生态位构建对具有资源竞争物种的进化分布动态的影响

生态位构建是有机体通过自身活动、代谢等行为调节或影响其环境或其他生物有机体的过程,进而导致有机体在自然选择过程中产生不同的进化轨迹。已有研究结论是基于双位点种群遗传模型、基于个体模型以及及元胞自动机模拟模型得出的。目前分析物种进化入侵的常用方法之一是进化分布动态模型。通过引入该方法,着重研究了依特征调节的生态位构建作用对具有种内资源竞争的物种进化动态的影响。结果表明:依特征调节的生态位构建确实能够引起物种进化轨迹的明显改变。若生态位构建中心位于特征值较小的特征时,将减少进化分支,且相较于不存在生态位构建的情况而言,种群密度提高;与此相反,生态位构建中心为特征值较大的特征时,生态位构建维持进化多样性,尽管其破坏了原有进化的对称分布。这意味着生态位构建通过与环境长期的正反馈作用,使具有较强依赖的种群特征出现明显差异,分支数虽有减少,但显著提升了优势特征的种群密度,且物种进化分支数随着构建强度的增加而减少。强烈的种内竞争和较弱的生态位构建作用将有利于维持种群的进化多样性。     

克隆植物的表型可塑性与等级选择

表型可塑性是指生物个体生长发育过程中遭受不同环境条件作用时产生不同表型的能力。进化的发生有赖于自然选择对种群遗传可变性产生的效力以及各基因型的表型可塑性。有足够的证据说明表型可塑性的可遗传性,它实际上是进化改变的一个成分。一般通过优化模型、数量遗传模型和配子模型来研究表型可塑性的进化。植物的构型是相对固定的,并未完全抑制表型可塑性。克隆植物因其双构件性而具有更广泛的、具有重要生态适应意义的表型可塑性。构件性使克隆植物具有以分株为基本单位的等级结构,从而使克隆植物的表型选择也具有等级性。构件等级一般包含基株、克隆片段或分株系统以及分株3个典型水平。目前认为克隆植物的自然选择有两种模式,分别以等级选择模型和基因型选择模型表征。等级选择模型认为:不同的等级水平同时也是表型选择水平,环境对各水平具有作用,各水平之间也有相互作用,多重表型选择水平的净效应最终通过繁殖水平——分株传递到随后的世代中。基因型选择模型指出:克隆生长引起分株的遗传变异,并通过基株内分株间以及基株间的非随机交配引起种子库等位基因频率的改变,产生微进化。这两种选择模式均突出强调了分株水平在自然选择过程中的变异性以及在进化中的重要性,强调了克隆生长和种子繁殖对基株适合度的贡献。基因型选择模型包含等级选择模型的观点,是对等级选择模型的重要补充。克隆植物的表型可塑性表现在3个典型等级层次上,由于各层次对自然选择压力具有不同的反应,其表型变异程度一般表现出“分株层次>分株片段层次>基株层次”的等级性反应模式。很多证据表明,在构件有机体中构件具有最大的表型可塑性,植物的表型可塑性实际上是构件而非整个遗传个体的反应。这说明克隆植物的等级反应模式可能具有普适性。如果该反应模式同时还是构件等级中不同“个体”适应性可塑性反应的模式,那么可以预测:1)在克隆植物中,分株层次受到的自然选择强度也最大,并首先发生适应性可塑性变化,最终引起克隆植物微进化;2)由于较弱的有性繁殖能力,克隆植物在进化过程中的保守性可能大于非克隆植物。克隆植物等级反应模式的普适性亟待验证。     

MicroRNA对多细胞动物复杂性进化的影响

MicroRNA(miRNA)是一种长度约为22个碱基的非编码单链小分子RNA。作为一类重要的转录后基因表达调控因子,miRNA参与了广泛的生物学过程,如发育时程调控、细胞分化、凋亡、肿瘤以及病毒抵抗等。然而,除了在个体发生过程中的重要功能外,越来越多的研究表明,miRNA在系统发生中也扮演着关键的角色。基因表达模式的不同被广泛地认为是物种内和物种间表型差异的根源,动物物种间miRNA的保守性和多样性研究提示miRNA对物种间表型差异以及动物进化起着重要的作用。文章介绍了miRNA产生过程和作用机制,重点探讨了miRNA在动物进化过程中的作用,从miRNA的进化速度、miRNA表达的时空特异性、miRNA作用靶位点变异以及miRNA基因的扩增与丢失4个方面论述miRNA介导的基因调控网络对多细胞动物发育复杂性进化的影响,推测miRNA在多细胞动物进化过程中驱动了复杂性的增加。     

