大熊猫演化保护生物学研究

研究珍稀濒危动物的演化历史、濒危机制及适应性演化对策,既是保护生物学研究的重大科学问题,也是国家生态文明建设和生物多样性可持续发展的重大需求.大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)是探讨物种濒危灭绝及适应性演化机制的理想模型.本研究团队率先将种群基因组学和宏基因组学等新技术引入大熊猫研究中,开拓了濒危动物种群基因组学与宏基因组学研究领域,系统阐明了大熊猫的种群历史、濒危原因、适应性演化机制与演化潜力等科学问题.以大熊猫为模型揭示了食性特化动物类群在食性转换和特化历程中如何在形态、行为、生理、遗传和肠道微生物等方面产生适应性演化的规律,积极推动了国家大熊猫放归和栖息地廊道建设工程的实施.     

中国濒危兽类保护基因组学和宏基因组学研究进展与展望

揭示濒危兽类的演化历史、濒危机制及适应性演化策略,是保护生物学关注的重大科学问题。近十几年来,高通量测序技术的不断发展以及多学科交叉融合,为揭示濒危物种的演化历史、遗传结构、适应性演化及其与肠道微生物的协同演化的分子机制提供了重要的技术支撑,由此产生了保护基因组学和保护宏基因组学两个分支学科,为野生动物尤其是濒危动物的保护生物学研究提供了新的方向与思路。本文综述了我国在保护基因组学和保护宏基因组学领域取得的重要进展,并展望未来的发展趋势,以期进一步推动我国濒危兽类保护生物学的发展。     

保护生物学——生物学的新分支

保护生物学是本世纪７０年代末形成的生物学的一个新的分支学科。其主要研究内容包括拯救珍衡濒危物种、野生动植物栖息地的保护及生物资源的持续利用等３个方面。本文简要介绍保护生物学形成的历史、探讨的问题、与生物学其他分支学科的关系。     

保护行为学: 正在兴起的保护生物学分支学科

过去的30年里, 人们利用动物行为的进化生物学方法来解决保护实践中遇到的问题, 行为学、行为生态学与保护生物学相结合, 产生了保护生物学的一个新分支学科--保护行为学。保护行为学的研究目的是: 从物种保护实践中发现环境对动物行为的影响以及行为的生态适应性, 并把动物行为学和行为生态学理论应用到物种保护实践中, 从而促进物种保护工作。目前全球有10%的物种濒临灭绝, 生物多样性保护日趋紧迫, 保护行为学的诞生为行为学和保护生物学研究带来了新的机遇, 也表明行为学家和保护生物学家正在担负起挽救濒危物种的使命。不久的将来, 保护行为学及其相关学科将更加繁荣。     

我国濒危哺乳动物保护生物学研究进展

本文简要论述了2010-1015年间,我国濒危哺乳动物（主要是食肉类、灵长类、有蹄类和鲸类) 保护生物学的研究进展,涉及进化保护生物学、保护生态学、保护行为学、保护生理学、保护遗传学、保护基因组学与宏基因组学和保护政策建议与实践等诸多领域。以大熊猫和金丝猴为代表的濒危动物保护生物学研究成绩显著。各项研究结果表明,大熊猫并非是一个已走到“进化尽头”的物种,仍具进化潜力。虽然大熊猫仍然面临栖息地破碎等环境问题,总的来看其种群数量在逐渐增长,栖息地面积在逐渐扩大,已走出困境并脱离“濒危”的状态,可降为“易危”。我国大熊猫的保护为世界生物多样性保护树立了成功的范例。根据国内研究进展和国际发展动态,该文还对未来保护生物学的研究提出了一些建议,包括加强长期定点监测与系统性的研究工作,加强新理论、新方法和新技术的研发及应用,加强宏微观研究手段的结合从机制上揭示科学问题,加强动物对食物、高原极端环境和水生生态环境的适应性进化分子机制的揭示,加强理论与实践相结合积极推动研究成果的应用,为濒危动物的有效保护保驾护航。     

