分子生態學參考書:1..《MolecularEcology》(SecondEdition)(FreelandJ.R.,KirkH.andPetersenS.),2011,Wiley-Blackwell.2.《分子生態學》(BeeT.J.C.,RoweG.)(張軍麗等譯），中山大學出版社，2009。3.《生物多樣性譯叢（三）》

中國科學院生物多樣性委員會。科學出版社，19974《植物分子生態學》

阮成江，何禎祥，周長芳。化學工業出版社，2005同工酶1.同功酶（Isozyme）:是指同一種酶的多種分子形式，這些不同的分子形式具有相同或相似的底物，催化相同的反應。

2.等位酶（Allozyme）：由同一基因位點上受不同等位基因來編碼的同工酶，即造成同種酶多種分子形式的原因在于編碼它們的是同一位點上不同的等位基因。這類特殊的同工酶叫做等位基因同工酶（alleleisozyme），簡稱等位酶(allozyme)。利用同工酶變異作為基因組變異的指標.

材料的采集研磨和酶的提取酶的保存淀粉凝膠制備電泳凝膠切片酶的組織化學染色酶譜的記錄與分析數據分析同工酶與等位酶等位酶分析的過程同工酶與等位酶酶譜照片——二倍體同工酶與等位酶酶譜照片——多倍體同工酶的遺傳學分析1酶蛋白的結構

我們常選來作遺傳分析的酶都是單體酶、二聚體酶或四聚體酶。因為它們的酶譜比較少，容易分析。對大多數酶的遺傳學控制已了解得相當清楚，所以這就允許我們從凝膠上的帶譜作出遺傳學的推斷。過氧化物酶、脂酶、磷酸酶和肽酶等，其同工酶的數量、位置和四級結構往往是可變的，雖然它們也常常也被用來檢查遺傳變異性，但這些酶對種群遺傳結構和系統發育的分析可能是無用的，因為它們的同源性往往不能肯定。二倍體的基因型與酶型的關系等位酶分析的應用1.了解自然種群的遺傳結構;2.探查種群的交配系統和交配類型;3.探查種群間的分化程度;4.交系分析;5.分子生態學其它應用.等位酶分析方法的優缺點優點：

1.等位酶的遺傳和表達遵循孟德爾定律,便于遺傳學分析;2.量化,可實驗,可重復;3.不容易飾變;4.取材和樣品制備簡單易行;5.結果明解,可比性強.缺點:1.有限種類的酶分析會帶來一定的偏差;2.所先酶的所有基因未必都能表達在酶譜上;3.大量的新鮮的活體素構造表示活體取樣可能遇到困難;4.可能有非遺傳性的或人為的帶干擾酶譜解釋;5.同一個體不同器官或不同發育時期酶的活性有時可能不一樣。推薦讀物王中仁.1996.植物等位酶分析.北京：科學出版社同工酶與等位酶DNA分子標記在遺傳學研究中廣泛應用的DNA分子標記已經發展了很多種：（1）是以Southern雜交技術為核心的分子標記，（如RFLP），這類分子標記被稱為第一代分子標記。（2）是以PCR技術為核心的分子標記，（如STS、RAPD、AFLP、SSR）等，這類分子標記被稱為第二代分子標記；單核苷酸多態性（SNP）標記被稱為第三代分子標記。它也是以PCR技術為基礎的分子標記技術。英文縮寫英文名稱中文名稱RFLPRestrictionfragmentIengthpolymorphism限制性片段長度多態性STSSequencetaggedsite序列標簽位點RAPDRandomamplifiedpolymor-PhicDNA隨機擴增多態性DNAAFLPAmplifiedfrangmentlengthPolymorphism擴增片斷長度多態性SSRSimplesequencerepeat簡單序列重復SNPSimplemucleotidepolymor-phism單核苷酸多態性幾種主要的ＤＮＡ分子標記幾種主要的DNA分子標記（二）RFLP標記：稱為限制性片段長度多態性，是指用某一種限制性內切酶來切割來自不同個體的DNA分子上，內切酶的識別序列有差異，即是由限制性酶切位點上堿基的插入、缺失、重排或點突變所引起的。這種差異反映在酶切片段的長度和數目上。RFLP標記是發展最早的DNA標記技術。RFLP技術主要包括以下基本步驟：DNA提取用限制性內切酶酶切DNA、用凝膠電泳分開DNA片段把DNA片段轉移到濾膜上利用放射性標記的探針雜交顯示特定的DNA片段（Southern雜交）和結果分析。特點A無表型效應，RFLP標記的檢測不受環境條件和發育階段的影響。BRFLP標記在等位基因之間是共顯性的，因此在配制雜交組合時不受雜交方式的影響。C在非等位的RFLP標記之間不存在上位效應，因而互不干擾DRFLP標記起源于基因組DNA的自身變異，在數量上幾乎不受限制EDNA需要量大，檢測技術繁雜，難以用于大規模的育種實踐中。在植物分子標記輔助育種中需要將RFLP轉換成以PCR為基礎的標記。RAPD（三）RAPD標記

