1、动物遗传资源保护概论论 任课老师：赵永聚 计算机与信息科学学院计算机信息与科学二班 222010321011113 2011.11.15 王东燕 气候变化对动物遗传资源的影响“濒临灭绝的动物”一句令人揪心的话，又一次出现在了我们的眼前。金丝猴，海豹，金雕，蓝鲸 这些可爱的动物，在环境的影响以及人类的捕杀下，已所剩无几。滇金丝猴(属灵长类,猴科,疣猴亚科，金丝猴属)，是我国特有的 3 种金丝猴之一。目前仅分布在金沙江和澜沧江之间的狭长的云岭山脉之中（9837-9941E），北部最远到西藏芒康（2920N），南部限于兰坪和云龙交界的龙马山（2614N）。现有 15 个自然群，约 1500 只，属于
2、极度濒危的物种。因历史、地理、和政治等各方面的原因，人类对滇金丝猴的了解非常有限，曾一度被称为“被遗忘的叶猴”。由于受到生境破碎化和人类活动的影响，滇金丝猴种群之间目前已呈现出相互隔离的状态，其生存状况不容乐观。为了更好的对这一物种进行保护，制定合理的保护策略，有必要对其种群遗传结构进行研究，分析和探讨野生滇金丝猴种群的遗传多样性状况、种群遗传结构、系统地理分布格局及其形成的历史过程。近日，中科院动物研究所李明研究组的研究人员利用非损伤性取样法，对 11 个滇金丝猴野生种群进行了采样，共采集 207 个样品；其中 203 个粪便样品、2 个肌肉样品和 2 个血癍样品。对其提取 DNA，利用线粒
3、体 DNA 控制区序列和微卫，作为分子标记，鉴定了 157个个体，并对滇金丝猴的遗传多样性、种群遗传结构和种群历史进行探讨，得到如下研究结果：滇金丝猴各线粒体单倍型在分子系统进化上分为明显的两枝（A 和 B），其中 A 枝含有26 种单倍型，B 枝含有 4 种单倍型。A、B 两枝间遗传距离为 11.0，分化时间为 1.00-0.70 百万年前，很可能是受到青藏高原晚新生代隆升的影响。通过 Tajimas D、Fus Fs和 Mismatch 检验以及其它种群增长参数检测到 A 枝在 0.16-0.05 百万年前发生过种群扩张。目前 A 枝单倍型分布在整个滇金丝猴栖息地范围中，而 B 枝单倍型仅
4、分布于中部和南部；这种单倍型的地理分布格局很可能是 A 枝扩张的结果。其它灵长类研究结果相比，滇金丝猴遗传多样性适中，提示滇金丝猴不是一个遗传多样性极低的物种。目前，栖息地的减少和人类活动是导致滇金丝猴濒危的主要因素，而非遗传多样性的降低。景观遗传学研究揭示了人类活动对滇金丝猴的种群遗传结构和基因流的影响。研究表明，目前滇金丝猴适应生境已经被人类活动区隔离为 5 个大小各异的斑块。在不同斑块中的猴群，基因流已经被打断；在同一板块内的猴群，还享有较充分的基因流，构成了亚种群。不同猴群间的遗传距离，与地理距离没有相关性，而与人类活动区（隔离）的存在呈显著相关，隔离的存在解释了 36.23% 的遗传
5、距离（r = 0.51, P = 0.01）。研究揭示整个滇金丝猴种群已分化为 5 个亚种群，亚种群的分化与末次冰期结束及该地区人类活动开始的时间相吻合。5 个亚种群应作为不同的管理单元，进行同步保护，以保护不同的管理单元中独特的遗传多样性。同时也指出了 5 个对于滇金丝猴猴群基因交流非常关键的生境走廊，建议作为栖息地恢复的优先区域。生物技术在动物遗传资源保护中的应用生物技术研究是指人们运用现代生物学、工程学和其它基础学科的知识，按照预先的设计对生物进行控制和改造或模拟生物及其功能，用来发展商业性加工、产品生产和社会服务的新兴技术领域。近十几年来，生物技术迅猛发展，呈方兴未艾之势。目前，许多生
