分子生态学-第三章分子鉴别课件.ppt

1、分子鉴别第三章张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU3.分子鉴别：种，个体，性别的分类学 分子生态学对在早期生命与成体间的形态变异，物种早期发育的性别鉴定，以及分类级别间的疑难和生物种概念等方面的问题常常是必要的。张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU面临的问题环境作用下的物种鉴定Q1：请了解中大竹园中的竹子种类有多少？竹子主要以什么进行分类？用花来分类有什么困难？Q2:实蝇是热带亚热带地区主要的蔬菜瓜果类害虫，小峰从番禺一块瓜地中采了一个有实蝇幼虫的苦瓜带回实验室，他如何鉴别这些实蝇幼虫的种类？张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU分子方法能比较利索地解决这方面的问题

2、，但不要分子方法能比较利索地解决这方面的问题，但不要认为一个简单方式就能解决分子遗传数据应用于保认为一个简单方式就能解决分子遗传数据应用于保护的问题，而要仔细地与其它如形态学，行为学数护的问题，而要仔细地与其它如形态学，行为学数据综合比较。据综合比较。例：树袋熊，例：树袋熊，(Phascolarctus cinereusPhascolarctus cinereus)3.1.1 定义的特殊性张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU隐存种隐存种(cryptic species complex)(cry

3、ptic species complex)：在一些形态学：在一些形态学上不能区分的物种复合类群中，存在着实际上有生上不能区分的物种复合类群中，存在着实际上有生殖隔离的分类群，它们只能用非形态学的方法（如殖隔离的分类群，它们只能用非形态学的方法（如DNADNA序列分析、生物声学及生活史研究等）区别开来序列分析、生物声学及生活史研究等）区别开来；在分布上可是相邻的（；在分布上可是相邻的（parapatricparapatric）、同域）、同域/重叠重叠的（的（sympatricsympatric）或是异域的（）或是异域的（allopatricallopatric）。）。张军丽 中山大学JUNLIZ

4、HNAG SYSU例 如：一 种 海 鸟 信 使 海 燕例 如：一 种 海 鸟 信 使 海 燕 P t e r o d r o m a P t e r o d r o m a heraldicaheraldica -P.atrataP.atrata (new species)(new species)的形态的形态学记录和分子证据上的比较学记录和分子证据上的比较张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU3.1.2 杂交 分子标记与形态，地理分布数据结合起来 例：长白松 Pinus sylvestrif

5、ormis张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU长白松长白松Pinus sylvestriformisPinus sylvestriformis张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU如两种栎树蒙古栎（如两种栎树蒙古栎（Quercus mongolicaQuercus mongolica）辽东栎（）辽东栎（Quercus liaodongensisQuercus liaodongensis）在形态学上本来就比较接）在形态学上本来就比较接近，地理分布区域为相邻、部分重叠，通过近，地理分布区域为相邻、部分重叠，通过DNADNA分析分析发现

6、，两种在自然分布重叠区域确实存在杂交（恽锐发现，两种在自然分布重叠区域确实存在杂交（恽锐等等19981998）。）。张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU大米草SpartinaSpartina (cord grass)in San Francisco(cord grass)in San Francisco Bay.Bay.张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU两种冷杉Abies veitchii，Abies homolepis in Japan张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYS

7、U张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU 3.2 3.2 个体鉴别个体鉴别3.2.13.2.1 个体指纹分析个体指纹分析张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU例：小布氏鲸Balaenoptera edeni采自浙江省瑞安市的一头须鲸类标本的线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)细胞色素b(cytochrome b,cyt b)基因369 bp 和控制区(control region)933 bp 的序列,发现与西太平洋和日本水域的布氏鲸的cyt b 基因和控制区分别有6.78%7.05%和13.30%14.40%的序列差异,而与来自所罗门群岛的布氏鲸之间

8、cyt b 基因的序列则完全相同,控制区的序列也仅相差一个碱基(0.28%)。张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU3.2.2发育早期鉴定 如对幼仔期的个体鉴定以确定其竞争力大小，对性别比例的研究等。例如两种蟾蜍 张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSUBufo calamita Bufo bufoBufo calamita Bufo bufo张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU3.2.3林地演替这方面的研究实际上是非常重要的，不同演替阶段的种群多样性如何？我们几年前对鼎湖山不同演替的3个群落中的优势树种的分析说明种群的遗传

