“Molecular ecology”杂志 在英国创刊， 标志着分子生 态学已成为生 态学的一个新 的分支学科。 从此，分子生 态学进入了快 速发展期。
目 录
一、分子生态学的产生与发展
二、分子生态学的理论基础
三、分子生态学的研究方法 四、分子生态学的研究实例及展望
二、 分子生态学的理论基础
1、分子进化的中性理论（Neutral Theory）
三、 分子生态学的研究方法
1、基于蛋白质的方法
同工酶技术的原理
由于同工酶的分子量和电荷有差异，可以利用凝胶电泳技 术将其分开,通过染色和扫描，利用计算机分析软件进行 差异分析。 可以根据酶带的变化判断种群内不同个体间基因位点及等 位基因的变异性，也可以比较不同种群间遗传变异的差别。
图3.1.3 酯酶同工酶扫描图谱
古生物学
生态学
系统发生学
进化生物学
一、分子生态学的产生与发展
3、分子生态学的发展
1963年 1976年 1984年
1966年
1992年
M. Nass和S. Nass发现了mt DNA，使探讨 生物进化和生态 学等领域的一些 问题成为可能。
Harris首次 把同工酶分析 用于人类。 Richardson等 出版了“等位 酶电泳-动物系 统学和种群研 究手册”，形 成分子生态学 的雏形。
二、 分子生态学的理论基础 9、溯祖理论
定义： 追溯共同祖先的后代系谱进化特征、动态变化过程和 样本特性的群体遗传学理论。 溯 祖 过 程
演 化 分 支 过 程
假定种群在个世代保持数目恒定，即每个等位基因有N 个拷贝，则种群中任一对基因a在t时代以前的概率为：
p=(1-1/N)t-1/N
单倍体朔祖时间N ，二倍体为 2N
等位酶
有些酶会在外界诱导下选择性的表达，有些并非中性，生活在不同环境 下的野生种群中显示出明显的选择性。
核DNA标记
选择作用会对包括RAPD、AFLP和微卫星位点或与他们连锁的基因在内 的一些分子标记产生影响。
二、 分子生态学的理论基础 2、哈迪-温伯格法则 （Hardy-Weinberg principle ）
理论核心：分子水平上的绝大多数突变是选择上中性的， 因而他们在进化中的命运是随机漂变的，而不是由自然选择 决定的。 中性理论对种内遗传变异的解释： 分子水平上的绝大部分种内遗传变异（即遗传多态现象）是 选择上中型的，突变速率和遗传漂变速率决定遗传多态性的 变化速率。 中性突变与自然选择的辨证统一：少量突变的非中性。 中性理论在分子生态中的应用： 排除假设的基础。种群遗传进化：选择、突变、随机遗传漂 变、迁移、自然灾害、社会结构等。
分子生态学 产生与发展、理论基础、研究方法、研究实例。 遗传多样性 含义，影响因素、检测方法，研究意义。 研究实例 景观破碎化对千岛湖黄连木复合种群遗传多样性及空间遗传结 构的影响。 （微卫星引物开发及筛选、分子标记RAPD 鉴定植物性别）
分子生态学概述
（Molecular Ecology）
系统分类学：物种的鉴定；蛋白质和核酸的序列 变化可以在任何生物类群之间进行比较。
进化生物学：自然选择、中性学说、遗传漂变 生态遗传学：基因型、表型、表型可塑性 行为生态学：个体之间亲缘关系、合作关系
一、分子生态学的产生与发展
2、分子生态学与其他学科的交叉
分子生物学 生物地理学 群体遗传学 数学 分子进化 保护生物学 古地学/古气候学 分子生 态学 行为生物学
二、 分子生态学的理论基础 7、有效种群大小（Ne）
估算方法:
① 计算种群世代间等位基因频率的即时变化（不同世代，样 品数量，多态位点数量）
② 有效成体繁殖数目（Nb）可用于估算Ne （非离散世代）
③ 基于重复取样的最大似然法（被广泛应用） ④ 从杂合性的预期关系上估算Ne （适合对整个物种的全部 进化时间上的探讨）
(1).种群分化的结果： 新种形成；种群的杂合度降低。 (2).Wright’s F统计方法， F近似地代表等位基因被固定的可能性，又称固定系数。 近交系数 FIS
是指在某个基因位点上，一个个体从上代得到两个等同的等位 基因的概率，其变化范围在-1和+1之间变动。
FIS>0或FIS<0，说明该位点存在纯合子或杂合子过多的情况； FIS=0表明等位基因频率符合Hardy-Weinberg平衡，该种群在该 位点上是随机交配的。
二、 分子生态学的理论基础 6、基因流与迁移率
距离隔离 先估亚种群对之间的Fst值和基因流，再寻找距离造成的隔 离作用。区别现时基因流和近期历史上可能的分隔。
美国和墨西哥西南部耧斗菜属（Aquilegia）种群间是否有 任何基因流的存在。
迁移率的估算 最大似然法 应用时应注意从更多位点获取信息样（本量足够大），尽可 能与直接进行测量的生态学方法（标记重补或放射示踪法） 进行对比。
目 录
一、分子生态学的产生与发展
