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生态学研究方法（硕士生学位课） 陈 欣 浙江大学生命科学学院农业生态研究所 联系电话O) (H) 第八讲 生态学研究方法的发展 近二、三十年来，随着各学科的研究方法和技术的发展及其它的生态存研究上的应用，生态学中的新技术的日新月异层出不穷，从微观到宏观，主要有以下几大方面。 一、分子生物学技术的应用 二、稳定同位素技术的应用 三、 RS技术及其在生态学上应用 四、 GIS技术及其在生态学上应用 五、GPS技术及其在生态学上应用 (一) 分子生态学的技术 分子生态学技术由Burke 1992提出，他认为分子生态学技术主要包括探针、序列和引物，即人类检测生物自然种群DNA序列多态性的方法，现简单介绍如下： 1 RFLP： 利用探针显示限制性内切酶认别专一DNA序列的特性，显示限制性片段长度多态性，RFLP的全称为（Restriction Fragment Length Polymorphism）。 目的是用于检测DNA多态性。 经典的RFLP研究含southern 转移、探针标记、杂交及检测等实验步骤，PCR技术诞生后，形成PCR-RFLP技术，得到广泛的应用。 例如：Tsumura等（1995）运用PCR-RFLP方法对45种松柏类植物的6个cpDNA基因进行了研究 ，揭示它们之间的进化关系 2、RAPD 全称为Random Amplified Polymorphic DNA 技术 （随机扩增多态性DNA技术） RAPD 技术与RFLP一样，也是以检测DNA多态性为目的，但检测的不是限制性内切酶片段的多态性，而是PCR特异扩增片段的多态性。 RAPD的主要操作程序是PCR反应，与常规PCR不同的是，RAPD在每次反应中所用的引物为单个随机引物，引物的长度一般是10个核苷酸。 RAPD的局限性： 显隐性问题 稳定性问题 不同属种的RAPD产物难以做同源性分析 3 、DNA序列分析 最充分提示DNA多样性的方法是DNA序列分析,生态学上用的最多的是“通用”引物扩增mtDNA、cpDNA或 DNA某些基因、DNA片段,随后还用通用引物直接测序 二）分子生物学技术在生态学的应用方面 1 在种群遗传和种群进化的研究上的应用 种群遗传和进化的研究，通常是用数学模型和实验来研究繁育系统突变。选择随机演变对种群基因频率的影响。分子标记（DNA）标记更能准确地放出种群遗传、变异的过程和关系，即使是原先认为遗传变异很少的大熊猫和野生大豆，使用灵敏的方法，也能检测到DNA的多样性。 2、生物系统分类 传统的生物分类是根据形态特征，通过分子生物学的方法可以在核酸和蛋白质等生物大分子组成上的差异来建立其亲缘关系和分类系统。 3 在行为生态研究上的应用 行为生态学主要研究动物的行为，如迁移、栖息地、繁殖等。DNA标记可以校正野外观察的错误。例如，张亚平等（1997）等用微卫星DNA进行圈养大熊猫的亲子鉴定，发现动物圈养一雌多雄多次交配中，只有个别雄性是有效的，称为有效雄体，该研究结合基因型鉴定，有助于制定繁殖计划，防止近交衰退。 4 在保育生物学研究上的应用 例如Wagne（1996）对热带雨林与热带稀树草原之间生态过渡带的分子遗传研究发现。过渡带的隔离小种群为雨林斑块种群提供新的遗传变异。因此，对现在的热带雨林保护没有包括过渡带提出质疑。 胡志昂（1998）、周永刚（1997）等研究过渡带的优势中柠条种群的DNA多样性表明，环境恶劣的隔离小种群由于部分近交更容易固定新突变。说明生态过渡带保育的重要性。 4 在种群生态学和基因流研究上的应用 高等动物完全异交，没有自交，生境片段化往往会影响基因流，导致近交（相同或相近基因型之间的交配），降低个体生活力，尤其威胁濒危物种的生存。例如佛罗里达仅存约50只黑豹，为防止近交衰退，计划从德克萨斯引进个体以增加当地的种群遗传多样性。 例如，黄石公园也曾考虑从北美以外其他地方将浪引入黄石公园，但对mt DNA的分析后，发现入黄石公园，但对mtDNA的分析证明，整个北方狼群有高速基因流，没有近交问题。所以没有必要花费大量的基金引进个体。 5 在遗传分化和生理适应研究的应用(即分子适应) 例如通过对比生理特性与遗传组成和环境的关系，可以探讨生理适应的分子基础，种间高遗传分化，符合近交特点，基因频率与生境无关。李军