RAPD標記的基本原理是利用合成的隨機引物（一般為10個堿基）對基困組DNA進行PCR擴增，然后電泳檢測PCR產物的多態性。RAPD標記的主要特點有：（1）不需DNA探針，設計引物也無須知道序列信息；（2）顯性遺傳（極少數共顯性），不能鑒別雜合子和純合子；（3）技術簡便，不涉及分子雜交和放射性自顯影等技術；（4）DNA樣品需要量少，引物價格便宜，成本較低；（5）實驗重復性較差，結果可靠性較低。（二）AFLP標記AmplifiedFragmentLengthPolymorphism(AFLP)AFLP標記是擴增片段長度多態性的簡稱是RFLP與PCR兩項技術相結合的產物，AFLP技術的主要步驟：

DNA提取有兩種限制性內切酶酶切DNA寡聚核苷酸接頭的連接對限制性酶切片段的選擇性擴增擴增產物的電泳分析。由于不同材料DNA酶切片段存在差異，因而便產生發擴增產物的多態性。AFLP的實驗過程AFLPKeygeneN.V.Wageningen,theNetherlandsZabeau,M.,andP.Vos.1993.Selectiverestrictionfragmentamplification:ageneralmethodforDNAfingerpringting.EuropeanPatentApplication,Publ.No.:EP0534858,no.92402629.7.Vos,P.etal.1995.AFLP:anewtechniqueforDNAfingerprinting.NucleicAcidsResearch,23:4407-4414.AFLPAFLP的重復性問題Jonesetal.（1997）同一實驗在歐洲的8個實驗室重復，172條帶只有1條在一次實驗中沒有，重復率99.4%，與SSR的水平相當。（Jones,C.J.etal.1997.ReproducibilitytestingofRAPD,AFLPandSSRmarkersinplantsbyanetworkofEuropeanlaboratories.Mol.Breed.3:381-390)AFLPAFLP標記的主要特點有：（1）由于AFLP分析可以采用的限制性內切酶及選擇性堿基種類、數目很多，所以該技術所產生的標記數目是無限多的；（2）典型的AFLP分析，每次反應產物的譜帶在50-100條之間，所以一次分析可以同時檢測到多個座位，且多態性極高；（3）分辯率高，結果可靠；（4）目前該技術受專利保護，用于分析的試劑盒昂貴，實驗條件要求較高。但也存在假陽性帶出現頻繁、技術復雜、成本高等缺點。

（四）SSR標記又叫微衛星DNA標記，它是指基因組中存在的由2-5個核苷酸為重復單位組成的長達幾十個核苷酸的串聯重復序列，廣泛分布于真核生物基因組中。

SSR標記具有共顯性、高多態性和易于檢測等優點，是一種理想的分子標記，SSR標記的主要特點有：（1）數量豐富，廣泛分布于整個基因（2）具有較多的等位性變異；（3）共顯性標記，可鑒別出雜合子和純合子；（4）實驗重復性好，結果可靠；（5）由于創建新的標記時需知道重復序列兩端的序列信息，因此其開發有一定困難，費用也較高。SSR位點標記的優點約50%呈多態性共顯性數目多且在基因組中均勻分布多數位點呈選擇中性，符合群體遺傳學了理論技術上適合用PCR分析半自動化，結果可靠部分降解的DNA樣品也可用適合于等位酶變異小的居群水平的研究

SSRSSR位點標記的缺點可用的位點數目少設計引物的費用高，耗時長物種專一性在說明群體分化和物種分化時可能產生錯誤SSRSSR標記的應用領域遺傳圖譜的構建連鎖分析特殊的基因（如感病基因）姻親分析樣品鑒定（如父本分析、血緣分析、等號樣品分析、雜種分析）物種和居群的遺傳多樣性群體遺傳學分析（如有效群體大小、群體遺傳結構、群體分化、遷移與基因流動）傳粉生物學與散布生物學（如花粉和種子的散布、交配系統）保護生物學SSRISSR標記（五）SNP標記也是以PCR技術為基礎的分子標記技術。它是指不同生物個體基因組DNA序列之間單個核苷酸的差異，這種差異可以通過設計特異PCR引物擴增和電泳檢測顯示出來。

SNP標記是根據基因組測序結果發展起來的，因而它的數量非常豐富。檢測SNP的最佳方法是新近發展起來的DNA芯片技術。目前SNP作為一種的分子標記技術，已有2000多個SNP標記定位在人類染鈀體上，在稻和大豆等植物上也發展了一些SNP標記。GeneticVariationsThegeneticvariationsinDNAsequences(e.g.,insertions,deletions,andmutations)haveamajorimpactongeneticdiseasesandphenotypicdifferences.Allhumansshare99%thesameDNAsequence.Thegeneticvariationsinthecodingregionmaychangethecodonofanaminoacidandalterstheaminoacidsequence.SingleNucleotidePolymorphismASingleNucleotidePolymorphisms(SNP),pronounced“snip,”isageneticvariationwhenasinglenucleotide(i.e.,A,T,C,orG)isalteredandkeptthroughheredity.SNP:SingleDNAbasevariationfound>1%Mutation:SingleDNAbasevariationfound<1%CTTAGCTTCTTAGTTTSNPCTTAGCTTCTTAGTTTMutation94%6%99.9%0.1%MutationsandSNPsCommonAncestortimepresentObservedgeneticvariationsMutationsSNPsSingleNucleotidePolymorphismSNPsarethemostfrequentformamongvariousgeneticvariations.90%ofhumangeneticvariationscomefromSNPs.SNPsoccuraboutevery300~600basepairs.MillionsofSNPshavebeenidentified(e.g.,HapMapandPerlegen).SNPshavebecomethepreferredmarkersforassociationstudiesbecauseoftheirhighabundanceandhigh-throughputSNPgenotypingtechnologies.