细菌比较基因组学和进化基因组学

通过比较不同细菌基因组间差异性与相似性,进而深入研究其分子机理,最终与其表型特征联系起来,是为比较基因组学;不同细菌经过长期进化,其基因组在结构与功能上存在着明显的分化,并构成表型进化的遗传基础,大量细菌全基因组测序的完成,细菌进化基因组学应运而生;以比较基因组学为研究手段,细菌进化基因组学可从基因组水平深入认识物种分化、生境适应、毒力进化、耐药性产生蔓延等表型进化过程。     

进化稳定对策

进化稳定对策（ESS）是对策论的核心概念,在进化生物学研究中有着非常重要的意义,该理论被认为是自Darwin以来进化论最重要的发展之一。阐释进化稳定对策基本理论的产生以及几种重要的进化稳定对策模型,并运用进化稳定对策理论解释一些生物现象。     

数量遗传学理论框架下的进化生态学研究：以动物模型的运用为例

目前,生态学家越来越关注深入的生物学问题,例如,1)理解生态和进化过程的互作和关系;2)种群中一个重要的表型特征,受遗传基因影响多大?即其可遗传程度,表示该性状的进化潜能;3)基因是怎样影响表型性状,及其对应的个体适合度以及种群动态?4)决定多个重要表型性状的基因之间关系和互作如何?随着生物统计软件尤其是线性混合模型的发展,结合经典数量遗传学的理论,发展出了针对上述问题的动物模型(Animal Model),使得我们可以对野外种群进行上述研究。本文首先介绍了经典数量遗传学的重要概念,随后在其理论框架下,举例介绍了动物模型的操作和使用,最后探讨和展望了利用数量遗传学方法进行进化生态学研究的前景。     

植物居群的基因流动态及其相关适应进化的研究进展

生物自然居群间的基因流不但可以阻止遗传分化以维持物种的完整性, 而且也能积极响应生物多样化的进程。理解与基因流相关的适应性进化及其内在机理将有助于我们更好地认识生物物种形成和多样化的原始动力以及真正原因。该文通过对植物种内和种间居群基因流动态进行讨论, 阐述了近年来有关植物基因流动态的一些重要理论观念和研究进展, 以期为相关领域动态及趋势研究提供参考。     

植物居群的基因流动态及其相关适应进化的研究进展

生物自然居群间的基因流不但可以阻止遗传分化以维持物种的完整性,而且也能积极响应生物多样化的进程。理解与基因流相关的适应性进化及其内在机理将有助于我们更好地认识生物物种形成和多样化的原始动力以及真正原因。该文通过对植物种内和种间居群基因流动态进行讨论,阐述了近年来有关植物基因流动态的一些重要理论观念和研究进展,以期为相关领域动态及趋势研究提供参考。     

胁迫环境中的进化拯救

生物种群面临致死环境胁迫时能够通过适应性进化摆脱灭绝的命运,这一过程称为进化拯救.进化拯救发生过程中,种群的基因型和表型性状的分布以及生态适合度会发生迅速且显著的改变.进化拯救的发生概率既取决于种群的特征,也受胁迫环境属性的影响;进化拯救发生的机会将随着遗传变异供应的增加和环境选择强度的降低而增加.本文梳理了影响进化拯救概率的主要生物和非生物因素.本文也介绍了有关群落水平进化拯救和自然界中进化拯救的研究进展;讨论了群落水平进化拯救不一定与单物种种群进化拯救具有相同规律的可能原因,强调了实验室研究中所发现的进化拯救也可能与自然界中的进化拯救不同.本文最后展望了进化拯救领域未来的发展方向.     

