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系统与进化生物学  061M4006H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:葛颂等
课程编号: 061M4006H 课时: 60 学分: 4.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:葛颂等
英文名称: Systematic and Evolutionary Biology

教学目的、要求

本课程主要先容系统与进化生物学的研究目的、主要研究内容和技术方法以及后基因组时代该学科所面临的机遇和挑战。通过本课程的学习,应准确理解生物进化的基本概念、过程、理论和学派;熟识群体遗传学的基本原理、方法及其在进化生物学研究中的重要性;掌握遗传变异及其结构、物种形成和适应以及系统发育重建等系统与进化生物学研究的核心内容,并能理解和把握该学科的现状和发展趋势。本课程共分10章,20讲,每讲3课时。具体包括首席教授葛颂(6讲),主讲教授曾庆银(4讲)、郭亚龙(4讲)和朱朝东(4讲),讨论和答疑(1讲),闭卷考试(1讲)。

预修课程

普通生物学、植物(或动物)学和普通遗传学。

教 材

教材和主要参考书: 1. F. J. Ayala和J. W. Valentine[美] 著(胡楷译),现代综合进化理论。高等教育出版社,1990。 2. T. 杜布赞斯基[美] 著(谈家桢、韩安、蔡以欣译),遗传学与物种起源。科学出版社,1982。 3. 杨子恒[英] 著(钟扬等译),计算分子进化。复旦大学出版社,2008。 4. Brown, T. A. 著(袁建刚等译),基因组3。科学出版社,2009。 5. Charlesworth, B. and D. Charlesworth. Elements of Evolutionary Genetics. Roberts and Company Publishers, Greenwood Village, Colorado. 2012. 6. Coyne, J.A. and H. A. Orr. Speciation. Sinauer Associates, Inc., Sunderland, MA. 2004. 7. Futuyma, D. J. Evolution (3rd Edition). Sinauer Associates, Inc., Sunderland, MA. 2013. 8. Li W-H, Molecular Evolution. Sinauer Associates, Inc., Sunderland, MA. 1997. 9. Lynch, M. The Origins of Genome Architecture. Sinauer Associates, Inc., Sunderland, MA. 2007. 10. Nei, M. and S. Kumar. Molecular Evolution and Phylogenetics. Oxford University Press. Oxford. 2000.

主要内容

内容提要
第一章、系统与进化生物学概述(3学时,教师:葛颂)
先容系统与生物进化的基本概念、理论及其研究意义,进化论的主要学派及其发展,地质历史的变化与生命的起源,生物多样性及其分布格局,生物分类和进化历史重建。
1.1 基本概念
1.2 主要研究内容和重要性
1.3 生物进化及其理论
1.4 生命起源和生物多样性
1.5生物分类和生命之树重建

第二章、遗传变异及其来源(3学时,教师:曾庆银)
先容变异的种类、基本特征及其遗传学基础,遗传变异的来源及其重要性,遗传变异的度量和检测方法。
2.1 遗传变异的表现形式及其重要性
2.2 群体遗传变异的来源及其生物学基础
2.3 遗传漂变与分子进化的中性理论
2.4 遗传变异的度量和检测方法

第三章、自然选择和生物适应(6学时,教师:葛颂、曾庆银)
先容群体的概念和方法、群体的遗传结构及其影响因素,生物适应的进化意义,自然选择在生物适应中的意义,自然选择理论及其发展等。
3.1 群体的概念
3.2 群体的遗传结构及其影响因素
3.3 生物适应及其进化意义
3.4 自然选择与生物适应
3.5 自然选择的理论及其发展

第四章、植物交配系统及其进化(3学时,教师:郭亚龙)
先容植物性别、生殖方式、自交和异交等基本概念,通过实例先容自然界自交和混合交配系统的变异和进化机制,并进一步探讨传粉生物学与交配系统的相互作用。
4.1 植物性别和交配系统
4.2 植物交配系统的研究方法
4.3 植物交配系统的进化途径与机制
4.4 传粉生物学与植物交配系统

第五章、数量性状变异及其分子机制(3学时,教师:郭亚龙)
先容物种的性状及性状变异等基本概念,尤其是数量性状的遗传规律和机制;通过具体实例来说明如何研究性状差异的分子机制,并且探讨性状差异的适应性意义。
5.1 性状差异
5.2 性状差异的分子机制
5.3 数量遗传学研究的基本方法
5.4 性状变异的适应性意义

第六章、物种和物种形成(6学时,教师:葛颂)
先容物种和物种形成的概念,物种形成的过程和基本式样;阐述生殖隔离及其在物种形成中的重要意义;探讨物种形成的机制以及种间互作的进化等。
6.1 物种的基本概念
6.2 物种形成及其基本式样
6.3 生殖隔离及其在物种形成中的重要性
6.4 物种形成的机制
6.5 种间互作及其进化

第七章、系统发育重建和大类群起源(6学时,教师:朱朝东)
7.1 基本概念和重要性
7.2 分支系统学的基本原理
7.3 基因树和物种树
7.4 算法和常用App
7.5.协同演化格局重建
7.6 系统发育基因组学

第八章、基因和基因组的进化(6学时,教师:曾庆银、郭亚龙)
先容基因及基因组的基本概念,基因组的组成及其多样性,基因的起源和基因家族的进化,蛋白质以及基因调控的进化等。
8.1 基因及基因组
8.2 基因组的组成及其多样性
8.3 基因家族及其进化
8.4 蛋白质以及基因调控的进化
8.5 进化发育和功能基因组学研究

第九章、系统与进化生物学研究的基本方法(6学时,教师:葛颂、朱朝东)
先容系统与进化生物学研究中的主要技术和方法,包括传统的研究手段、分子生物学技术以及近10年来基因组技术在该学科研究中的应用、存在问题及其发展趋势等。
9.1 形态学方法 
9.2 细胞和遗传学
9.3 生态学方法
9.4 分子标记技术
9.5 遗传发育方法 
9.6 DNA测序和基因组技术

第十章、典型研究案例和学科发展趋势(12学时,教师:葛颂、郭亚龙、曾庆银、朱朝东)
通过具体的典型研究案例先容,进一步掌握该学科的原理和方法,在回顾该学科所取得研究成就和分析当前研究热点的同时,展望该学科的发展趋势及所面临的挑战。
10.1 群体遗传和物种形成(葛颂) 
10.2 基因家族和功能进化(曾庆银) 
10.3 生物信息和基因组学(郭亚龙) 
10.4 系统发育重建和生命之树(朱朝东) 

讨论和交流(3学时);考试(3学时)

教学方式:90% 课堂授课 + 10% 研讨/实习/论文
考核方式:课后作业(10%)+ 考勤(10%)+ 闭卷考试(80%)

参考文献

授课时间: 星期二, 第5、6、7节
授课地点: 教2-204
授课周次: 4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20

授课时间: 星期四, 第5、6、7节
授课地点: 教2-204
授课周次: 4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20

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