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第四讲 种群生态学 第三章 种群的遗传与进化 第一节 种群及其基本特征 第二节 种群的遗传与进化 第三节 种内、种间关系 第二节 种群的遗传与进化 §1 遗传变异 §2 物种进化 §3 物种形成 §4 种群进化对策 §1 遗传变异 基因库和基因频率 变异和遗传多样性 基因库和基因频率 基因和等位基因 基因是带有可产生特定蛋白质遗传密码 的DNA片段,在二倍体生物,由两个等位基 因构成,每一等位基因来自一条同源染色体。 遗传型和表现型 个体的遗传结构叫遗传型，遗传型在个 体中的表达叫表现型。 基因组和基因库 一个物种的全部遗传信息的总和则称为基因组 (genome)。 种群中全部个体的所有基因总和称基因库（gene pool）。 基因频率和哈温定律 基因频率: 种群中某一基因出现的频率 哈温定律（Hardy-Weinberg law）：指在 一个巨大的、随机交配和没有干扰基因平衡因 素的种群中，基因型频率将世代保持稳定不变。 多形现象(polymorphism):种群中许多等位 基因的存在导致一种以上的表现型。 基因型频率和基因频率计算 基因型频率 种群中有N个体，等位基因为A1、A2两个，n1个A1A1，n2个A1A2，n3个A2A2 A1A1频率： x=n1/N； A1A2频率：y=n2/N； A2A2频率：z=n3/N X+y+z=n1/N+n2/N+n3/N=100% 2N配子 基因频率： A1频率： :p= (2n1+n2)/2N A2频率： : q=(n2+2n3)/2N P+q=1 X=p2, y=2pq, z=q2 例如种群基因库有50%A1 50% ，A2 50%那么A1A1 为25%，A1A2 50%，A2A2为25%。如果环境稳定，交配随机，遗传稳定。 基因组 自丹麦的学者约翰逊用基因 (gene)这个词来表述孟德尔在豌豆杂交实验中发现的“性状单位”或“单位因子”以来 ,基因这个词已被普遍接受和沿用了九十年。其含义亦随着对遗传物质认识的深化而逐渐具体化。 基因的现代定义可表述为 :遗传信息的结构与功能的单位。指一段DNA分子 ,也可以是一段RNA分子 (如RNA病毒 )。 一个物种的全部遗传信息的总和则称为基因组(genome),既可以指一套染色体 (单倍体 ),也可以指其中的全部核酸。比如人类基因组即指人的 2 3条染色体 (2 2条常染色体和一条性染色体 )或 2 3条染色体内的全部DNA ,由 2 3条极长的DNA分子 ,总共约3× 1 0 9个核苷酸组成。 基因组学 1986年美国Johns Hopkins大学著名人类遗传学家和内科教授McKusick造了基因组学 (Genomics)这个名词 ,意指从基因组水平研究遗传的学科。 这个词一经提出立刻被广泛接受 ,出现于科学著作乃至大众传媒。这方面的专业刊物也陆续出现 ,如Genomics, Gemome, Genome Research等。 但大量关于基因组研究的论文仍发表于各传统的遗传学刊物和最有影响的学术刊物,如Science,Nature,Nature Genetics等。 基因组学无疑已成为当前和今后相当长的时期内最活跃和影响最大的学科之一。 变异和遗传多样性 变异（variation）和遗传漂变（genetic drift） 变异是指个体或群体之间的形态、生理、行为和生态特征上的差别和区别，通常指遗传变异。 基因频率在小的种群里随机增减的现象称遗传漂变。 遗传多样性 遗传多样性可表现在种群、个体、组织和细胞、分子水平，最直接的表现形式就是遗传变异水平的高低。 检测遗传多性的主要方法有：形态学技术；染色体技术；等位酶技术；DNA技术。 §2 物种进化 进化动力 自然选择类型 种群对自然选择压力反应的时空变化 进化动力 进化动力：自然选择和遗传漂变是两种进化的动力。 两种进化动力的作用： 中性说： 认为遗传变异完全是突变和遗传漂变的结果，不包括自然选择。 筛选说：认为遗传变异是突变、遗传漂变和自然选择的联合结果。 平衡选择说：认为遗传变异完全是自然选择的结果。 自然选择类型 作用于表现型特征的自然选择，按其选择结果可分为三类： 稳定选择 定向选择 分裂选择 1.稳定选择（stabilllzing sclection）：当环境条件对靠近种群的数量性状正态分布线中间（即具平均值的）那些个体有利，而淘汰两侧的“极端”个体时，选择属于稳定型。 2.定向选择：当选择对一侧的“极端”的个体有利，从而使种群的平均值向这一侧移动，选择属定向型。 3.分裂选择（disruptive selection）：使选择对两侧的个体有利，而不利于中间的个体，从而使种群分成两个部分。 种群对自然选择压力时空变化的反应 广布种: 在形态