群体遗传学基础范文

[关键词]林麝；分子遗传学；分子标记；人工繁育；泌香

林麝Moschusberezovskii又名麝鹿、香獐，属偶蹄目Artiodactyla、麝科Moschidae、麝属Moschus，是目前养殖规模较大、数量最多的麝科动物之一。雄麝香腺分泌的外激素――麝香在传统中药领域发挥着重要的作用[1-2]。由于国际香料市场和医疗行业对麝香需求量的大增，人类“杀麝取香”和对其栖息地的严重破坏，已使该物种野生种群数量急剧减少，现存麝类已面临濒危。目前，林麝已被列人CITES附录Ⅰ中，《中国濒危动物红皮书》将麝列为濒危或易危动物[3]。我国1988年颁布的野生动物保护法将林麝列为国家二级保护动物，2002年又将其提升为一级保护动物。麝的珍贵引起了许多生物学工作者的浓厚兴趣，在林麝的生态学[4]、行为学[5]、分类学[6]、生理学[7]以及麝香的药理学与临床应用[8]等方面开展了积极的探索。

近年来，随着现代生物技术的不断发展，细胞生物学、分子生物学等新兴生物技术开始被不断地运用到林麝遗传育种工作中，为林麝的育种保护工作注入新的活力。其中，以新兴发展起来的分子遗传标记技术最引人注目，分子遗传标记的出现使基于此类标记的选择育种技术有了实现的可行性，显现出了巨大的应用潜力。当前，分子遗传标记在林麝遗传育种中的应用主要体现在遗传分类、人工繁育、泌香、疾病等方面。本文就分子遗传学在林麝研究中的应用现状做一综述，并对后期研究进行了展望，以期为提高林麝的生产性能提供参考。

1林麝分子遗传标记

分子遗传标记是基于DNA差异进行个体或群体遗传多样性分析的有力工具。常用于林麝遗传多样性分析的分子标记方法有AFLP，mtDNA，微卫星DNA等。

AFLP技术在种群结构和差异的调查中起着非常重要作用[9]。陈轩[10]根据AFLP分子标记的特点，以四川养麝研究所白沙养麝场21只林麝样品和金凤山养麝场14只林麝样品为材料，对2个种群的遗传多样性进行了比较分析，结果发现四川养麝研究所白沙养麝场圈养的2个林麝种群均具有较高水平的遗传多样性，但金凤山种群具有相对较高的遗传多样性。赵莎莎[11]利用相同的原材料进一步检测了22对选择性引物组合，共获得了908个AFLP多态片段，结果证明了麝香高产组在多态位点比率（PPL）上极显著高于参照组和低产组，在遗传多样性水平上也有更高的整体竞争优势。

mtDNA是核外遗传物质，由于mtDNA的控制区富含A，T碱基，属于遗传高变区，进化速度比其他区域快，多态性丰富，常被应用到野生动物群体遗传多样性检测中。彭红元等[12]通过分析四川省3个本地种群中林麝mtDNA控制区域582bp片段，发现94个变异位点，在109个个体中检测出27个单倍型，表明3个群体间很少进行遗传交流，建议建立系谱以增加群体间基因的交流。2014年，冯慧等[13]调查了陕西省林麝1个圈养种群3个野生种群mtDNAD-Loop632bp片段的遗传多样性和种群结构，结果表明，陕西省林麝群体mtDNAD-loop区序列存在着较丰富的变异和遗传多样性，凤县野生群体和凤县养殖场群体的核苷酸多样性和单倍型多样较高，养殖场种群没有出现近亲繁殖及遗传多样性下降的情况。凤县野生群体和凤县养殖场群体两者遗传分化较小，存在着较高的基因流水平。

微卫星DNA广泛分布与真核生物基因组中，具有多态性高、共显性遗传、选择中性、易于操作等特点，是一种极具应用价值的分子遗传标记，由于微卫星重复序列在群体间和不同的个体间通常表现出很高的序列变异性，并且这种变异呈共显遗传，因而在微卫星重复序列广泛应用于物种遗传多样分析。2004年，邹方东[14]运用微卫星标记法构建了3个林麝基因组微卫星富集文库，每个文库含有上万个转化子。2005年，Zou等[15]又运用了改进的富集文库方式来分离微卫星位点，获得了野生林麝的多态位点，结果发现70%的基因组文库为（AC）_n文库，8个微卫星位点呈现高度多态性，可作为研究林麝的分子遗传标记。2006年，夏珊[16]对构建林麝的微卫星文库筛选了6个多态性好的座位，并对林麝的遗传多样性进行初步的分析，6个微卫星座位的多态信息含量（PIC）最低为0.6214，最高为0.7984，说明这6个林麝微卫星座位具有高度多态性，进一步证明了微卫星DNA是很好的分子遗传标记。

