分子生态学新
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一、定义及研究内容
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特点:强调生态学研究中宏观与微观的紧密结合, 优势在 于对生态现象的研究不仅注意外界的作用条件, 而且注意 分析内部的作用机制。[3] 具体来说,分子生态学研究的是怎样利用DNA (基因)、蛋 白质(酶)等生物活性分子的活动变化规律的研究资料来阐 释生态变化的生物分子活动的规律。[2]
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分子生态学的研究内容可分为两个部分[4]: 1.基于DNA水平的研究 主要研究对象是mtDNA、叶绿体DNA、核糖体DNA 及基因 组DNA (或染色体DNA ); 主要研究方法有限制性片段长度多态法( RFLP)、扩增片 段长度多态法( AFLP)、PCR法、随机扩增多态DNA 法( RAPD)、 DNA 序列分析法、DNA 指纹图谱法、DNA 杂交技术等。
[6]张于光,李迪强,王慧敏,肖启明.用于分子生态学研究的土壤微生物DNA提取方法[J]应用 生态学,2005,16(5):956-960
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二、应用及相关实例
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实例二: 环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代 谢机理一向是微生物生态学的研究热点。 但是,现代分子生物学证实传统的纯培养方法培养的 菌种很有限,大多数的微生物不能用这种传统方法培养, (e.g.深海细菌、嗜热菌等)以至于长期以来对未分离培养的 微生物的了解很少,[7]对它们的功能和代谢方面的研究也因 此受到很大的限制。[8]
医学领域的应用
物种的遗传多样性
种群生存力分析和生活史研究
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二、应用及相关实例
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实例一: 微生物分子生态学是通过分析样品中DNA 分子的种 类、数量和多态性等基因组信息来反映环境微生物的种 类、种群数量和群落变化等信息的分支学科。 建立高效、可靠的微生物总DNA 提取方法是进行 微生物分子生态学研究的基础, 而DNA 的纯化是获取高 纯度微生物总DNA 的关键步骤,根据张于光[6]等的研究, 变性剂加SDS 高盐法是一种更为高效、可靠且适合于环 境微生物分子生态学研究的DNA 提取方法.
[4]李景文, 李俊清, 张华容. 生态学研究热点—— 植物分子生态学[ J]. 植物杂志, 2001( 4) : 40- 41.
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一、定义及研究内容
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RFLP较常用,以此为例 原理: 利用限制性内切酶位点专一性的特点, 将DNA 酶切消化 后产生许多长短不一的片段, 这些片段的数目与长度反映了 DNA 上限制性位点的分布, 对某一特定DNA 序列/限制性内 切酶组合, 所产生的片段也是特定的, 它能作为该DNA 或含 有该DNA 生物的指纹。不同DNA 样本经相同限制性切酶完全 消化后产生的片段数目和大小上差异就构成了限制性片段长 度多态性。[2]
转录和表达水平的多态性标记可能会逐步成为进行生 态适应机制研究的分子标记,从而推动分子生态学向更高 层次拓展。
[10]张程,谢宜勤.分子生态学研究现状和发展趋势[J]安徽农业科学, 2011,39(16):9490 -9492 [11] 胡志昂,王洪新.分子生态学研究进展[J]生态学报,1998,18(6):565-574
[1] 康乐, 张民照. 分子生态学的兴起、研究热点和展望[ J] . 中国科学院院刊, 1995, ( 4) : 292- 299 [2] 龙应霞,刘洋. 分子生态学研究概况[J]黔南民族师范学院学报,2006,(3)30-34
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一、定义及研究内容
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2.分子生态学的诞生标志
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二、应用及相关实例
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分子生物学方法应用于微生物群落结构分析使得对 环境样品中占大多数的不可培养微生物的研究成为了可能。 现在,大多数研究微生物的群落的方法是基于PCR扩增的, 针对某个基因的保守区域设计引物,对环境样品的总DNA 进行扩增,再使用一定的手段将这些长度一样而序列组成 不同的序列分离开来, 某种类型的序列出现的频率可以近 似代表某种微生物类型。[9]
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三、优势及前景展望
分子生态学当前热点[12]:
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1. 生态适应性研究 研究植物对水、温度、盐、重金属等非生物胁迫的分子反 应以及生物胁迫反应。
2. 重组生物带来的危险 重组生物的存活、繁殖、扩散和对其他生物的影响以及对 重组生物提出生态预测。
[12]张程,谢宜勤.分子生态学研究现状和发展趋势[J]安徽农业科学,2011,39(16):9490-9492
[7] Lewis K, Epstein S, D’Onofrio A, et al. Uncultured microorganisms as a source of secondary metabolites. J Antibiot( Tokyo) ,2010,63( 8) : 468-476. [8]李慧,何晶晶,张颖,等. 宏基因组技术在开发未培养环境微生物基因资源中的应用. 生态学报, 2008,28 ( 4 ) : 1762-1773.
