生態(tài)遺傳學(xué)
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生態(tài)遺傳學(xué)
ecological genetics, ecogenetics
研究生態(tài)學(xué)尺度的遺傳學(xué)，主要關(guān)注于自然族群中的表現(xiàn)型的演化。群體遺傳學(xué)為較為相關(guān)的其他學(xué)科。群體遺傳學(xué)與生態(tài)學(xué)相結(jié)合的遺傳學(xué)分支，研究生物群體對(duì)生存環(huán)境的適應(yīng)以及對(duì)環(huán)境改變所作出反應(yīng)的遺傳機(jī)理。
環(huán)境的改變?nèi)绻灰鹕?a href="/w/%E8%A1%A8%E5%9E%8B" title="表型">表型上的變化，那是生態(tài)學(xué)研究的內(nèi)容；只有當(dāng)環(huán)境的改變?cè)斐缮镞z傳上的變化并在群體中保留下來(lái)，才是生態(tài)遺傳學(xué)研究的范疇。生態(tài)遺傳學(xué)不僅研究在自然條件下生物發(fā)生遺傳變化的長(zhǎng)期效應(yīng)(進(jìn)化)，而且也研究在人工條件下發(fā)生遺傳變化的短期效應(yīng)（育種） ，這些研究對(duì)進(jìn)化遺傳學(xué)、群體遺傳學(xué)、數(shù)量遺傳學(xué)和動(dòng)植物、微生物育種等有關(guān)學(xué)科的發(fā)展有很大意義。
研究生物群體的遺傳結(jié)構(gòu)對(duì)生存環(huán)境及其變化所作反應(yīng)的遺傳學(xué)分支學(xué)科。（《遺傳學(xué)名詞》第二版）
群體遺傳學(xué)與生態(tài)學(xué)相結(jié)合的遺傳學(xué)分支，研究生物群體對(duì)生存環(huán)境的適應(yīng)以及對(duì)環(huán)境改變所作出反應(yīng)的遺傳機(jī)理。環(huán)境的改變?nèi)绻灰鹕锉硇蜕系淖兓?，那是生態(tài)學(xué)研究的內(nèi)容；只有當(dāng)環(huán)境的改變?cè)斐缮镞z傳上的變化并在群體中保留下來(lái)，才是生態(tài)遺傳學(xué)研究的范疇。生態(tài)遺傳學(xué)不僅研究在自然條件下生物發(fā)生遺傳變化的長(zhǎng)期效應(yīng)(進(jìn)化)，而且也研究在人工條件下發(fā)生遺傳變化的短期效應(yīng)(育種)，這些研究對(duì)進(jìn)化遺傳學(xué)、群體遺傳學(xué)、數(shù)量遺傳學(xué)和動(dòng)植物、微生物育種等有關(guān)學(xué)科的發(fā)展有很大意義。例如生長(zhǎng)在英格蘭中部的一種蝸牛,殼的顏色有褐色和黃色兩種,受一對(duì)等位基因控制，褐色對(duì)黃色為顯性。鳥(niǎo)類(lèi)捕食這種蝸牛的辦法是先把它們銜到空中，再扔落在硬石地面打碎外殼。P.M.謝潑德1951年發(fā)現(xiàn)，在入春以前，草色枯褐，被捕食的蝸牛多數(shù)是黃色的；入春以后，草色變?yōu)辄S綠，這時(shí)被捕食的蝸牛多數(shù)是褐色的。通過(guò)對(duì)硬石地面上殘殼的計(jì)數(shù)，可以清楚地觀察到上述現(xiàn)象，這證明了C.R.達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)。而逐年的觀察還表明，雖然不同時(shí)期被捕食的殼色發(fā)生周期性的變化，但每年的比例大致相同，這表示兩種殼色的群體已達(dá)到了平衡，為群體遺傳學(xué)提供了例證。
簡(jiǎn)史
20世紀(jì)30年代，R.A.費(fèi)希爾、J.B.S.霍爾丹、S.賴(lài)特等人以數(shù)學(xué)為工具的理論群體遺傳學(xué)研究和40～50 年代，T.多布然斯基、C. H.沃丁頓等人以昆蟲(chóng)為材料的實(shí)驗(yàn)群體遺傳學(xué)的研究為生態(tài)遺傳學(xué)奠定了基礎(chǔ)。1963年在荷蘭海牙召開(kāi)的第11屆國(guó)際遺傳學(xué)大會(huì)上首次舉行了生態(tài)遺傳學(xué)的學(xué)術(shù)討論會(huì)。1964年E.B.福特《生態(tài)遺傳學(xué)》一書(shū)的出版，標(biāo)志著生態(tài)遺傳學(xué)已發(fā)展成為一門(mén)獨(dú)立的遺傳學(xué)分支。1988年在加拿大多倫多召開(kāi)的第16屆國(guó)際遺傳學(xué)大會(huì)上，不僅對(duì)生態(tài)遺傳學(xué)安排了學(xué)術(shù)討論會(huì)，而且還對(duì)應(yīng)激的遺傳學(xué)組織了專(zhuān)題報(bào)告，這是從分子水平研究生態(tài)遺傳學(xué)的開(kāi)始。
【研究方法】
數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
