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顾红雅教授课题组发现长城具有阻碍基因交流的作用

    生命科学学院副院长顾红雅教授的课题组应用RAPD技术对居庸关长城六种植物居群的遗传多样性及其遗传结构进行了研究,发现被长城隔离的植物亚居群间具有极显著的遗传分化。

    该研究结果发表在Heredity后, 专栏科学评论家Helen Pilcher女士对顾红雅教授进行了电话采访,并对论文进行了介绍和评述,文中还引用了美国科学院院士、中国科学院外籍院士Peter Raven教授的评论:“(长城两侧植物的差异)表明植物居群内的分化发生得非常之快;我们可以推测,这些(长城两侧植物的)差异是有适应意义的”。

    一定的地理、地质及历史事件或多或少地会影响到其周围环境所生长的生物的遗传行为?遗传分化及其遗传结构。群体遗传学为研究生物的群体遗传结构及变异提供了一项有力的工具。长城自修建至今经历了约2000年的历史时间,它作为一道人为的物理屏障,为分析一定历史时间内近距离被隔离生境的植物居群遗传结构提供了一个较好的研究模型。

    RAPD是一种基于PCR的分子标记技术,它的操作程序简单、快速,所需模板DNA量少。同时因PCR扩增采用随机引物、通用性好,且不需要预先知道待扩增模板DNA的序列信息,适于作未知基因组的分析,该技术在植物居群的遗传多样性及遗传结构研究方面应用十分广泛。

    研究对象代表了生长在长城的乔木、灌木、草本等生活史特性及虫媒、风媒等传媒方式的野生植物群体,旨在检测被长城隔离的植物亚居群之间的遗传变异,并探讨长城对不同生活史特性及传媒方式的植物居群遗传分化的影响。研究结果表明被长城隔离的植物亚居群间具有极显著的遗传分化。植物传媒方式?生活史特性和繁殖体系与其群体的遗传分化相关:如风媒植物榆亚居群间的遗传分化小于四种虫媒植物;多年生木本山杏具有比一年生草本狗娃花较低的亚居群内遗传分化。他们推断长城两侧亚居群间的分化主要来自两个方面:一、高山两侧本来就存在微地理环境的差异,长城的修建增加这种差异,使得长城两侧的同种植物经受了不同的选择压力;二、长城作为一道物理屏障,在上千年的历史时间内,削弱基因流,致使亚居群之间发生遗传变异。前者有积极的进化意义,而后者则通过限制基因流而使植物发生变异。该研究首次对中国长城这一宏伟的人工建筑所产生的生态影响进行了探讨,它对评估大型的人类工程对其周围动植物的遗传多样性的影响具有重要的参考价值。

    世界文化遗产-长城,是古代中国人民留下的一项伟大的军事防御工程,与埃及的金字塔、印度的泰姬×玛哈尔陵、依斯坦布尔的圣×索菲亚教堂一起,被誉为世界奇迹。明代长城是修筑最晚也是最完善的长城。其长度都超过了一万里,且设计精巧,布局合理。保存至今的居庸关?八达岭?嘉峪关等是明代的关城和长城。


    注:Helen Pilcher女士的介绍和评述见 http://www.nature.com/nsu/030414/030414-3.html),题为“GREAT
WALL BLOCKS GENE FLOW - Chinese landmark has driven plants apart”

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