DNA序列

1.線粒體DNA

2.葉綠體DNA

3.核DNA線粒體基因組動物線粒體基因組其大小（大多動物的為15-19kb）、高度保守的結構和基因組成以及高的同義置換率，使其適用較低分類階元上的居群遺傳學和系統學研究。但是，其上的結構重排和若干進化慢的基因（例如，rRNA和細胞色素氧化基因）也可以應用于高分類階元上的比較研究。線粒體基因組(mtDNA)（一）mtDNA的基因組成

(1)閉合環狀DNA(2)基因數目和排列順序相同（3）有D環和2個復制起始點（5）基因間沒有間隔，因此每個基因不可能都有自己的起動子植物線粒體DNA

母系遺傳,

發生重組及復制,

長40000-2500000bp葉綠體DNA——cpDNA1.結構

完整的cpDNA是共價閉合環狀的雙鏈分子,幾乎所有葉綠體的大小都在120kb到160kb之間。（一）結構葉綠體基因組CtDNA基因組成有以下特點：（1）基因組由兩個IR和一個SSC及一個LS（2）IRA和IRB，編碼相同，方向相反。（3）cpDNA啟動子和原核生物的相似，基因產生單順反子或多順反子的mRNA；（4）不同cpDNA基因組成和數目幾乎是相同的，產物多為類囊體的成分或和氧化還原反應有關；（5）其tRNA基因中有內含子，有的位于D環上，此和原核及真核生物核tRNA都不相同；（6）所有葉綠體基因轉錄的mRNA都由葉綠體核糖體翻譯。遺傳方式就已研究的所有陸生植物而言,葉綠體基因組的遺傳方式屬單親遺傳。大多數被子植物的cpDNA由母本遺傳。葉綠體的雙親遺傳現象罕見,估計在被子植物的屬中只占14%,在裸子植物中,葉綠體由父本傳遞。在雙親都將葉綠體傳遞給子代的植物中,兩種葉綠體及其基因組不會發生融合和重組在體細胞的發育過程中,來自一方的葉綠體最終將被排斥掉。核基因組1.rRNA2.ITS(Internaltranscribedspacer)Internaltranscribedspacersequences(e.g.,seeGardes&Bruns1993paperdescribingamplificationofbasidiomyceteITSsequencesfrommycorrhizasamples).

primernamesequence(5'->3')commentsreferenceITS1TCCGTAGGTGAACCTGCGG

Whiteetal,1990ITS2GCTGCGTTCTTCATCGATGC

(issimilarto5.8Sbelow)Whiteetal,1990ITS3GCATCGATGAAGAACGCAGC

(issimilarto5.8SRbelow)Whiteetal,1990ITS4TCCTCCGCTTATTGATATGC

Whiteetal,1990ITS5GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG

(issimilartoSR6R)Whiteetal,1990ITS1-FCTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA

Gardes&Bruns,1993ITS4-BCAGGAGACTTGTACACGGTCCAG

Gardes&Bruns,19935.8SCGCTGCGTTCTTCATCG

Vilgalyslab5.8SRTCGATGAAGAACGCAGCG

VilgalyslabSR6RAAGWAAAAGTCGTAACAAGG

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基因組信息資源

GenBank(/)DDBJ(http://www.ddbj.nig.ac.jp/)EMBL(http://www.embl-heidelberg.de/)NCBI(NationalCenterforBiotechnologyInformation)/全球最大的生物信息資源中心DNA序列、蛋白質序列、出版物、數據挖掘工具等NCBI主頁密蘇里植物園主頁EMBL(Germany)EBI,Hinxton(Cambridge),UK2004年2月22日攝密蘇里植物園主頁EMBL-EBI(UK)EMBnet密蘇里植物園主頁DDBJNCBI、EBI和DDBJ之間的區別與聯系密蘇里植物園主頁GenBank序列投送指南密蘇里植物園主頁GenBank序列投送軟件平臺GenBank用純文本文件注釋、作者、版本等信息例:可視化

怎樣檢索分子數據庫?

分類學(Taxonomy)檢索序列相似性(Similarity)檢索數據庫查詢

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(以睡蓮科Nymphaeaceae為例)密蘇里植物園主頁挑選白睡蓮

(Nymphaeaalba)的nrDNAITS區序列(收錄號AF136283)密蘇里植物園主頁白睡蓮(Nymphaeaalba)的nrDNAITS區密蘇里植物園主頁白睡蓮

(Nymphaeaal