协同物种形成及其生物学意义

自达尔文与华莱士以来的每位生物学家都承认种间生态学作用对进化的意义。1964年,埃利希和雷文提出了协同进化理论。它反映了生态学相关的不同物种之间的相互作用引起的相互进化。这一理论引起了研究者的广泛重视。近年来,随着进化生态研究的深入发展,学者们对进化过程的生态机制以及生态特性与生态关系进化规律、种间生态学作用引起的物种形成有了进一步的认识。本文仅从协同物种形成的概念出发,对协同物种形成的生态机制以及生物学意义作一简要概述。协同物种形成的概念进化在本质上是一种生态过程,是生物与环境、生物与生物之间相互作用的结果。种群分化的生态机制和物种形成的本质在于对生存条件的逐步适应。按照协同进化理论,物种间的相互作用引起的协同适应     

鼠兔属两对“近缘种”的分子进化与环境变迁的关系

通过对６种鼠兔限制性内切酶图谱的分析,发现传统的形态学研究公认的两对近缘物种,即高原鼠兔与达乌尔鼠兔及甘肃鼠兔与藏鼠兔实际上来自两个不同的母系群。该结果提示这４种鼠兔两两间彼此形态的相似性可能因趋同进化所致。通过遗传距离计算的各物种分化的时间表明,鼠兔在晚上新世可能有一个快速进化时期。这与在地史上发生的相应的地质事件相吻合。     

细菌基因组进化的分子策略

论述了细菌基因组进化的 4个分子策略 :点突变 ,基因组内重排 ,基因水平转移 ,基因缺失。从经典的达尔文进化论角度探讨了细菌基因组进化与表型进化的关系。     

四照花亚属的nrDNA ITS致同进化不完全

四照花亚属(Cornus subg.Syncarpea)隶属于山茱萸科山茱萸属(Cornus),我国该亚属共有5种8亚种。为探讨四照花亚属nrDNA ITS序列的致同进化不完全现象及假基因产生的可能原因,分析了该亚属4种(每种1~2个居群)共21个个体的nrDNA ITS序列。结果表明,这些类群的nrDNA ITS存在多态性,通过分析这些nrDNA ITS克隆序列的G+C含量、5.8S保守基序和二级结构最小自由能,推测其可能存在假基因。系统发育研究结果显示所有nrDNA ITS序列分成5个分支,同一个体的不同拷贝被分别置于两个甚至多个分支中,且不同分支显示了不同种间关系。四照花亚属物种个体内部存在nrDNA ITS不完全致同进化,可能归咎于不完全的世系分选(incomplete lineage sorting)、种间杂交或多倍化等进化事件,从而导致基因组内nrITS区序列出现多态性,同时也导致难以通过外部形态来划分亚属内种间界限。     

适应性实验室进化在工业生产菌株选育中应用的进展

适应性实验室进化是一种在实验室里将微生物置于一定选择压力下,通过长期驯化,筛选获得具有特定表型突变菌株的方法.近年来,该方法通过改进特定进化条件和筛选策略,已广泛应用于筛选具有优良特性的工业生产菌株,如特定表型筛选、底物高效利用、目标产物合成及生长特性优化等工业微生物菌株选育.本文综述了适应性实验室进化技术在工业生产菌...     

果蝇中顺式调控序列的进化

顺式调控序列(cis-regularory sequences)是与基因表达调控相关、能够被调控因子特异性识别和结合的非编码DNA序列。顺式调控序列可以通过增减所含转录因子结合位点的数目,重构转录调控网络,以精准调控基因的时空表达模式,从而调控动物的生理和形态表型。顺式调控假说认为顺式调控序列进化是自然界丰富的动物表型进化的主要遗传机制。本文首先简述了顺式调控序列的结构和功能,然后重点讨论了近年来顺式调控序列进化调控果蝇表型进化如刚毛表型进化、色素沉积表型进化和胚胎发育方面的研究进展,阐释了顺式调控序列进化是动物表型进化的主要遗传机制之一。最后本文展望了顺式调控序列未来研究方向,例如应用功能基因组研究、开展ENCODE计划等,为进化发育生物学中顺式调控序列的研究提供了参考。     

