遺傳多樣性

遺傳多樣性是指地球上所有生物所攜帶的遺傳信息的總和。但一般所指的遺傳多樣性是指種內的遺傳多樣性，即種內個體之間或一個群體內不同個體的遺傳變異總和。種內的多樣性是物種以上各水平多樣性的最重要來源。遺傳變異、生活史特點、種群動態及其遺傳結構等決定或影響著一個物種與其它物種及與環境相互作用的方式。而且，種內的多樣性是一個物種對人為干擾進行成功反應的決定因素。種內的遺傳變異程度也決定其進化的趨勢。

基本介紹

• 中文名：遺傳多樣性
• 外文名：Genetic diversity
• 起源：基因突變，基因重組
• 表現層次：分子、細胞、個體

簡介

遺傳多樣性可以表現在多個層次上，如分子、細胞、個體等。在自然界中，對於絕大多數有性生殖的物種而言，種群內的個體之間往往沒有完全一致的基因型，而種群就是由這些具有不同遺傳結構的多個個體組成的。

生物多樣性

解析

遺傳多樣性是生物多樣性的重要組成部分。一方面，任何一個物種都具有其獨特的基因庫和遺傳組織形式，物種的多樣性也就顯示了基因遺傳的多樣性。另一方面，物種是構成生物群落進而組成生態系統的基本單元。生態系統多樣性離不開物種的多樣性，也就離不開不同物種所具有的遺傳多樣性。因此遺傳多樣性是生態系統多樣性和物種多樣性的基礎。通常談及生態系統多樣性或物種多樣性時也就包含了各自的遺傳多樣性。廣義地講遺傳多樣性就是生物所攜帶遺傳信息的總和，但一般所指的遺傳多樣性是指種內的遺傳多樣性或稱遺傳變異。

生物多樣性

遺傳變異是生物體內遺傳物質發生變化而造成的一種可以遺傳給後代的變異。正是這種變異導致生物在不同水平上體現出的遺傳多樣性。居群（Population 又譯種群群體）水平、個體水平、組織和細胞水平、以及分子水平。通常遺傳多樣性最直接的表達形式就是遺傳變異性的高低。然而對任何一個物種來說，個體的生命很短暫，由個體構成的居群或居群系統（宗、亞種、種）才在時間上連綿不斷，才是進化的基本單位。這些居群或居群系統在自然界有其特定的分布格局式樣。故遺傳多樣性不僅包括遺傳變異高低，也包括遺傳變異分布格局即居群的遺傳結構。例如對大範圍連續分布的異交植物來說，遺傳變異的大部分存在於居群之內；而對以自交為主的植物來說，居群之間的遺傳變異明顯減小；對那些更為極端的以無性繁殖為主的植物來說，每個無性集群（Colony）在大部分位點上都是純合的，形態變異也很小，但不同的無性集群之間都有很大或明顯的差異。因為遺傳變異分布在無性集群之間，因此居群遺傳結構上的差異是遺傳多樣性的一種重要體現。一個物種的進化潛力和抵禦不良環境的能力既取決於種內遺傳變異的大小，也有賴於遺傳變異的居群結構。

起源

基因突變，基因重組

研究意義

對遺傳多樣性的研究具有重要的理論和實際意義。

首先，物種或居群的遺傳多樣性大小是長期進化的產物，是其生存適應和發展進化的前提。一個居群或物種遺傳多樣性越高或遺傳變異越豐富，對環境變化的適應能力就越強越；容易擴展其分布範圍和開拓新的環境。即使對無性繁殖占優勢的種也不例外。理論推導和大量實驗證據表明，生物居群中遺傳變異的大小與其進化速率成正比。因此對遺傳多樣性的研究可以揭示物種或居群的進化歷史（起源的時間、地點、方式），也能為進一步分析其進化潛力和未來的命運提供重要的資料，尤其有助於物種稀有或瀕危原因及過程的探討。

其次，遺傳多樣性是保護生物學研究的核心之一，不了解種內遺傳變異的大小時空分布及其與環境條件的關係，我們就無法採取科學有效的措施來保護人類賴以生存的遺傳資源基因，來挽救瀕於絕滅的物種，保護受到威脅的物種。對於我們所不了解的對象，我們是無法保護的。對珍稀瀕危物種保護方針和措施的制定，如採樣策略遷地或就地保護的選樣等等都有賴於我們對物種遺傳多樣性的認識。