9、结构在不同演替阶段是有变化的。张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU三个种群（鼎湖山）在不同演替群落中的遗传结构分布图1 厚壳桂（中生树种）在演替中期群落与顶极群落中的遗传结构分布，表现出明显的遗传结构分化图2 椎栗（阳生树种）在演替初、中、顶极群落中的遗传结构分布，同样表现出明显的遗传结构分化图3 荷木（广适树种）在演替初、中、顶极群落中的遗传结构分布，没有明显的遗传结构分化-0.2-0.15-0.1-0.0500.050.10.150.2-3-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5-0.15-0.1-0.0500.050.10.15-4-3-2-10123-0.6-

10、0.4-0.200.20.40.60.8-2-1012345张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU特别对一些小生物来说，不能从形态上分清时，特别对一些小生物来说，不能从形态上分清时，分子标记就比较有用。分子标记就比较有用。如粪化石的如粪化石的DNADNA分析可重建历史上的植被分析可重建历史上的植被 张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU3.2.4 捕食关系的鉴定步行虫（Pyrtodyivhud vuptrud）消化道中找到的蚊子酯酶基因片段。张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU3.2.5疾病载体的鉴定如如SARSSARS病毒载体与果子狸的关系；病毒载体与果子狸的关系；

11、S5N1S5N1与禽流感与禽流感张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU疟疾病原载体蚊子复合类群与杀虫剂的关系张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU3.2.6法医学鉴定特别是一些灵敏的分子标记，如RAPD,AFLP，SSR等(专题)例如：绿头苍蝇与丽蝇的鉴别(Benecke 1998)张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU例如一种商业草莓品种Marmolada 张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSUSeparate PCR products from various sam

12、ples amplified with primers targeted to a particular STR locusCombineRe-amplifyFind representative alleles spanning population variationPolyacrylamide GelFigure 5.3,J.M.Butler(2005)Forensic DNA Typing,2nd Edition 2005 Elsevier Academic Press张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU3.3 性别鉴定用性别专一基因对形态无法鉴别的种进行鉴定，如一些鸟类SR

13、Y基因在哺乳类中是雄性专一的，因而可依此设计引物，通过PCR扩增进行鉴别。北部瓶鼻鲸(Hyperroodon ampullatus），用鱼叉取一点皮下组织就可通过性别基因进行雌雄的鉴别。张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU鸟类的性别由鸟类的性别由CHD1WCHD1W上的染色体螺旋上的染色体螺旋DNADNA梆定基因（梆定基因（chromobox-helicasechromobox-helicase-DNA-binding-DNA-binding）决定的，虽然在）决定的，虽然在Z Z染色体上也有一个相对应的染色体上也有一个相对应的(CHD1Z

14、)CHD1Z)张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU银杏Ginkgo biloba的性别鉴别 特殊的特殊的RAPD片段被用于片段被用于银杏的性别鉴别银杏的性别鉴别张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU 3.4 个体碎片分析皮肤，羽毛，粪便等都是皮肤，羽毛，粪便等都是DNADNA源，可用于种群大小，源，可用于种群大小，性别比，个体活动和繁殖率的研究性别比，个体活动和繁殖率的研究.非损伤性取样是分子生态学实验中重要的环节非损伤性取样是分子生态学实验中重要的环节张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU例如水獭Lutra lutra 的粪便张军丽 中山大学JUNLIZHNAG S

15、YSU昆士兰毛吻袋熊Lasiorhinus krefftii 的毛发样本张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU非损伤取样：如北美丛林狼Canis latrans 非损伤取样与野外记数的结果基本一致张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU3.5 分子鉴定方法包括蛋白质和DNA两大类（专题）蛋白质的应用比DNA的应用少许多,因为:蛋白质的多态性通常比DNA所检测到的要少许多;蛋白质分析通常需要相对大量的组织蛋白质也常在空间（组织特异性）和时间（发育调控）上有差异地进行表达蛋白质也比DNA更难在野外以非变性状态保存 张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSUDNA方法SSR、mtDNA或cpDNA中的一些合适的片段，显性标记中的一些特殊片段。张军丽 中山大学JUNLIZHNAG SYSU