基因及其顺式调控元件在动物表型进化中的作用

顺式调控假说是当前进化发育生物学中重要的理论之一, 该假说认为顺式调控元件的进化是调控外表性状进化的主要遗传机制。然而越来越多的实验结果表明, 仅靠顺式调控假说远不足以解释复杂的进化发育过程, 其他因素也会导致表型的进化, 如：与顺式调控元件相联基因的蛋白序列改变; 基因及染色体组复制; 蛋白结构域与顺式调控元件的灵活性等。文章回顾了近年来顺式调控元件以及与顺式调控元件相联基因的进化发育研究, 探讨了进化发育生物学研究的新方法与新思路。     

以发育模块重复征用和整合为基础的进化创新机制

进化新征的起源和分化是进化发育生物学研究的核心问题。通过对多细胞生物早期发育调控机制的比较分析,发现亲缘关系较远的生物所共有的一些形态特征受保守的发育调控程序调节（深同源性）。许多创新性状的发生是基于对预先存在的基因或发育调控模块的重复利用和整合。发育基因调控网络在结构和功能上高度模块化,因此不仅可以通过模块拆分和重复征用改变发育程式,而且也增强了调控网络自身的进化力。研究基因调控网络和发育系统的进化动态将有助于更深入地认识生物演化过程中创新性状发生和表型进化的分子机制。     

Mutator转座子及MULE在植物基因与基因组进化中的作用

Mutator（Mu）转座子是植物中已发现的转座最活跃的转座子,其高的转座频率及趋向于单拷贝功能基因转座的特性,使该转座子成为玉米功能基因克隆的主要方法.Mu转座子的同源类似因子广泛存在于被子植物基因组中,而且同一基因组中往往具有多种变异类型.它不仅具有其他DNA转座子在基因和基因组进化中的普遍作用,而且具有能够承载基因组内功能基因和基因片段的载体功能,这种载体Mu转座子（Pack-MuLEs）能够在基因组内移动众多的基因片段,从而对基因和基因组进化产生作用.Mu转座子的同源序列发生在水稻与狗尾草之间的水平转移提供了高等植物核基因水平转移的首个例证.对Mu转座子的了解促进了我们对动态基因组概念的认识.文章对Mutator转座子的发现、转座特征、基因标签应用等的研究进展进行了综述,对Mu转座子家族的同源序列进行了分类,讨论了该转座子在基因组进化中的作用,分析了应加强研究的问题.     

脊椎动物线粒体DNA的进化遗传学

近年来,在分子进化遗传学研究中又产生出一个新的生长点,这就是线粒体DNA(mtDNA)的进化遗传学研究。因为mtDNA结构简单,与拥有4×10~8到4×10~(11)个碱基对的多细胞动物的核基因组相比,比其最小者小25000倍;在不同物种间,mtDNA上的基因成分相对稳定,很少受到序列重排的影响;另一方面,mtDNA又具有广泛的种内和种间多态性,且为母性遗传,在亲缘关系相近的物种间其进化速度比核基因快,因而它为从分子水平上研究种群遗传学和进化遗传学提供了理想的研究对象。     

高阶相互作用对宿主-寄生群落动态的影响

物种间相互作用是影响生物群落稳定性和多样性的重要因素。基于Lotka-Volterra竞争模型,通过构建多宿主种群的种内和种间高阶相互作用模型,研究宿主种群的间接竞争效应对寄生群落动态的影响机制。为有效地揭示高阶作用对种群动态的影响,通过对比宿主-寄生群落的现象模型以及机制模型,利用机制模型产生的合理数据集对现象模型中高阶项的参数进行拟合,进而探讨了高阶相互作用在群落动态中的作用。结果显示,完整的高阶相互作用模型在描述多宿主-寄生系统的群落动态中表现最优,而直接相互作用模型对群落动态的描述相对较差,即同时考虑种间和种内的高阶相互作用模型更加符合机制模型所描述的群落动态。此外,种内高阶作用和种间高阶作用产生不对称效应,宿主间的种间高阶作用对群落产生的影响较种内高阶作用更为显著。该研究结果在一定意义上丰富了宿主-寄生生物群落的稳定性研究,为理解物种间相互作用的多样性研究提供了依据。