资源保护与利用以及物种形成等有重要意义。该文探讨了维持植物边缘种群遗传多样性的进化机制, 分析交配系统对物种边缘及其遗传多样性的影响, 比较了边缘与中心种群遗传多样性的差异及其形成的生态与进化过程, 并探讨了边缘种群遗传多样性与其所在的群落物种多样性的关系及理论基础。该文提出今后研究的重点是应用全基因组序列或转录组基因序列研究前缘-后缘种群之间或边缘-中心种群之间的适应性差异, 边缘种群与所在群落其他物种之间相互作用的分子机制, 深入解析边缘种群对环境的适应及边缘种群遗传多样性与群落物种多样性关系的生态与进化过程。     

植物边缘种群遗传多样性研究进展

边缘种群指地理分布边缘可检测到的一定数量的同种个体集合,准确评价其遗传多样性对于理解第四纪冰期后气候变化对物种边缘扩展或收缩、遗传资源保护与利用以及物种形成等有重要意义。该文探讨了维持植物边缘种群遗传多样性的进化机制,分析交配系统对物种边缘及其遗传多样性的影响,比较了边缘与中心种群遗传多样性的差异及其形成的生态与进化过程,并探讨了边缘种群遗传多样性与其所在的群落物种多样性的关系及理论基础。该文提出今后研究的重点是应用全基因组序列或转录组基因序列研究前缘-后缘种群之间或边缘-中心种群之间的适应性差异,边缘种群与所在群落其他物种之间相互作用的分子机制,深入解析边缘种群对环境的适应及边缘种群遗传多样性与群落物种多样性关系的生态与进化过程。     

遗传多样性概述

遗传多样性作为生物多样性的重要组成部分,是物种多样性、生态系统多样性和景观多样性的基础。随着研究方法和实验技术的发展,遗传多样性研究从形态学水平、细胞学（染色体）水平、生理生化水平逐渐发展到分子水平。形态标记、细胞学标记、等位酶分析、DNA多态性分析等方法,为我们研究遗传多样性提供了有效的工具。特别是DNA多态性分析是一种更为直接而有效的方法。     

环境DNA metabarcoding及其在生态学研究中的应用

环境DNA metabarcoding(eDNA metabarcoding)是指利用环境样本(如土壤、水、粪便等)中分离的DNA进行高通量的多个物种(或高级分类单元)鉴定的方法。近年来,该方法引起了学者的广泛关注,逐渐应用于生物多样性研究、水生生物监测、珍稀濒危物种和外来入侵物种检测等生态学领域。介绍环境DNA metabarcoding的含义和研究方法;重点介绍环境DNA metabarcoding在物种监测、生物多样性研究和食性分析等生态学领域中的应用;总结环境DNA metabarcoding应用于生态学研究领域面临的挑战并对该方法的发展进行展望。     

分子生物学方法在微生物多样性研究中的应用

微生物多样性是生物多样性的重要组成部分。由于微生物和大生物（动、植物）相比,存在着多种显著差异,因此其多样性,保护及利用也有所不同,尤其是研究方法亟待完善,提高。近年来,分子生物学方法广泛用于微生物多样性的研究并取得了一系列研究成果。本文从四个方面加以介绍：１）微生物总ＤＮＡ制备及其遗传多样性检测方法;２）１６ＳｒＲＮＡ基因序列研究;３）核酸杂交分析技术;４）ＤＮＡ动力学的研究。今后的发展趋势是加     

杨属遗传多样性研究进展

 生物多样性的研究和保护是目前全世界普遍关注的问题,其中研究较多的是遗传多样性、物种多样性及生态系统多样性,遗传多样性作为生物多样性的重要组成部分,是生态系统多样性和物种多样性的基础方面。杨树是世界各国普遍种植的木本植物,研究其遗传多样性具有重要的理论和实践意义,国内外都开展了广泛研究。本文综述了杨属(Populus)植物的派、种及无性系等在表型、染色体、蛋白质及DNA水平的遗传多样性的研究进展。其表型多样性主要体现在不同水平上的种群大小、形态特征、物候期、材性以及对生物或非生物逆境的抗性等方面;在杨属植物中已发现有天然的三倍体及三倍体/非整倍体的杂交种存在;蛋白质的多态性主要集中于同工酶的研究,用于不同杨属植物的遗传差异,无性系或品种的特征、分化和遗传研究;DNA多态性是研究最多的,RFLP、RAPD、AFLP和SSR等分子标记已广泛用于杨属的遗传多样性研究中,根据不同的研究目的所选择的DNA（nDNA, cpDNA或mtDNA）也不同。并根据国内的研究现状,提出了几点建议。     

新一代测序技术的研究进展

大规模DNA测序技术是揭秘人类和其它生物遗传密码的重要技术,在分子生物学和基础医学领域有广泛应用。第二代测序技术的出现使DNA测序的通量大幅提高,测序的成本大幅下降,原来只有在大型测序中心才能完成的测序任务现在已经可以在更多的实验室展开。但是,早期的第二代测序技术仍然存在诸如文库构建过程复杂、测序成本依然较高等缺点。为了克服上述缺点,近三年发展了几种新的第二代和第三代测序技术,这些技术不仅继承了早期第二代测序技术通量高的优点,而且在文库构建等方面取得了重要突破,进一步简化了测序操作,降低了测序成本,缩短了测序时间。本文就几种最新的大规模测序技术的原理、特点与发展趋势进行简要介绍。     