2林麝遗传分类研究

目前，对林麝的遗传分类有3种研究手段，分别为形态解剖学、细胞遗传学和分子生物学。一种是根据外形、头骨和距骨的形态特点以及生态习性、分布等认为麝确是一个独立物种[17]。陈服官等[18]根据林麝生物标本，再一次肯定了这种分类方法。林麝作为麝科动物一个亚种除了在形态解剖学上得到了明确的肯定外，从细胞遗传学特征来看，也得到了有力的支持。细胞的染色体组型和染色体带型都代表着种的特性，它为不同物种在分类研究和确定其在进化过程中的位置提供了一个重要的依据。2004年，邹方东等[19]以林麝外周血淋巴细胞为实验材料，首先建立了适合林麝淋巴细胞增殖的培养体系，并用培养出的细胞制备染色体，确定林麝核型是2N=58，且全都是端着丝粒染色体，还首次应用染色体G-带技术，对林麝染色体的G-带带型进行了研究，确定了林麝染色体是2N=58，且全都是端着丝粒染色体，这与其他鹿科动物存在较大差异。结果表明，从细胞遗传学角度将麝分为单独一科也是比较合理的。

随着分子生物学的发展，麝作为独立的科在分子水平上相继得到了印证。Kuznetsova等[20]对鹿科家族成员和其他偶蹄动物的线粒体基因12S和16SrRNA（2445bp）的序列和核β-spectrin基因（828bp）的区域进行分析，发现鹿科和麝存在几个分子共源性特征。刘学东等[21]则利用测得梅花鹿、坡鹿、原麝和林麝的线粒体12SrRNA基因全序列，与GenBank中检索到的鼷鹿、长颈鹿和牛12SrRNA基因全序列进行对比，分别应用ME，ML，MP方法重建系统树，发现3种树拓扑结构一致，结果显示麝、鹿、牛、长颈鹿均各自为单系群，且麝作为一个单系进化。此外，采用PCR技术和序列测定方法从线粒体DNA上得到367bp的细胞色素b基因片段序列，分析其序列可得出在麝、獐、麂和鹿的系统进化中，麝约在600万年前与鹿科分歧，而鹿科的3个亚科是在350～500万年前开始分歧，表明麝可单独作为麝科[22]。张亮则采用克隆SRY基因的CDS区的方法，得到林麝和马麝的SRY基因，对其进行分析显示，支持麝作为独立一科的观点[23]。2009年，彭红元等[12]测定了林麝全线粒体序列，分别运用MP，Baryes方法与其他22种反刍亚目的动物相关基因序列进行系统进化分析，表明林麝与鹿科动物的亲缘关系最为接近，并单独形成一支，在牛科和鹿科之前分化出来，为鹿科、牛科互为姐妹群。2012年，冯慧等[13]从秦岭林麝的毛发样品中提取得到线粒体DNACytb基因的部分序列，并对其进行序列分析，发现林麝、原麝、马麝、喜马拉雅麝、黑麝是5种独立的种，林麝与原麝的亲缘关系最近，进一步弥补了现有形态分类研究的不足，得到更有说服力的分析结果。截至目前，运用各种克隆方法得到的林麝DNA序列，对其分析后发现其遗传学分类与形态解剖学、细胞遗传学得到的结果是相同，对麝作为单独一个物种的结果进行了充分的肯定。

3林麝分子遗传学在人工繁育上的应用

经过50多年的发展，我国在林麝的人工繁育方面取得了不少优秀成果。但是，由于基础研究及资金等方面的问题，我国的圈养林麝规模一直徘徊在6000只左右[24]，并且在林麝养殖过程中出现的种群退化、后代抗病力下降等问题也不断凸显，因此，加大对林麝的人工繁育研究，特别是基础研究工作力度显得尤为重要。2004年，邹方东等[25]首次成功克隆了与林麝生殖相关的核β-A亚基成熟肽序列，为林麝的人工繁育和麝资源的保护利用提供了相关基础资料。也有人对俄罗斯西伯利亚地区、远东地区和萨哈林岛的麝进行遗传多样性分析，发现随着栖息地的分裂，麝的近亲繁殖遗传多样性在不断上升，进而出现种群隔离现象[26]。此外，岳碧松研究团队对四川省米亚罗、金凤、马尔康3个养殖场的林麝进行微卫星分析，表明都是有效的群体规模，其遗传结构具有重要的保护意义，并建议在林麝人工育种时应当充分考虑这种遗传结构[27]，这为林麝的选育工作提供了新的认识。2013年，岳碧松研究团队再次对四川米亚罗地区人工繁育林麝的多态性进行微卫星分析，发现由于引入新的血缘，林麝的杂合程度和遗传多样性在不断增加[28]，为林麝的人工繁殖管理提供了一种新的方法。

