分子生態(tài)學(xué)新(共16張PPT)

分子生態(tài)學(xué)新第一頁，共16頁。Contents

一

定義及研究內(nèi)容

二

應(yīng)用及相關(guān)實例

三優(yōu)勢及前景展望

第二頁，共16頁。分子生態(tài)學(xué)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2021，39(16):9490－9492利用限制性內(nèi)切酶位點專一性的特點,將DNA酶切消化后產(chǎn)生許多長短不一的片段,這些片段的數(shù)目與長度反映了DNA上限制性位點的分布,對某一特定DNA序列/限制性內(nèi)切酶組合,所產(chǎn)生的片段也是特定的,它能作為該DNA或含有該DNA生物的指紋。分子生態(tài)學(xué)當(dāng)前熱點[12]：二應(yīng)用及相關(guān)實例分子生態(tài)學(xué)研究概況[J]黔南民族師范學(xué)院學(xué)報，2006，（3）30-34[7]LewisK，EpsteinS，D’OnofrioA，etal．Unculturedmicroorganismsasasourceofsecondarymetabolites．JAntibiot(Tokyo)，2021，63(8):468-476．不同DNA樣本經(jīng)相同限制性切酶完全消化后產(chǎn)生的片段數(shù)目和大小上差異就構(gòu)成了限制性片段長度多態(tài)性。保護生物學(xué)的核心是生物多樣性的保護。一定義及研究內(nèi)容分子生態(tài)學(xué)研究概況[J]黔南民族師范學(xué)院學(xué)報，2006，（3）30-34具體來說，分子生態(tài)學(xué)研究的是怎樣利用DNA(基因)、蛋白質(zhì)(酶)等生物活性分子的活動變化規(guī)律的研究資料來闡釋生態(tài)變化的生物分子活動的規(guī)律。微生物分子生態(tài)學(xué)是通過分析樣品中DNA分子的種類、數(shù)量和多態(tài)性等基因組信息來反映環(huán)境微生物的種類、種群數(shù)量和群落變化等信息的分支學(xué)科。分子生態(tài)學(xué)研究進展[J]生態(tài)學(xué)報，1998,18（6）:565-574分子生態(tài)學(xué)當(dāng)前熱點[12]：重組生物的存活、繁殖、擴散和對其他生物的影響以及對重組生物提出生態(tài)預(yù)測。1.分子生態(tài)學(xué)形成的背景

分子生態(tài)學(xué)是分子生物技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，經(jīng)過上世紀(jì)60年代同工酶分析時代，到70-80年代遺傳變異分析時代，再到90年代的PCR時代，[1]之后，隨著新世紀(jì)生態(tài)環(huán)境問題不斷復(fù)雜化，同時在生態(tài)學(xué)研究中,人們越來越注重對問題的本質(zhì)和機制的理解。[2]生態(tài)學(xué)家和分子生物學(xué)家漸漸聯(lián)合起來，而分子生態(tài)學(xué)作為兩者之間的橋梁，應(yīng)運而生。一、定義及研究內(nèi)容[1]康樂,張民照.分子生態(tài)學(xué)的興起、研究熱點和展望[J].中國科學(xué)院院刊,1995,(4):292-299[2]龍應(yīng)霞，劉洋.分子生態(tài)學(xué)研究概況[J]黔南民族師范學(xué)院學(xué)報，2006，（3）30-34第三頁，共16頁。一、定義及研究內(nèi)容2.分子生態(tài)學(xué)的誕生標(biāo)志1992年，英國生態(tài)學(xué)學(xué)會主辦的《分子生態(tài)學(xué)》雜志正式創(chuàng)刊。第四頁，共16頁。一、定義及研究內(nèi)容3.分子生態(tài)學(xué)的定義因為分子生態(tài)學(xué)是一門新興的高度交叉的學(xué)科，所以很難與其它學(xué)科有一個嚴(yán)格的界限。一直一來都是仁者見仁，智者見智。國際上相對一致的定義是：