在對(duì)群體作抽樣調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)群體中基因的頻率和由于不同交配類(lèi)型所造成的各種基因型在數(shù)量上的分布進(jìn)行分析。這一方法又可分為靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的兩種。靜態(tài)的方法研究的是群體在同樣生態(tài)條件下不同基因型所發(fā)生的遺傳變化，或是群體中相同的基因型個(gè)體在不同生態(tài)條件下所發(fā)生的遺傳變化。動(dòng)態(tài)的方法研究的是群體的遺傳結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境兩方面都發(fā)生改變的情況下生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)和反應(yīng)。
野外群體研究方法
最常見(jiàn)的是捕捉某些野生動(dòng)物如昆蟲(chóng)、鳥(niǎo)類(lèi)、魚(yú)類(lèi)和小型獸類(lèi)進(jìn)行觀察，對(duì)它們施加某種標(biāo)記后釋放回去，經(jīng)過(guò)一段時(shí)期再行捕捉。根據(jù)再次捕捉中有標(biāo)記動(dòng)物和無(wú)標(biāo)記動(dòng)物的比例，可以大致估計(jì)這一地區(qū)某種動(dòng)物的數(shù)量和活動(dòng)范圍等。如果施加的標(biāo)記帶有無(wú)線電接受器，還可以跟蹤它們的活動(dòng)范圍。
實(shí)驗(yàn)室群體研究方法
在實(shí)驗(yàn)室的條件下，對(duì)某些已知遺傳結(jié)構(gòu)的群體進(jìn)行選擇、雜交、隨機(jī)漂變、基因型與環(huán)境互作等試驗(yàn)，以觀察群體適應(yīng)度和基因頻率的變化。
計(jì)算機(jī)模擬
無(wú)論是對(duì)野外群體還是實(shí)驗(yàn)室群體，人類(lèi)在一生中所能觀察到的世代數(shù)是很有限的，不可能對(duì)千百年生態(tài)條件作用下生物的遺傳變化進(jìn)行實(shí)際觀察。應(yīng)用計(jì)算機(jī)可以模擬不同的選擇壓、突變率、遷移率、繁殖率、近交和隨機(jī)漂變等因素作用下遺傳變異的長(zhǎng)期效應(yīng)，從而對(duì)種群進(jìn)化（或退化）和動(dòng)植物遺傳資源的保護(hù)、利用作出預(yù)測(cè)。
從分子水平研究生態(tài)遺傳學(xué)的方法。例如對(duì)果蠅作熱應(yīng)激的處理,然后從DNA的變化上來(lái)研究對(duì)熱處理的反應(yīng)，從而探討適應(yīng)的遺傳基礎(chǔ)。
【研究?jī)?nèi)容】
適應(yīng)的起源
分別從群體、細(xì)胞、分子水平來(lái)研究生物適應(yīng)性的遺傳基礎(chǔ)。
自然群體的多態(tài)
由于突變、重組、選擇、雜交等遺傳與環(huán)境的作用，造成自然群體的多態(tài)現(xiàn)象。有些多態(tài)是暫時(shí)性的，如突變型個(gè)體由于選擇而被淘汰；有些多態(tài)是永久性的，如選擇對(duì)不同類(lèi)型達(dá)到某種平衡，就象上面提到的褐色蝸牛和黃色蝸牛的例子（見(jiàn)遺傳多態(tài)性）。
家養(yǎng)條件下物種的進(jìn)化
在家養(yǎng)的條件下，人工選擇的作用超過(guò)了自然選擇，在自然界被淘汰的突變型可以在家養(yǎng)條件下得到保留，這就造成了當(dāng)前大量的高產(chǎn)動(dòng)植物、微生物的變種和品種。
對(duì)逆境的反應(yīng)
巨大的逆境常造成生物大量死亡,但有時(shí)也能殘留下少量的個(gè)體，這可能是由于偶然的保護(hù)條件，也可能是某些基因型的特殊抗逆性。因此逆境往往是對(duì)抗逆性的一種選擇作用。例如昆蟲(chóng)對(duì)殺蟲(chóng)劑、細(xì)菌對(duì)抗菌素抗性的增強(qiáng)。
物種遷移對(duì)當(dāng)?shù)厝后w的后果
物種遷移后與當(dāng)?shù)厝后w雜交，有時(shí)可以產(chǎn)生雜種優(yōu)勢(shì)或在雜交的基礎(chǔ)上產(chǎn)生新的類(lèi)型，如同在動(dòng)植物育種中所經(jīng)常采用的引種和雜交的手段。但有時(shí)物種遷移也能對(duì)當(dāng)?shù)厝后w造成極大危害,如美國(guó)曾在引入板栗時(shí)也引入了板栗皮層真菌病,使美國(guó)本地板栗遭到大面積的滅絕。
新環(huán)境下人類(lèi)進(jìn)化的趨向
由于工業(yè)發(fā)展所造成的環(huán)境污染，食物中的農(nóng)藥殘毒，核輻射以及其他的物理和化學(xué)誘變劑的增加，這些無(wú)疑會(huì)對(duì)人類(lèi)的進(jìn)化造成嚴(yán)重后果。因此生態(tài)遺傳學(xué)在今后的科研規(guī)劃中將占有日益重要的地位。
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