分子生态学研究进展
摘要:本文主要介绍了分子生物学的产生、概念、内容、途径、研究手段、应用领域和研究热点。
自十九世纪下半叶出现生态学一词至令，已经历了一个半世纪的发展，生态学已形成了较为完整的学科结构和成熟的理论体系。生态学主要研究种群和生态系统的结构与功能等众多宏观水平的生态学问题，因此，在整个生态学研究内容中，环境分析与生态现象的数学数量分析模拟的内容占了主要部分，其中数量生态学占重要地位。随着现代科技的发展，特别是计算机与虚拟技术的发展，生态学的数学研究必将会有更多的应用，宏观层次生态规律的认识必将会有更新的认识，许多生态问题会有更好的数学答案。与此形成鲜明对比的是，生态学中许多生态现象与生态规律的分子机理却研究得很少，而生态学的发展迫切要求用基因、蛋白质、酶等生物分子活动规律来阐释生态规律的进化、演变过程的机理。分子生物学的形成与发展为此提供了完整的理论依据和方法。
1分子生态学的概况
1.1分子生态学的产生
一般认为生态学是从宏观的角度研究生物与环境关系的科学，而基因与环境有着密切的联系，生态学的发展迫切要求用基因、蛋白质、酶等生物分子活动规律来阐释生态规律的进化、演变过程的本质和机制。近20 年来，分子生物学无论在基础理论方面还是在技术开发应用方面均取得了突飞猛进的发展，尤其是聚合酶链式反应（PCR）技术的产生和完善使分子生物学不断向生物科学的各个领域渗透；伴随着分子生物学理论和技术向生态学的渗透和发展，一个由这两个学科相结合的英国生态学学会主办的国际性杂志《分子生态学》于1992 年创刊（1992），这标志着分子生态学已经成为生态学的一个新分支学科。它是生态学和分子生物学相互渗透的产物，分子生态的的理论与方法在生态学研究中的应用，展现了生态学从宏观到微观全方位蓬勃发展的景象。
1.2 分子生态学的概念
分子生态学属生态学的研究范畴。与普通的生态学研究所不同的是它采用的研究方法是分子生物学的方法，研究层次是基因、酶等分子水平，研究结论是用基因等生物分子活动规律的语言表达，研究对象是各种生态现象与生态问题。由于发展时间短，对于这个新研究领域的概念，不同学者从各自的研究背景出发对它的定义有着不同的理解，至今尚无一个大家普遍认同的观念。下面有几种代表性的解释：Hoelzel(1992)认为，分子生态学是以DNA和蛋白质的特征，研究物种的进化、演化及种群生物学。而Burke等(1992)在《分子生态学》创刊词中的定义是：分子生态学是研究分子生物学、生态学和种群生态学的界面问题，使用分子生物学的手段来研究自然、人工种群与其环境的关系以及转基因生物(或其产物释放)所带来的一系列潜在的生态学问题。黄勇平等(2003)认为，目前较为一致的看法是：分子生态学是应用分子生物学的原理和方法来研究生命系统与环境系统相互作用的机理及其分子机制的科学。它是生态学与分子生物学相互渗透而成的一门新兴交叉学科，也是生态学分支学科之一。其特点是强调生态学研究中的宏观与微观的紧密结合，优势在于对生态现象的研究不仅注意外界的作用条件，而且注意分析内部的作用机制。
1.3分子生态学的研究内容
分子生态学主要涉及分子种群生物学、分子环境遗传学和分子适应3个方面的问题，在技术上主要有用于物种鉴定的分子技术、新探针的构建以及用于种群研究的基因序列分析和引物设计以及探讨基因工程产物的环境适应性和投放环境后所引起的物种与环境互作、物种之间互作、种内竞争等方面的生态效应等重要领域。目前分子生态学研究的主要内容包括分子群体生物学、分子环境遗传学和分子适应等。实际上分子生态学不是简单的分子技术在生态学问题中的应用，其研究内容还远不止于此。
2分子生态学研究现状
2.1 分子生态学研究途径和技术手段
分子生态学的方法分为两大类，即属于DNA层次的研究方法和蛋白质层次的研究方法。DNA层次的主要研究对象是mtDNA、叶绿体DNA、核糖体DNA及基因组DNA(或染色体DNA)，蛋白质层次的研究多采用多位点等位酶为指标。
2.1.1蛋白质水平
“等位酶”(allozyme)指一定基因位点上不同的等位基因编码的酶；“同工酶”(isozyme)指通过电泳鉴定的染色功能相同的酶的不同生化形式。等位酶是同工酶的一种特殊形式，有时也叫等位同工酶。等位酶分析技术蛋白质技术是分子生态学研究中重要的技术手段。等位酶对一些普遍理论的提出作出了贡献，如自然种群的遗传维持、性别的进化意义、在适应性进化中基因的角色、种群地理结构的起源以及遗传多样性的生态学意义。采用蛋白质电泳获得多位点等位酶的谱图是分子生态学研究中最有价值的资料之一。等位酶技术操作相对简单、花费少、统计方法标准，且有大量资料可以借鉴。但对于一些狭域分布的地方种群，往往缺乏多态性的位点，无法进行等位酶分析；另外，由于酶自身的特性，使得该技术在实际应用中具有一定的局限性。
2.1.2 DNA水平
DNA通常分2种类型，即核DNA和细胞器DNA。前者亦称为基因组DNA。多适宜于种群内的研究；后者相对保守，主要用于研究种间系谱关系。细胞器DNA为母系遗传，为研究母系血亲关系提供了可能途径。
DNA分析技术与等位酶技术相比较复杂，其基本过程包括：DNA提取、限制性酶切、PCR 扩增、分子杂交、基因文库构建、DNA测序或指纹谱带测定等。这些常规的分子生物学
技术已广泛应用于生态学研究，归纳起来主要有以下几种DNA技术，即限制性片段长度多态性(RFLPs)、随即机扩增多态DNA标记(RAPDs)、可变数目串联重复(VNTRs)以及简单重复间序列标记(ISSR)和DNA测序(DNA se-quences)。其中VNTRs包括多位点小卫星(multi —locus minisatellite DNA)、单位点小卫星(single locus minisatellite DNA)和微卫星(microsatellite DNA)3种类型。
3分子生态学的研究领域
3．1 分子生态学在动物生态学中的应用
动物mtDNA的分子量小，且是共价闭合环状双链结构，呈严格的母系遗传，无组织特异性，进化速度快，特别适合进行RFLP分析。Glaus(1961)首先报道了珍珠鸡(Agelastes Meleagrides)和火鸡(Turkey)mtDNA的RFLP长度多态性，并选用家鸡的16SrRNA、ND。等基因的DNA探针对鸡形目部分鸟类的亲缘关系进行了研究。根据已有资料，目前已对131种鸟类进行了mtDNA的RFLP研究。
张亚平等(1997)用微卫星标记对13只人工饲养的大熊猫进行了亲缘关系分析，得出了