6、物技术成果已在动物遗传资源保护中得到应用。如我国对虾白斑病基因的破译，为其病害防治技术提供了可靠的药物筛选依据；水产病害检测技术的发展也为控制疾病的发生提供了必要的措施；通过免疫手段来防治水生动物疾病已成为当前研究的热点；另外，利用生物技术保护水生环境、治理污染也是水体生态环境保护及其产业可持续发展的重要生物工程手段。也有利于保护水生动物的生长，使其免受灭顶之灾。动物在生殖遗传过程中有可能会发生基因遗传变异，而导致其遗传变异的因素可以通过生物技术中染色体多态性的检测、同工酶和蛋白电泳技术或 DNA 多态性分析技术等方法进行分析。而有时遗传资源的保护需要进行 遗传物质的低温保存，这可以通过对动物
7、精子、 动物细胞株 、哺乳动物胚胎或哺乳动物卵的冷冻保存来完成。动物遗传繁殖对方式可以有很多种：人工授精、胚胎移植、体外受精、显微受精、动物转基因 和动物克隆。这些都与生物技术有着密切相关的联系。动物疾病的诊断和控制也可以和生物技术联系起来并在动物遗传资源保护中得到应用。生物技术在动物遗传资源保护的应用主要表现为以下几方面：第一， 基因操作技术：基因克隆这是一种以蛋白质特殊功能为前提的克隆方法，也是基因克隆中较早采用的策略之一。遗传标记限制性内切酶（RFLP）技术、随机扩增多态性技术、DNA 指纹分析技术、扩增片段长度多态性（AFPL）等分子标记技术用于基因多样性分析，为种质鉴定和遗传育种提供
8、依据。第二，细胞和染色体组技术：多倍体诱导通常动植物细胞染色体组为 2 组。由自然环境因素或人工特殊处理形成 2 组以上染色体的动物体称为多倍体。一般人工诱导的主要目的在于利用三倍体，三倍体具有生长快、净肉率高、肉质好，生命周期长等特点；另外三倍体还有利于种群控制，具有较高的抗病力和抗逆性。 雌核发育雌核发育指的是卵子需要精子的激活但精子并不提供遗传物质的一种单性生殖方式。自然界存在这种单性生殖的动物，人工诱发手段也可使未受精卵进行雌核生殖，但产生的个体绝大多数是单倍体，难以存活，需紧接着二倍化的特殊处理。除了可以加快建立选育系和控制性别外，还可以使一些稀有的隐性等位基因显现而产生优良性状，使
9、具有重要经济性状的显性基因转为纯合状态，雌核发育后代还可用来鉴定其近交衰退现象等。细胞核移植技术是将一细胞核移植到另一去核的未受精卵或细胞内的生物技术。细胞培养技术是把生物的细胞分离、培养、诱导再生或快速繁殖的技术。第三，免疫防治技术:DNA 疫苗在动物疾病防治上，传统的疫苗是用灭活菌体疫苗或弱毒性的菌体疫苗，前者往往效果不明显，后者却仍可造成轻微感染或回复突变为病原株的危险。DNA 疫苗又称基因疫苗或核酸疫苗，它是将病毒或微生物中负责转译抗原蛋白的基因片段分离出来，在体外与载体连接形成重组 DNA，然后转移入宿主细胞，在宿主细胞内表达抗原蛋白，达到免疫的效果。这种疫苗制备方法简单，成本低，适
10、宜大规模生产，它在体内能长期表达，不断刺激机体的免疫系统，可组成多价疫苗，即一种疫苗能诱导产生针对多个抗原表位的免疫保护作用。目前，转基因在农作物生产中得到广泛运用，而转基因这种新型生物技术生产出产品提高了食品安全，增进了牲畜的健康。生物技术对改善畜牧业也具有很大潜力，例如：减少动物排泄物及其磷氮含量和气味。发展并使用这些生物技术将有助于保护环境。新型动植物生物技术的发现与发展，是走向农业生物技术产品商业化的环节之一。管理程序中的一个重要内容，是检查转基因作物、转基因动物或者使用了生物技术产品的动物的构成等同性。具有等同性将说明，经过基因改良的动物没有因此发生实质上的改变。转基因农作物与动物遗
