分子生态学(Molecular ecology)的定义和研究技术

摘 要:

分子生态学是分子生物学与生态学交叉融合的产物,是将分子生物学原理和技术应用于生态学研究而形成的生态学新分支科学。分子生态学使生态学研究进入分子水平,分子生态学的发展主要通过跟踪精确的分子标记技术和分子检测技术来准确地鉴别生物大分子结构与功能的差异,借此来揭示生物与环境相互作用的分子机制。

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一、分子生态学概念

分子生态学(Molecular ecology)是近年来兴起的一门前沿学科,是分子生物学与生态学这两个学科交叉融合的产物,是将分子生物学原理和技术应用于生态学研究而形成的生态学新的分支科学。

分子生态学的定义有两层含义:(1)运用现代分子生物学技术和原理研究传统生态学问题;(2)生物活性分子表现其生命活动时的分子生态条件的规律性。

分子生态学使生态学的实验研究进入分子水平,将对生态学、分子生物学以及生态适应与进化的研究产生重大影响。研究遗传多样性时空变化模式与机制,辨认特种,探讨特种间亲缘关系,追踪特种扩散历史,了解种群内个体间亲缘关系和近效程度等,都属于分子生态学研究领域。

二、分子生态学的研究技术

分子生态学还是一门十分年轻的学科,它没有公认的学科创始人和标识性的学术论著。分子生态学的深入发展依赖分子标记和检测技术的重大突破,其发展主要通过跟踪精确的分子标记技术和分子检测技术来准确地鉴别生物大分子结构与功能的差异,借此来揭示生物与环境相互作用的分子机制,这是分子生态学最显著的学科特征。

分子生态学研究始终依赖和跟踪分子标记技术和分子检测技术。

分子标记技术包括限制性片断长度多态(Restriction fragment lengthpolymorphism, RFLP)、单核苷酸多态(Single nucleotide polymorphisms, SNP)、扩增片段长度多态性(Amplified fragment lengthpolymorphism, AFLP)、随机扩增DNA多态性(Random amplified polymorphism DNA, RAPD)、可变的串连重复多态(Variable number oftandem repeats polymorphism, VNTRP)和PCR技术。

分子检测技术包括DNA(或RNA)序列分析、片段分析(长度分析),单链构象多态性(Single strand conformation polymorphism, SSCP)、变性梯度(Denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE),温度梯度凝胶电泳(Temperature gradient gel electrophoresis, TGGE)、变性高效液相色谱(Denaturing high performance liquid chromatography, DHPLC)。

Weber(1989)通过PCR扩增和直接的序列测定发现了一类特殊的VNTR,其串连重复的核心单元仅由2个碱基组成,称为微卫星(Microsatellites),它与等位酶和RFLP一样是很好的共显性标记物。

目前,分子生态学主要的技术手段是VNTR技术,其次是PCR技术,核酸测序和序列分析技术正在迅速发展,等位酶技术所占的比重较小。

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