分子生態(tài)學(xué)是應(yīng)用分子生物學(xué)的原理和方法來研究生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)相互作用的機理及其分子機制的科學(xué)。第五頁，共16頁。一、定義及研究內(nèi)容特點：強調(diào)生態(tài)學(xué)研究中宏觀與微觀的緊密結(jié)合,優(yōu)勢在于對生態(tài)現(xiàn)象的研究不僅注意外界的作用條件,而且注意分析內(nèi)部的作用機制。[3]具體來說，分子生態(tài)學(xué)研究的是怎樣利用DNA(基因)、蛋白質(zhì)(酶)等生物活性分子的活動變化規(guī)律的研究資料來闡釋生態(tài)變化的生物分子活動的規(guī)律。[2][3]黃勇平,朱湘雄.分子生態(tài)學(xué)——生命科學(xué)領(lǐng)域的新學(xué)科[J].中國科學(xué)院院刊,2003,(2):84-88.[2]龍應(yīng)霞，劉洋.分子生態(tài)學(xué)研究概況[J]黔南民族師范學(xué)院學(xué)報，2006，（3）30-34第六頁，共16頁。一、定義及研究內(nèi)容4.分子生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容

分子生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容可分為兩個部分[4]：1.基于DNA水平的研究主要研究對象是mtDNA、葉綠體DNA、核糖體DNA及基因組DNA(或染色體DNA);主要研究方法有限制性片段長度多態(tài)法(RFLP)、擴增片段長度多態(tài)法(AFLP)、PCR法、隨機擴增多態(tài)DNA法(RAPD)、DNA序列分析法、DNA指紋圖譜法、DNA雜交技術(shù)等。

[4]李景文,李俊清,張華容.生態(tài)學(xué)研究熱點——植物分子生態(tài)學(xué)[J].植物雜志,2001(4):40-41.第七頁，共16頁。一、定義及研究內(nèi)容

RFLP較常用，以此為例原理：

利用限制性內(nèi)切酶位點專一性的特點,將DNA酶切消化后產(chǎn)生許多長短不一的片段,這些片段的數(shù)目與長度反映了DNA上限制性位點的分布,對某一特定DNA序列/限制性內(nèi)切酶組合,所產(chǎn)生的片段也是特定的,它能作為該DNA或含有該DNA生物的指紋。不同DNA樣本經(jīng)相同限制性切酶完全消化后產(chǎn)生的片段數(shù)目和大小上差異就構(gòu)成了限制性片段長度多態(tài)性。[2][2]龍應(yīng)霞，劉洋.分子生態(tài)學(xué)研究概況[J]黔南民族師范學(xué)院學(xué)報，2006，（3）30-34第八頁，共16頁。一、定義及研究內(nèi)容

2.基于蛋白質(zhì)水平的研究

內(nèi)容多采用多位點等位酶為指標(biāo)。主要方法是蛋白質(zhì)免疫法和蛋白質(zhì)電泳法,其中蛋白質(zhì)電泳法最為常用。

蛋白質(zhì)電泳法原理：因為蛋白質(zhì)的多樣性歸根結(jié)底還是取決于基因的多樣性，我們通過蛋白質(zhì)電泳所獲得的多位點等位酶資料,可以用來分析基因的變異情況,由此可以得出如遺傳多樣性和遺傳分化等一些有價值的結(jié)論。[5]

[5]黃瑞林,印遇龍,侯振華等.分子生態(tài)學(xué)的興起與應(yīng)用[J].廣西農(nóng)業(yè)生物科學(xué),2005,24(1):80-85電泳槽第九頁，共16頁。二、應(yīng)用及相關(guān)實例分子生態(tài)學(xué)雖然是新興學(xué)科，但其應(yīng)用范圍很廣：在物種起源與進化研究瀕危物種保護轉(zhuǎn)基因生物釋放的生態(tài)學(xué)評估醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用物種的遺傳多樣性種群生存力分析和生活史研究第十頁，共16頁。二、應(yīng)用及相關(guān)實例實例一：