Perspectives of DNA microarray and next-generation DNA sequencing technologies

DNA microarray and next-generation DNA sequencing technologies are important tools for high-throughput genome research, in revealing both the structural and functional characteristics of genomes. In the past decade the DNA microarray technologies have been widely applied in the studies of functional genomics, systems biology and pharmacogenomics. The next-generation DNA sequencing method was first introduced by the 454 Company in 2003, immediately followed by the establishment of the Solexa and Solid techniques by other biotech companies. Though it has not been long since the first emergence of this technology, with the fast and impressive improvement, the application of this technology has extended to almost all fields of genomics research, as a rival challenging the existing DNA microarray technology. This paper briefly reviews the working principles of these two technologies as well as their application and perspectives in genome research. Supported by the National High-Tech Research Program of China (Grant No.2006AA020704) and Shanghai Science and Technology Commission (Grant No. 05DZ22201)     

构建基于磁珠微流控芯片的iFlora遗传信息高效获取系统

磁珠以其比表面积大、易与生物分子耦联、操控方便等优点,在生命科学中得到了广泛应用。随着微机电系统（MicroElectroMechanicalSystems,MEMS）技术的发展,将磁珠应用到微流控芯片中构建磁珠微流控分析系统,为生物样品分离、检测提供了一种全新方法。新一代植物志iFlora融入现代DNA测序技术．应用高速发展的信息、网络技术及云计算分析平台,收集、整合和管理植物物种相关信息,以实现物种智能鉴定和数据提取,而包括DNA条形码在内的遗传信息及其获取技术在iFlora中的作用至关重要。本文重点概述了基于纳米磁珠的微流控芯片技术及其在分子生物学领域中的应用,提出构建基于纳米磁珠微流控芯片的iFlora遗传信息采集系统,在微芯片上完成从DNA提取到测序全过程,实现物种遗传信息的快速、高效获取。     

新一代植物志：iFlora

进入21世纪,随着分子生物学及计算机信息等技术的快速发展,人们认知自然的手段和方式发生了根本性的变化。在现有电子植物志（eFlora）的基础上,融入新一代测序技术、DNA条形码数据、地理信息数据和计算机信息技术等新元素的新一代植物志（iFlora）应运而生。iFlora是通过系列关键技术的集成和攻关,构建便捷、准确识别植物和掌握相关数字化信息的新一代植物志（或智能装备）,它将极大地促进植物分类学和系统发育、演化生物学、生态学、生物地理学和保护生物学等相关学科的发展,有效地服务于生物多样性保护和生物资源可持续利用、国家生态安全和社会公共教育等,并进一步提升公众对生物多样性的认识。iFlora的实施,将为培育和拓展物种识别圈（taxasphere）和生物文化圈（bioliterate world）做出应有的贡献,并可能成为引领国际植物学发展新的生长点。     

The Next-Generation Flora iFlora

The 21st century has witnessed a rapid development in technologies of molecular biology and computer informatics. Fundamental changes have taken place in means and methods in which humans take cognition of the world. Based on the currently available eFlora and combining this with elements of next generation sequencing techniques, DNA sequence data, geographical information system data and computer information technology, the next-generation Flora (iFlora) is bursting. Through a series of key technological innovations and integrations, the main objective of iFlora is to construct the next-generation Flora, which will fulfill the function of accurately and rapidly identifying species and acquiring species related digital information. iFlora will greatly advance the development of plant taxonomy, phylogenetics, evolutionary biology, ecology, biogeography, conservation biology and other related disciplines. Furthermore, iFlora will be a valuable tool for biodiversity conservation and sustainable utilization of biological resources, ecological security, public education and services, and will profoundly promote public understanding of biodiversity. The application of iFlora will tremendously nurture and boost the taxasphere and bioliterate world, and will be a new focal point that may reshape modern botany at the global and regional levels.     

高通量测序技术在线虫多样性研究中的应用

土壤线虫多样性是土壤生态学研究的热点之一, 然而对土壤线虫群落组成及多样性的研究通常受到分类学和方法学的限制。当前, 分子生物学技术的快速发展丰富了我们对土壤线虫多样性的认识, 但也存在一定的局限性。本文综述了常用分子生物学技术如变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)、末端限制性片段长度多态性分析(terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP)、实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR, qPCR)和高通量测序(high-throughput sequencing, HTS)技术近年来在线虫多样性研究中的应用, 重点从土壤线虫DNA提取方法、引物和数据库的选择、高通量测序技术和形态学鉴定结果的比较等方面阐述了高通量测序技术在线虫多样性研究中的优势与不足, 并提出选择合适的线虫DNA提取方法结合特定引物和数据库进行注释分析, 仍是今后使用高通量测序技术开展线虫多样性研究的重点。当研究目标是土壤线虫多样性时, 优先推荐富集线虫悬液提取DNA的方法, 因此, 研究人员应根据具体目标选择最优组合开展实验研究。     

化学调控剂对减轻水稻抽穗灌浆期阴害效应的综合评判

应用灰色关联选择受阴害水稻的主要受害指标,以层次分析法和模糊综合评判分析了化学调控剂对减轻水稻在抽穗灌浆期不同时段阴害的效应.结果表明,阴害危害的最大3个指标为结实率、净同化率和根系活性强度;在水稻抽穗后6～20d出现阴害时,喷施化学调控剂的增产效果最明显,隶属度达0.7869.