4分子遗传学与林麝泌香的关系

获取麝香是保护林麝遗传资源的本质因素，提高麝香的产量，对林麝泌香相关的研究已经从组织解剖水平深入到泌香分子机制的研究。陈轩[10]分析了林麝AFLP的多态性与产香量的关系，筛选出34个在高产组和低产组间等位基因频率分布有显著（P参照组>低产组（P

白康[29]采用PCR-SSCP、测序分析等生物技术手段对雄性激素受体（AR）基因外显子1，4，8进行研究，结果显示，AR基因外显子1，4，8在所做样本中不存在多态性，说明雄性林麝AR基因外显子（1，4，8）在林麝中具有高度保守性。王勤等[30]克隆了调控林麝的繁殖和泌香的重要垂体激素FSH-β和LH-β基因，这为开展林麝泌香过程中基因表达的关联分析提供了一定的理论依据。

5分子遗传学与林麝疾病相关分析

麝类疾病是长期阻碍林麝人工养殖发展的关键因素。随着分子生物学的发展，分子遗传标记技术已经运用到林麝的疾病诊治过程中，这为寻找麝类疾病起因，制定相应抗体提供了一种新的借鉴方法。罗燕等[31]对林麝肺源致病性Escherichiacoli毒力基因进行了检测及鉴定，为进一步研究林麝肺源致病性E.coli的致病机制奠定了基础，同时为防治林麝E.coli性肺炎提供了依据。2013年，邹丹丹等[32]克隆和表达了林麝IL-1β基因，为其用于林麝疾病的防治奠定基础。李灵等[33]以四川养麝研究所的115只林麝个体为对象，通过对MHCⅡ类经典的DR和DQ座位的分离、遗传变异分析和化脓性疾病相关性的分析，揭示了林麝MHCⅡ基因多态性的维持机制及其与化脓性疾病的密切关系。周鑫等[34]为调查林麝肺源致病性大肠杆菌O因子血清型以及相关耐药基因的流行状况，采用玻板凝集反应法进行O因子血清型鉴定，同时用PCR方法检测耐药基因，发现29株菌皆携带多种耐药基因，这对林麝临床科学合理用药有重要指导意义。

6问题及展望

6.1存在的问题

6.1.1林麝驯化程度低，对分子遗传工作的开展带来极大不便从1958年以来，全国陆陆续续开展了林麝的驯化研究，并取得了一定的成果，其中包括陕西镇坪、四川马尔康、重庆南川等养殖基地[35-37]。但由于科研经费有限及林麝养殖效益等问题，驯化研究并没有持续，这造成了林麝的驯化程度很低。这给林麝分子遗传研究过程中的样品采集、生产性能测定等工作带来极大不便，也给林麝带来强烈的应激反应。强烈的应激反应不仅给实验数据的可靠性与稳定性造成一定程度的影响，还对林麝自身的健康造成不利影响。

6.1.2林麝为一级保护动物且价格昂贵，限制了某些分子遗传相关工作的开展林麝为国家一级珍稀濒危药用动物，不允许因为科学研究而对林麝有任何伤害，因此无法及时地采集林麝内脏进行深入的分子生物学相关研究，只能采集林麝毛发、血液或因疾病死亡林麝的内脏，这给林麝分子遗传学相关研究带来了不便。同时，由于林麝资源量有限，存在非常严重的炒种情况，目前每对林麝的价格被炒到7万元，昂贵的种源成本大大降低了林麝产香的盈利能力，也大大提高了林麝研究的成本，这种现象不仅严重阻碍了林麝分子遗传相关研究，而且不利于整个林麝养殖产业的健康发展。

6.1.3相关科研人员稀缺，发展缓慢目前，相对与其他常见动物，从事林麝相关工作的人员极少，主要分布在四川养麝研究所、重庆市药物种植研究所、四川大学、华东师范大学、浙江大学、陕西动物研究所等科研院所，几乎没有进行过林麝养殖行业的专题研讨及技术交流会。因此先进的分子生物学技术在林麝上应用的时间相对靠后，这也大大地降低了林麝遗传学相关研究的进展。

6.2展望

6.2.1麝香资源奇缺是林麝分子遗传学研究开展的内在动力麝香具有极高的药用价值，但由于麝香的产量极低，远远不能满足市场需求，这使得麝香的价格长期维持在黄金的3倍左右，因此，提高麝香产量就成为了林麝养殖行业的最重要目标。但由于林麝资源量极少且驯化程度低，传统遗传育种方法很难在林麝上得到顺利开展，因此通过分子遗传学方法筛选麝香高产分子标记越来越成为关注的焦点。