微生物分子生態(tài)學(xué)是通過分析樣品中DNA分子的種類、數(shù)量和多態(tài)性等基因組信息來反映環(huán)境微生物的種類、種群數(shù)量和群落變化等信息的分支學(xué)科。建立高效、可靠的微生物總DNA提取方法是進行微生物分子生態(tài)學(xué)研究的基礎(chǔ),而DNA的純化是獲取高純度微生物總DNA的關(guān)鍵步驟，根據(jù)張于光[6]等的研究，變性劑加SDS高鹽法是一種更為高效、可靠且適合于環(huán)境微生物分子生態(tài)學(xué)研究的DNA提取方法.[6]張于光，李迪強，王慧敏，肖啟明.用于分子生態(tài)學(xué)研究的土壤微生物DNA提取方法[J]應(yīng)用生態(tài)學(xué),2005,16(5):956-960第十一頁，共16頁。二、應(yīng)用及相關(guān)實例實例二：環(huán)境中微生物的群落結(jié)構(gòu)及多樣性和微生物的功能及代謝機理一向是微生物生態(tài)學(xué)的研究熱點。[7]LewisK，EpsteinS，D’OnofrioA，etal．Unculturedmicroorganismsasasourceofsecondarymetabolites．JAntibiot(Tokyo)，2021，63(8):468-476．[8]李慧，何晶晶，張穎，等．宏基因組技術(shù)在開發(fā)未培養(yǎng)環(huán)境微生物基因資源中的應(yīng)用．生態(tài)學(xué)報，2021，28(4):1762-1773．第十二頁，共16頁。二、應(yīng)用及相關(guān)實例

分子生物學(xué)方法應(yīng)用于微生物群落結(jié)構(gòu)分析使得對環(huán)境樣品中占大多數(shù)的不可培養(yǎng)微生物的研究成為了可能?，F(xiàn)在，大多數(shù)研究微生物的群落的方法是基于PCR擴增的，針對某個基因的保守區(qū)域設(shè)計引物，對環(huán)境樣品的總DNA進行擴增，再使用一定的手段將這些長度一樣而序列組成不同的序列分離開來，某種類型的序列出現(xiàn)的頻率可以近似代表某種微生物類型。[9]

[9]李曉然,呂毅,宮路路,柳陳堅.微生物分子生態(tài)學(xué)發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀[J]中國微生態(tài)學(xué)雜志,2021,24(4):366-369第十三頁，共16頁。三、優(yōu)勢及前景展望優(yōu)勢：通過適應(yīng)性基因的克隆及其分子分析可以揭示適應(yīng)的起源并建立一個統(tǒng)一的進化理論，更重要的是分子生態(tài)學(xué)從功能上闡明生態(tài)學(xué)過程的分子機理。[10]因此能夠更加深入的了解很多生態(tài)學(xué)過程特別是生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。[11]轉(zhuǎn)錄和表達水平的多態(tài)性標(biāo)記可能會逐步成為進行生態(tài)適應(yīng)機制研究的分子標(biāo)記，從而推動分子生態(tài)學(xué)向更高層次拓展。[10]張程，謝宜勤.分子生態(tài)學(xué)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2021，39(16):9490－9492[11]胡志昂，王洪新.分子生態(tài)學(xué)研究進展[J]生態(tài)學(xué)報，1998,18（6）:565-574第十四頁，共16頁。三、優(yōu)勢及前景展望分子生態(tài)學(xué)當(dāng)前熱點[12]：1.生態(tài)適應(yīng)性研究研究植物對水、溫度、鹽、重金屬等非生物脅迫的分子反應(yīng)以及生物脅迫反應(yīng)。2.重組生物帶來的危險重組生物的存活、繁殖、擴散和對其他生物的影響以及對重組生物提出生態(tài)預(yù)測。[12]張程，謝宜勤.分子生態(tài)學(xué)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，