二、分子生态学的理论基础
三、分子生态学的研究方法 四、分子生态学的研究实例及展望
一、分子生态学的产生与发展
以个体为基础的宏观生态系统
生态系统
以细胞为基础的微生态学统
以核酸分子和其他生物活性 分子为基础的分子生态系统
一、分子生态学的产生与发展
1、分子生态学的概念
Hoelzel 和Dover (1991) Molecular genetic ecology 分子生态学是用DNA和蛋白质的特征, 研究物种的进 化、演化及种群生物学。 1992 年创刊的“ Molecular ecology ”的定义: 分子生态学是生态学和种群生态学的交叉, 它主要利 用分子生物学的方法研究自然, 人工种群与其环境的 关系以及转基因生物(或其产物释放) 所带来的一系列 潜在的生态学问题。
二、 分子生态学的理论基础 10、分子系统发生分析
分子系统发生（异中求同）分析的基本方法： （1）距离法：依据每对单元间的进化距离建立进化树。 （2）最大简约法： 对于分子数据，该方法计算在最少的碱基替换条件下能够解释 整个进化过程的拓扑结构（系统进化树）。 （3）最大似然法： 对观察数据符合每种拓扑结构的可能性进行最大化计算，可能 性最大的拓扑结构被选为终解进化树。 （4）贝斯法： 检验观测数据与理论假设的偏离是否大到否定假设的程度，或 者现有数据是否足以支持作出有关结论。
生物形态 遗传
协调适应的分子机理
生理生殖 进化
一、 分子生态学的产生与发展
2、分子生态学与其他学科的交叉
分 子 生 态 学 分子生物学 生理学 细胞学 生态学
10-9
10-6
10-3 Scale (m)
1
103
106
109
尺度 与学科的关系示意图
一、分子生态学的产生与发展
2、分子生态学与其他学科的交叉
二、 分子生态学的理论基础 8、种群瓶颈（效应）
定义：
有效种群大小明显下降，这种减少有可能是暂时的，也可能 是长久的。
危害：
增加有害等位基因的随机固定。瓶颈作用的持续时间越长， 造成的等位基因丢失则会越多。
遗传检测： 基于瓶颈效应期间的相对于等位基因多样性的杂合度瓦解。 （具体分子标记的数量、种类、平均杂合度以及瓶颈效应前 后Ne的比值）。
目 录
一、分子生态学的产生与发展
二、分子生态学的理论基础
三、分子生态学的研究方法 四、分子生态学的研究实例及展望
三、 分子生态学的研究方法 1、基于蛋白质的方法 同工酶技术
催化同一种反应而结构不同的一簇酶称为同工酶，如 果是等位基因决定的同工酶,又称等位酶。
图3.1.1 蛋白质的提取及电泳分析
二、 分子生态学的理论基础 10、分子系统发生分析
定义： 从生物大分子的信息确定不同生物在进化过程中的地 位、分歧时间以及亲缘关系，建立分子系统树，从而 推断生物的进化历史。 分子系统发生（异中求同）分析的基本原则： （1）分子标记的中性原则； （2）进化速率恒定原则，符合“分子钟”假设； （3）分子标记在研究类群中直向同源： （4）分子标记具有适当的遗传变异度。
向近敏等(1996) 分子生态学[M]：
分子生态学是研究细胞内的生物活性分子特别是核酸 分子与其分子环境关系的学科。
一、分子生态学的产生与发展
1、分子生态学的概念
目前较为一致的看法:
生态学的微观研究层次与领域，它利用分子生物学原理、方 法和技术，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，从分子水平探讨生物与环境的关系。
二、 分子生态学的理论基础 1、分子进化的中性理论（Neutral Theory）
中性理论下的中性标记并非真的中性

搭乘效应（hitch-hiking）
பைடு நூலகம்
中性标记位点在物理距离上与一个受选择的基因相邻（在同一染色体 上），以至于它们之间很少重组，中性标记位点等位基因就与那些基因 共分离而表现出受选择的作用。
内涵：在满足下列假设的条件下，生物种群的等位基因 频率和基因型频率世代间保持不变。 （1）有性繁殖并随机交配； （2）等位基因在雌雄两性中随机交配； （3）种群足够大； （4）世代不重叠； （5）没有自然选择、突变和迁移。 分子生态意义：作为基本判别假设和理论基础（遗传标 记方法）
二、 分子生态学的理论基础 3、种群分化是生物进化的必要途径
二、 分子生态学的理论基础 7、有效种群大小（Ne） 定义
一个种群中能将其基因连续传递到下一代的个体平均数。 实际上相当于理想状态下（种群大小的稳定，世代之间没 有重叠，所有个人以相同的概率给下一代贡献配子）种群 的大小。
影响因素：
参与生殖个体性别的比例相差很大； 参与生殖个体贡献个下一代的配子数有差异； 种群中个体数在短期内呈周期性变化； 不同世代之间有重叠； 一个物种有多个遗传相对隔离的亚种群构成 。