再者，對遺傳多樣性的認識是生物各分支學科重要的背景資料。古老的分類學或系統學幾百年來都在不懈地探索描述和解釋生物界的多樣性，並試圖建立個能反映自然或系統發育關係的階層系統，以及建立一個便利而實用的資料（信息）存取或查尋系統。對遺傳多樣性的研究無疑有助於人們更清楚地認識生物多樣性的起源和進化，尤其能加深人們對微觀進化的認識，為動植物的分類進化研究提供有益的資料，進而為動植物育種和遺傳改良奠定基礎。

檢測方法

檢測遺傳多樣性的方法隨生物學尤其是遺傳學和分子生物學的發展而不斷提高和完善。從形態學水平、細胞學（染色體）水平、生理生化水平、逐漸發展到分子水平。然而不管研究是在什麼層次上進行，其宗旨都在於揭示遺傳物質的變異。任何檢測遺傳多樣性的方法，或在理論上或在實際研究中都有各自的優點和局限，還找不到一種能完全取代其它方法的技術。因此，包括傳統的形態學、細胞學以及同工酶和DNA 技術在內，各種方法都能提供有價值的資料，都有助於我們認識遺傳多樣性及其中的生物學意義。

研究方法

PCR特異擴增ITS序列

這是目前鑑定物種和做分子分類研究的最主流的方法.原理是：ITS序列是中度重複序列，廣泛分布於基因組並且是同步進化的，而且不同物種間進化差異很大，它的鹼基序列同源性的程度決定生物之間的親源關係遠近，並可以以此來作為分類依據劃分物種.另外對於未知物種，可以通過與GENEBANK提供的序列比對來確定該物種的分類歸屬，達到鑑定的目的.ITS序列在核糖體大小亞基的rRNA之間，核糖體大小亞基的rRNA序列非常保守，便於設計PCR過程所需的兩端特異性引物，進行典型的錨定PCR.

差異顯示PCR

可以用來研究同一個體不同生長時段和不同組織（或分化結構）或者不同個體之間基因表達差異.原理是：根據中心法則，每一個閱讀框要表達必須先轉錄成mRNA.那么在不同細胞內只要存在基因差異表達現象，肯定就會存在不同的mRNA.我們可以提取細胞的mRNA，然後將其反轉錄為cDNA，並以此來作為PCR模板.由於mRNA的3端具有polyA特殊結構，因此可以這樣設計引物：引物1與cDNA的polyT互補，引物2隨機合成大約10bp左右.PCR產物用1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測.這樣通過PCR就可以顯示並放大出mRNA的差異，從而找到差異表達的基因.

RFLP（擴增片段長度多樣性）

基於RFLP（限制性酶切片段多樣性） 和PCR技術發展起來的一種用來研究分類的技術.原理是：不同物種的DNA序列不同，那么用同種限制性內切酶酶切會得到不同的片段，這些不同的片段中，有很多長度也會有不同.通過同樣兩種限制性內切酶消化後，根據酶切位點序列設計互補序列並額外添加一段特異性序列，用T4連線酶補平，經過兩次PCR擴增（預擴增和二次擴增），產物用聚丙烯醯胺凝膠電泳檢測，銀染色後用專門的分析軟體分析，根據條帶分布差異的程度來劃分物種間的親緣關係.

AFLP分子標記

影響

遺傳多樣性是物種進化的本質，也是人類社會生存和發展的物質基礎。“一個基因關係到一個國家的興衰，一個物種影響一個國家的經濟命脈”，已是被無數實例證明了的事實。如第一次“綠色革命”和水稻雜交優勢的利用， 就是發現和利用了矮稈基因和不育基因的結果。顯而易見， 遺傳多樣性的研究無論是對生物多樣性的保護，還是對生物資源的可持續利用，以及未來世界的食物供應，都有重要的意義。

價值

⒈為人類提供了基本食物，是人類食物的根本和不可替代的來源（現實和潛在）。

⒉人類藥物和衣著的主要來源。

⒊提供多種多樣的工業原料，如木材、纖維、橡膠、造紙原料、天然澱粉、油脂等等

⒋生物多樣性是維護自然生態平衡的基礎。

⒌生物多樣性是遺傳育種的基因源泉。