11、传资源保护虽无直接联系，但其间接影响着动物的生殖发育，因此它们之间也存在着间接的联系。生物技术在动物遗传资源保护中发挥着至关重要的作用，它是动物遗传资源可以得到更好保护的基础。只有充分掌握了生物技术在动物遗传资源保护上的应用才能更好的挽救那些已濒临灭绝的动物，让世界处于一种和谐的生态环境下。这不仅是科学家的责任也是我们全人类应共同努力完成的使命，刻不容缓！我国动物遗传资源多样性生物多样性有多种多样的表现形式，但最终都是由控制形态和发育的遗传蓝图核酸的多样性决定的，因此基因的多样性是其他一切多样性的基础和源泉。遗传多样性是生物多样性的重要组成部分。任何物种都具有其独特的基因库和遗传组成，可以说物
12、种是构成生物群落进而组成生态系统的基本单元，生态系统的多样性离不开物种的多样性，而物种多样性已经包含了基因遗传的多样性，故生态系统也就离不开物种所具有的遗传多样性。遗传多样性是生态系统多样性和物种多样性的基础。 遗传多样性又称基因多样性，是生物多样性的重要组成部分。广义的遗传多样性是指地球上生物所携带的各种遗传信息的总和。狭义的遗传多样性主要是指种内不同群体之间或同一群体内不同个体的遗传变异的总和，即生物种内基因的变化，包括同种显著不同的群体间或同一群体内的遗传变异 。此外，遗传多样性可以表现在多个层次上，如分子、细胞、个体等。生物多样性不仅在于可揭示物种的起源与进化历史，为动植物的分类、进化
13、研究提供有力的证据，而且可为保护区规划、遗传资源的保存及动植物的育种和遗传改良等工作提供理论依据。我国的特有种大熊猫群体被隔离为 30 多个小群体，每个群体不到 50 头，甚至少于 10 头。根据 36 种血液同工酶及蛋白质的电泳检测发现，来自 8 个山系的 12 只大熊猫，在检测的 40 个遗传位点上，39 个位点均表现为单态，只有一个等位基因，只有一个位点有两个等位基因多态，遗传多样性水平极低。许多专家认为大熊猫正面临灭绝的境地。而同样实验条件下的 17 只亚洲黑熊却表现出丰富的多态性。普遍认为亚洲黑熊在短期内没有灭绝的危险。中国是地球上生物多样性最丰富的国家之一。中国有高等植物 3 万多
14、种，脊椎动物 6347 种，分别约占世界总数的 10和 14；陆生生态系统类型有 599类。中国不但野生物种和生态系统类型众多，而且具有繁多的栽培植物和家养动物品种及其野生近缘种。此外，中国生物特有属、特有种多，动植物区系起源古老，珍稀物种丰富。 中国具有丰富和独特的生物多样性，它有如下特点：物种丰富。中国有高等植物 3 万余种，其中在全世界裸子植物 15 科 850 种中，中国就有 10 科，约250 种，是世界上裸子植物最多的国家。中国有脊椎动物 6347 种，占世界种数近 14。特有属、种繁多。6347 种脊椎动物中，特有种 667 种，占 10.5。区系起源古老。由于中生代末中国大部分地区已上升为陆地，第四纪冰期又遭受大陆冰川的影响，许多地区都不同程度保留了白垩纪、第三纪的古老残遗部分。如松杉类世界现存 7 个科中，中国有 6 个科。动物中大熊猫、白鳍豚、扬子鳄等都是古老孑遗物种生态系统丰富多彩。生物多样性保护的关键就是保护物种的遗传多样性或进化潜力。遗传多样性越丰富，该物种对环境变化的适应能力愈大，其进化的潜力也就愈大。采取科学的保护措施之前所开展的保护等级的确定、有效种群数量确定、物种生存力分析、保护数量的确定、保护对象的获取，以及保护过程中保护对象的管理方案制定等一系列工作，都应在对该物种的遗传多样性研究的基础上进行。