保护生物学概要

保护生物学的形成是对生物危机的反应和生物科学迅速发展的结果。它是应用科学解决由于人类活动干扰或其它因素引起的物种、群落和生态系统出现的问题的新学科。其”目的是提供保护生物多样性的原理和工具“,其基础科学和应用科学的综合性交叉学科。系统学、生态学、生物地理学和种群生态学的原理和方法是保护生物学重要的理论和实践基础。     

《保护生物学原理》

<正>(蒋志刚、马克平主编)20世纪后期,保护生物学作为一门学科诞生并逐步走向成熟。1997年,中国出版了第一本《保护生物学》专著。十几年来,国际保护生物学有了很大的发展,中国科学家在这期间积累了大量研究成果和保护实践经验,因此,有必要对中国的保护生物学发展进行总结。2014年,中国科学院动物研究所蒋志刚研究员和中国科学院植物研究所马克平研究员主编的《保护生物学原理》一书,由科学出版社作为"中国科学院大学研究生教材"系列丛书出版。该书以如何防止物种灭绝为主线,结合中国实际,介绍了保护生物学的基本原理、学术思想和实践经验,吸收了学科的新思想、新观点、新理论和新方法,反映了保护生物学向保护科学演化的趋势。该书首先回顾了保护生物学的历史和现状,探讨了学科的结构与基本原理,总结了物     

保护生物学一新分支学科——保护遗传学

研究人类对生物多样性的影响以及防止物种灭绝是保护生物学的两个主要目的。随着环境日益恶化、分子遗传学的迅速发展以及保护生物学和分子遗传学的不为民相互渗透,和产生了一全新的分支学科－－保护遗传学。保护遗传学是保护生物学研究中的一个核心部分,主要研究濒危物种的遗传多样性和保护物种的进化潜力。目前保护遗传学已成为国际上的一个研究热点,但在我国才刚刚起步,为此,本文就保护,遗传学的产生和发展及其研究内容和意义作一简要介绍,以推动我国在该方面的研究。     

适应性演化的分子遗传机制：以高海拔适应为例

自达尔文时代起,解析适应性演化的机制一直是进化生物学和生态学领域研究最重要的科学问题之一。适应性演化通常指在自然选择驱动下,物种为提高适合度而演化出特定的表型。表型的适应表现在形态、生理生化、组织学、行为学等多个层级。随着分子生物学和测序技术的发展,越来越多的研究揭示了适应性复杂性状的遗传基础。研究适应性演化的分子遗传机制有助于理解塑造生物多样性的进化驱动力以及阐明基因型、表型和环境之间的关联关系。目前已有主效基因、超基因、多基因遗传、非编码区调控、重复序列调控、基因渐渗等多种假说可以解释适应性演化的遗传机制。高海拔极端环境的强选择压力极大地促进了物种表型和遗传适应的发生,对多组学数据的剖析为物种适应性演化提供了新的见解。本文对适应性演化的遗传机制、高海拔极端环境适应研究进展以及目前面临的主要挑战进行了综述,并对未来的发展趋势进行了展望,以期为该领域的科研人员提供参考。     

基因组学技术在生物多样性保护研究中的应用

在分子生物学、细胞生物学、微生物学、遗传学等学科的推动下, 生物多样性研究从仅关注宏观表型的博物学, 迅速演化为涵盖生态系统、物种和遗传多样性等多个维度的综合性生命科学。组学技术, 尤其是DNA测序技术的更新和发展, 使获取DNA序列所需的成本大幅下降, 促进了近年来其在生物多样性研究中取得的一系列令人瞩目成就。本文将从物种水平的遗传多样性和群落水平的物种多样性两个层面总结和介绍与DNA相关的组学技术在生物多样性研究中的一些创新和应用。其中, 物种水平主要是总结单一个体的基因组和单物种多个体在时空多个维度上的群体遗传研究; 而群落水平的物种多样性层面主要总结现有的分子鉴定技术(metabarcoding, eDNA, iDNA等), 以及上述新技术在群落多样性评估、旗舰保护物种监测以及物种间相互作用关系等研究中的应用。     

