Divergence
with genetic exchange
作者：Michael L. Arnold
出版社：Oxford University Press; Illustrated edition
(December 22, 2015)
索书号：Q349/A757/2016 /Y
ISBN：978-0198755111
藏书地点：武大外教中心
关于自然杂交、水平基因转移和病毒重组所导致的遗传交换的研究，长期以来一直受到持有不同概念框架的研究人员之间的争议。传统上，那些拥护“物种纯洁性”原则的人不愿承认，除了非异地分化对不同血统之间的基因转移起到边际作用外，其他任何推论都是不愿意承认的。然而，越来越多的证据表明，存在跨越许多谱系和所有生物多样性领域的非异位多样性。
种间杂交是很重要的一种育种手段，但不同物种之间在进化过程中所形成的生物学隔离，在形态和遗传等方面差异很大，如在染色体组和染色体之间的结构、植株器官和生理特性等方面差异很大。在远缘杂交过程中，由于亲本之间遗传背景存在较大的差异，通常会出现杂交不亲和、杂种夭亡、杂种不育和杂种后代剧烈分离等杂交障碍，需要通过秋水仙素的加倍、胚胎培养、胚胎拯救和体细胞融合等各种方法来克服，打破遗传稳定性，从而成功地获得远缘杂种成功转移野生型的有利性状，实现品种的改良。与品种之间杂交相比，远缘杂交具有分离规律不强、分离类型丰富，并有向两极亲本分化的倾向和分离世代长、稳定慢等特点。一些亲缘关系较远的棉种种间杂种，其F1的染色体在减数分裂时交叉频率很低，配对很少。在与栽培种回交种，导致整条染色体的丢失，恢复到栽培品种；或者在栽培种中附加了一条外源染色体，造成后代野生性状居多，后代的育性及其形态性状不稳定，出现亲本所没有的性状，一些经济性状从负向的超显性到正向的超显性并存，变异范围大。
具有特定生物学功能的新基因对所有生物都是一种重要的进化优势。新基因除了可以在基因组中已有遗传物质的基础上通过缓慢演化而产生也可以直接在不同物种之间发生横向流动，即水平基因转移。水平基因转移在原核生物快速进化中发挥的重要作用已经得到广泛认可。但对于多细胞真核生物而言它们巨大且复杂的基因组使得分析流程变得极为繁琐且低效，导致相关的研究非常滞后。水生动物的生活环境及一些生物学特性可能有利于它们之间发生水平基因转移，因此系统的对水生动物中的水平基因转移情况进行研究有利于阐明真核生物中水平基因转移的具体机制及普遍规律也会加深人们对遗传资源本质的理解。水平基因转移是个体间遗传物质直接的传递过程,是发生于自然界物种间自发的转基因事件。水平基因转移事件在原核生物间频繁发生,是原核生物基因组遗传变异的重要来源,对原核生物抗药性的快速传播和致病性的产生等生理功能有特异的影响。一个生物体内的大部分基因来自于线性遗传后代,并分享着相同的理论进化过程,但它体内也有相当一部分基因并非源于线性遗传,而是来自水平转移过程,这些基因被称为外源基因。识别这些由水平转移过程所获得的基因不仅对于重构生物体的进化历史非常重要,同时也有助于我们更深入了解这类基因在生物体中的功能。
基因组岛是基因组中的特定区域片段,与水平基因转移密切相关,具有特殊的结构,常常携带致病、耐药及与适应性等功能相关的基因。基因组岛在不同物种之间移动,造成了相关基因的跨种属传播,这对物种进化和新功能获得具有重要意义,也是目前微生物研究领域的热点问题之一。
虽然基因的水平转移在细菌间以及细菌与病毒、植物动物间已有发生，但并不是普遍的，与物种遗传特性和生态环境还有密切关系。但也不排除有个别不良基因在生物间的水平转移的可能。对于天然生境中细菌的集中研究表明，基因工程生物能够被安全地放入环境中。并且最为重要的问题是这种改造生物是否将从事要求它所干的工作。然而，谨慎小心仍是十分必要的。随着对水平因基转移了解的进步加深，环境生物工程学家应该获得将风险减至最低程度所需要的信息。
在经典遗传学中，原核与真核生物的基因组被认为是基本静止的，只是在进化过程中会发生改变。建立遗传图谱时，需鉴定已知基因的位点，而未知基因的排列在基因组中也认为是恒定的基因连锁关系甚至在新的物种形成后仍得到保存，这一点表明遗传物质在组织结构上具有稳定性。最近，大量的证据已经证明，原核生物与真核生物染色体上的某些遗传要素具有从基因组的一个位置移动到另个位置的能力。即基因在生物体内的不同染色体或同一染色体不同位点上发生水平转移可引起染色体易位的重复，或由于位点转移导致基因图谱的变化。
由于物种的生殖隔离限制了微生物、动物、植物间的基因交流，人类为了从不同物种获取优良基因，就要用生物工程技术打破物种间的生殖隔离，培育转基因生物。最初的人工遗传操作应该归属物种间的人工远缘杂交（人工有性杂交）这方面在植物育种中应用较广。其次可能就是无性嫁接在林木育种应用较广。在本世纪初人们才开始研究和利用生物体內的特别是微生物和植物体内的基因转移机制；到了本世纪中期人们才开始利用细胞融合，利用能运载目的基因的微生物或质粒进行转基因的研究；九十年代中期基因枪技术不断发展，为生物间的基因转移打开了广阔的前影。自然突变的概率是很小的，且有益突变是更少的。每个物种的优良基因是有限的，而生物间的优良基因是丰富的，只有通过深入研究揭示不同层次上的基因转移规律，并不断创造基因转移新技术，才会创造出更多的转基因新物种。
这本研究级教材适合于遗传学、生态学和进化系的高年级本科生和研究生学习相关课程。专业进化生物学家和系统学家在本书中全面概述了这一迅速扩大的领域。本书再次让人们再次意识到基因的重组和交换是生物遗传多样性的根本基础，基因转移对生物进化意义重大。
本书目录
第二章 遗传交换与物种概念
第三章 遗传交换检测
第四章 遗传交换，生殖隔离与马赛克基因组
第五章 遗传交换与适应性
第六章 遗传交换的进化成果
第七章 遗传交换与转换
第八章 遗传交换与人类
第九章 尾声
词汇表
引用
朱旺 武汉大学生命科学学院 硕士研究生