[9]李晓然,吕毅,宫路路,柳陈坚.微生物分子生态学发展历史及研究现状[J]中国微生态学杂 志,2012,24(4):366-369
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三、优势及前景展望
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优势: 通过适应性基因的克隆及其分子分析可以揭示适应的 起源并建立一个统一的进化理论,更重要的是分子生态学 从功能上阐明生态学过程的分子机理。[10]因此能够更加深 入的了解很多生态学过程特别是生态系统的结构和功能。 [11]
分子生学
Molecular Ecology
Contents
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一
定义及研究内容
二
应用及相关实例
三
优势及前景展望
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一、定义及研究内容 1.分子生态学形成的背景
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分子生态学是分子生物技术发展的产物,经过上世纪60 年代同工酶分析时代,到70-80年代遗传变异分析时代,再 到90年代的PCR时代, [1]之后,随着新世纪生态环境问题 不断复杂化,同时在生态学研究中,人们越来越注重对问题 的本质和机制的理解。[2]生态学家和分子生物学家渐渐联 合起来,而分子生态学作为两者之间的桥梁,应运而生。
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三、优势及前景展望
3. 保护生物学
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保护生物学的核心是生物多样性的保护。但在生产上,人 们更愿意选择产量高的品种而将其他品种淘汰。因此协调 遗传工程或保存物种基因的多样性的矛盾是分子生态学的 一个重要任务。
4. 行为生态学 当前的热点主要是:花粉和种子传播的分子鉴定; 克隆繁 殖植物的克隆结构及其斑块形成机制等; 有性繁殖和无性 繁殖的比例,等。
[3]黄勇平, 朱湘雄. 分子生态学——生命科学领域的新学科[ J]. 中国科学院院刊, 2003, ( 2): 8488. [2] 龙应霞,刘洋. 分子生态学研究概况[J]黔南民族师范学院学报,2006,(3)30-34
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一、定义及研究内容 4.分子生态学的研究内容
[2] 龙应霞,刘洋. 分子生态学研究概况[J]黔南民族师范学院学报,2006,(3)30-34
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一、定义及研究内容
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2.基于蛋白质水平的研究 内容多采用多位点等位酶为指标。 主要方法是蛋白质免疫法和蛋白质电泳法,其中蛋白质 电泳法最为常用。 蛋白质电泳法原理:因为蛋白质的多样性归根结底还 是取决于基因的多样性,我们通过蛋白质电泳所获得的多位 点等位酶资料, 可以用来分析基因的变异情况,由此可以得 出如遗传多样性和遗传分化等一些有价值的结论。[5]
1992年,英国生态学学会主办的《分子生态学》 杂志正式创刊。
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一、定义及研究内容
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3.分子生态学的定义
因为分子生态学是一门新兴的高度交叉的学科,所以 很难与其它学科有一个严格的界限。一直一来都是仁者见 仁,智者见智。 国际上相对一致的定义是: 分子生态学是应用分子生物学的原理和方法来研究生命 系统与环境系统相互作用的机理及其分子机制的科学。
[5]黄瑞林, 印遇龙, 侯振华等. 分子生态学的兴起与应用[ J]. 广西农业生物科学, 2005, 24( 1): 8085
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二、应用及相关实例
分子生态学虽然是新兴学科,但其应用范围很广:
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在物种起源与进化研究 濒危物种保护 转基因生物释放的生态学评估
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