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。     

早期节肢动物化石对演化发育生物学的启示

基于特定遗传机制而发生的生物演化过程是生命本质所在,是一个能引起争论和激励思维的研究领域。我国帽天山页岩动物群保存的“中间环节”化石不仅为揭示节肢动物和脊椎动物等重大生物类群起源和早期演化之谜提供可供追溯的实证,而且可能成为探索基因调控机制演化与形态发生的模型动物。生物发育调控基因及其调控机制的变化是导致形态变异的根本原因。因此新的研究领域——演化发育生物学的产生使地质学和生物学联合研究动物起源和演化机制以及某些调控基因的起源和演化成为可能。本研究依据古生物学新的化石发现和研究成果,其中包括最新提出的关于节肢动物头、眼柄、前附肢的原型及其演化模式,分析其对演化发育生物学的影响和启示,并尝试为发育生物学提出新的前瞻性研究课题。因此,早期节肢动物化石的研究不仅将古生物学、演化生物学和发育生物学研究融为一体,而且为发育生物学基因层面研究和古生物学演化层面研究的融合找到切入点。     

雪豹保护遗传学和基因组学研究进展

雪豹(Panthera uncia)隶属于食肉目猫科豹属,是生活在青藏高原及其周边地区的旗舰物种。随着分子生物学和高通量测序技术的发展,雪豹保护遗传学和保护基因组学研究得到快速的发展,其中非损伤性遗传取样法显著推动了雪豹保护遗传学研究。本文综述了非损伤性遗传取样法在雪豹物种鉴定、个体识别和性别鉴定等研究中的应用,雪豹的系统发生地位、系统地理格局和种群遗传结构及其亚种争议、演化历史、适应性演化和基因组特征等保护遗传学和基因组学方面的研究现状和进展,并对雪豹保护遗传学和基因组学未来发展趋势进行了展望,以期促进雪豹保护生物学研究和保护对策的科学制定。     

英国合成生物学规划及其影响与启示

合成生物学作为新兴前沿交叉领域,越来越凸显出其在低碳经济中支撑经济增长的巨大潜力。英国把合成生物学列为未来八大技术之一,是首个在国家层面通过路线图方式推动合成生物学发展的国家。该文分析了英国在发展合成生物学方面的政策研究、战略规划、发展模式以及近年来取得的成效等,旨在为我国合成生物学等前沿技术科技规划的制定与设计、基础设施建设与产业转化等提供参考和借鉴。     

保护生物学的发展趋势及我国近期的发展战略

保护生物学(Conservation biology)是生命科学中新兴的一个多学科的综合性分支,研究保护物种,保存生物多样性,持续利用生物资源的理论和技术。     

DNA条形码技术及其在保护生物学中的应用

物质文明及生活水平的提升为人类带来诸多好处的同时,也使人们越来越清晰地意识到保护生物多样性及生态系统稳定性的重大意义.DNA条形码技术作为现今生物分类学中重要的分子技术,可以快速准确地鉴定物种.多国科学家都在致力于对DNA条形码的研究,以便能共同组建数据库.将现有物种正确分类并期望用于发现新种,为生物的保护及生态系统的维护作出巨大贡献.细胞色素C氧化酶亚单位I(COI)是现在动物种类鉴定中最常用的基因之一.综述DNA条形编码技术的产生、原理、发展概况与操作及其在保护动物分类中的应用.阐明该技术在保护生物学中应用的意义与可行性,并讨论DNA条形编码在生物分类应用中可能存在的问题.     

