科普:植物種群的進(jìn)化和選擇
種群數量動(dòng)態(tài)是種群動(dòng)態(tài)過(guò)程的一個(gè)方面,另一方面便是種群的質(zhì)量變化,它們之間具有密切的關(guān)系。種群質(zhì)量即種群內個(gè)體質(zhì)的特征,一般用表現型和基因型表示。隨著(zhù)種群大小的變動(dòng),選擇壓力也隨之變化,對基因型和表現型頻率的變化產(chǎn)生影響。
種群是由彼此可進(jìn)行雜交的個(gè)體組成的,因此種群是一個(gè)遺傳單位。種群中每個(gè)個(gè)體都攜帶著(zhù)一定的基因組合,它是種群總基因庫的一部分。進(jìn)化過(guò)程包括基因庫的變化和遺傳基因組成表達的變化。引起這些變化的原因是環(huán)境的選擇壓力對于種群內個(gè)體的作用。自然選擇使適者生存,不適者淘汰。適應能力強的個(gè)體有更多后裔,其基因對以后的種群基因庫貢獻大,反之亦然。種群的基因頻率從一個(gè)世代到另一個(gè)世代的連續變化過(guò)程就是進(jìn)化過(guò)程的具體表現。因此,種群的進(jìn)化是世世代代種群個(gè)體的適應性的累積過(guò)程。因為環(huán)境的變化是永恒的,所以種群通過(guò)某些個(gè)體的存活,其適應性特征也在不斷變化著(zhù)。新的物種形成是進(jìn)化過(guò)程的決定性階段,而物種進(jìn)化通過(guò)種群表現出來(lái),所以種群也是進(jìn)化單位。
?。?)種群的遺傳結構植物種群中每一個(gè)體的基因組合稱(chēng)為基因型(genotype)?;驇欤╣enepool)是指種群中全部個(gè)體的所有基因的總和?;颍╣ene)、基因型和基因庫是種群的遺傳結構中的重要成分?;蛲ㄟ^(guò)表達的調控,形成人可以直接觀(guān)察感受到的植物個(gè)體的表現型,它在個(gè)體的一生中不斷地變化著(zhù)。每個(gè)基因型在整個(gè)植物種群中所占的比例稱(chēng)為基因型頻率。不同基因在種群中所占的比例為基因頻率(genefrequency)?;蝾l率是決定一個(gè)種群性質(zhì)的基本因素。影響基因頻率變化的因素主要有基因突變、自然選擇、遺傳漂移和遷移等,主要是前兩者。突變提供了自然選擇的原始材料,同時(shí)又是影響基因頻率的一種力量。自然選擇通過(guò)不均等的死亡率,使適應能力弱的個(gè)體所擁有的基因在種群中所占頻率降低,從而保存和改進(jìn)植物對自然的適應性,達到進(jìn)化的效果。遺傳漂移是指在小的種群里基因頻率隨機增減的現象,種群越小往往遺傳漂移的作用越大。種群內個(gè)體之間在結構和功能等方面的差異稱(chēng)為變異。變異是自然選擇的基礎,它包括種群的變異和遺傳物質(zhì)的變異。種群變異主要有環(huán)境飾變、生態(tài)的遺傳變異和多態(tài)現象等;遺傳物質(zhì)發(fā)生變異也叫突變,可分為基因突變和染色體突變兩類(lèi)。在物種進(jìn)化過(guò)程中,突變和選擇是互相不可替代的兩個(gè)方面,它們從兩個(gè)水平上影響著(zhù)基因頻率的變化。
?。?)植物的生態(tài)型生長(cháng)在不同環(huán)境條件下的同一種群的植物可能會(huì )有不同的形態(tài)、生理和生態(tài)特征,并且這些變異在遺傳上被固定下來(lái),在一個(gè)種內分化成為不同的生態(tài)型(ecotype)。生態(tài)型與分類(lèi)學(xué)中的亞種是不同的概念,一個(gè)亞種可以包含一至多個(gè)生態(tài)型。一般生態(tài)幅越廣的植物,其產(chǎn)生的生態(tài)型也越多。種群是生態(tài)型的構成單位,遺傳變異是生態(tài)型形成的基礎,環(huán)境因子的選擇是生態(tài)型分化的條件。生態(tài)型根據形成的主導因子不同分為氣候生態(tài)型、土壤生態(tài)型和生物生態(tài)型等類(lèi)型。以水稻為例,秈、粳稻是溫度生態(tài)型分化,晚、中、早稻是光照生態(tài)型分化,水、陸稻屬土壤生態(tài)型變化。
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