《计算分子进化》（复旦大学进化生物学丛书）

进化生物学在近二十年经历了一个快速发展和变革的时期,是当今生命科学领域发展最为迅速的分支学科之一。后基因组时代的生物进化研究不仅在研究思路和研究方法上突破了传统的研究模式,在揭示生物起源和进化机制方面向前迈出了一大步,而且极大地拓展了研究领域,向具有广泛的社会实用性的方向转变,在揭示人类重大遗传疾病的分子基础、传染性疾病爆发与病原生物进化变异的关系、以及生物对环境变化的响应和适应机制方面显示出巨大的潜力。     

中国植物系统和进化生物学研究进展

植物系统和进化生物学旨在探讨植物物种多样性的起源、多样化及其进化的机制, 是综合性越来越强的研究领域。2017年在深圳召开的第19届国际植物学大会(IBC 2017)为中国学者提供了一次难得的展示自身实力的机会和舞台, 同时也极大地推动了中国植物系统与进化生物学领域的研究。值此大会召开5周年之际, 本文拟就中国系统和进化生物学领域近年来取得的主要进展和突破做一简要回顾, 以帮助读者了解中国植物系统和进化研究的发展态势, 并在此基础上展望未来该领域的发展趋势以及面临的机遇和挑战。在过去5年中, 中国学者在植物系统与进化生物学领域的各个方面均取得了令人鼓舞的成绩和突破, 涉及植物起源和物种多样性格局的演变、植物分类和系统发生重建、物种形成和适应性进化、种间互作和协同进化、新性状的起源及其进化发育机制、植物多倍化的机制和多倍体进化、物种濒危机制和物种保护以及栽培植物的起源和驯化等等。这些研究成果不仅在数量上而且在质量上有显著提升, 受到国际学界的广泛关注, 意味着中国学者已经成为国际该领域研究的重要力量, 并将在国际植物系统和进化研究领域发挥更大的作用。     

“中国演化生物学进展与展望”专辑简介

<正>演化生物学是研究生物演化的科学,探究生物演化的历史、原因和规律等. 1859年达尔文生物演化论的提出,为现代演化生物学的形成和发展奠定了理论基础.经过近两个世纪的发展,演化生物学的研究已经与生态学、遗传学、分子生物学、发育生物学、古生物学、行为学和生物地理学等许多学科形成了广泛和密切的联系,成为生命科学最重要的学科之一.特别是最近十年来,随着各类组学技术及非传统模式生物基因编辑技术的迅猛发展,演化生物学迎来了新的发展契机,不仅可以回答该学科中长期悬而未决的重要难题,更使得演化生物     

中国入侵生物学学科的构建与发展

自英国生态学家查尔斯.艾尔顿1958年撰写的《动植物的入侵生态学》出版至今,半个世纪已经过去,这部著作被公认为是生物入侵在科学研究方面的开端。这期间生物入侵研究经历了萌芽期（20世纪80年代之前）、成长期（20世纪80年代）和快速发展期（20世纪90年代末期至今）。在这个过程中,越来越多的概念、假说、方法和技术被提出和整合到生物入侵研究之中,由此催生了一门生态学领域的新兴学科——入侵生物学。本文在对近50年来生物入侵专著和论文的统计分析基础上,介绍了国际生物入侵研究的发展脉络和现状。同时综述了中国入侵生物学在基础和应用研究方面的相关进展,着重阐述了主要科学问题（＂入侵潜力与成功入侵的关系＂、＂入侵种种群的扩张与扩散＂、＂入侵种的生态适应性与进化＂及＂本地生态系统对入侵的响应及可入侵性＂）和预防与控制的技术体系（风险评估与早期预警、检测与监测、狙击与灭除、生物防治、生态修复与干扰调控）,并进一步介绍了中国入侵生物学学科体系的构建和框架,提出入侵生物学是研究外来物种的入侵性与生态系统的可入侵性,以及外来物种预防与控制的科学,是一门多领域交叉的学科。最后展望和讨论了中国入侵生物学学科发展可能遇到的一些问题。