6.2.2新技术新方法的应用将大大加快林麝分子遗传学研究进展林麝分子遗传学研究随着分子生物技术的不断进步已经取得了长足发展，DNA条形码鉴定物种技术[38]、DNA分子性别鉴定技术[39]已成功运用在林麝遗传资源保护与与繁育工作中。然而，相对于林麝如此丰富的遗传背景，仅靠分子生物学技术远远不够，而且相关的研究成果得不到充分应用，因此有必要进一步了解林麝的遗传结构，将传统研究方法和分子生物技术相结合，了解其遗传结构差异和特征，进行针对性保护和利用。另外，为了促进人工养麝事业的发展，提高林麝种群增长率和麝香产量，须继续加强对林麝的泌香性状、疾病抗性等表型的标记研究，为实现标记辅助选择（MAS），加速良种培育打下基础。

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群体遗传学基础范文

[关键词]鳞翅目昆虫；遗传多样性；研究进展

[DOI]1013939/jcnkizgsc201519269

1引言

生物多样性是指在一定时间和一定地区所有生物（动物、植物、微生物）物种及其遗传变异和生态系统的复杂性总称，是人类社会赖以生存和发展的物质基础。包括遗传（基因）多样性、物种多样性、生态系统多样性、景观多样性四个层次，其中遗传多样性是生物多样性的基础和核心，广泛的应用于各个生物领域。遗传多样性在广义上是指地球上生物个体中包含的遗传信息之总和，表现在分子、细胞、个体3个水平的遗传变异度，狭义上则主要是指种内基因的变化。[1]遗传多样性遗传变异广泛存在于各种生物体内，是生物进化的根本动力。主要包括染色体多态性、蛋白质多态性和DNA多态性3个层次。本文综述了遗传多样性在鳞翅目昆虫研究中的研究概况，认为这些检测技术可以较为全面地揭示鳞翅目昆虫的遗传多样性，具有广阔的应用前景。

2鳞翅目昆虫遗传多样性研究概况

21鳞翅目昆虫研究现状

鳞翅目属于节肢动物门、六足总纲、昆虫纲，包括蝶、蛾2类，为全变态昆虫，1个世代经历卵、幼虫、蛹、成虫等4阶段。鳞翅目昆虫种类繁多，已知有255万种以上，广泛分布于世界各地。随着现代生物技术的广泛应用，目前对鳞翅目昆虫研究的内容已相当广泛，包括系统发育进化、近缘种识别、群体遗传变异等方面。[2][3]

22鳞翅目遗传多样性研究概况

221染色体多态性

鳞翅目是昆虫纲中的第二大目，但对昆虫细胞染色体及细胞的有丝分裂等生物学的研究比较滞后，阻碍了对昆虫细胞的进一步研究和应用。[4]张欣，等[5]对7种鳞翅目昆虫细胞系染色体进行了分析，得出了各种细胞系染色体分析所需要的秋水仙素浓度与处理时间以及低渗浓度和处理时间的范围；7种鳞翅目细胞系染色体均表现出典型的鳞翅目昆虫传代细胞的核型特征。一般认为，鳞翅目昆虫染色体数目多为n=31，性染色体为XO或ZW型。但也有特例，比如家蚕2n=56，虫草蝠蛾n=28，粟灰螟n=28，桑蟥n=22，性染色体为XO型。家蚕的性染色体还存在争议，普遍认为雄性为27AA+ZZ，雌性为27AA+ZW，是ZW型性决定机制，草原毛虫属的染色体较为特殊，刘振魁，等[6]通过研究门源草原毛虫、曲麻草原毛虫和青海草原毛虫，结果显示其染色体数目从9～107不等。

222蛋白质多态性

蛋白质多态性包括氨基酸序列分析和同工酶电泳分析两种，后者方法方便迅速，花费不高，已发展成为分析蛋白质多态性的重要手段。

仝振祥，等[7]调查了柞蚕酯酶同工酶在幼虫不同发育时期、不同组织器官及不同品种间的特异性变化：柞蚕酯酶同工酶活性和酶带数在幼虫不同发育时期存在一定的差异性，各龄盛食期酶带数目多且活性强，其表达与幼虫的生长发育有关；沈文飚，等[8]通过研究不同龄期幼虫的酯酶同工酶酶带，发现各龄期幼虫均有10种相同的酶带。徐广，等[9]利用聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳检测了棉铃虫13种等位酶，对其中9种等位酶的遗传变异进行了分析，结果显示棉铃虫种群内存在很高的遗传多态性，但检测的种群间遗传分化程度较小，种群间没有基因交流的障碍，推测迁飞对不同地理种群间的遗传分化有阻碍。

223DNA多态性

随着分子生物学技术的飞速发展，DNA多态性已成为目前最有效的遗传分析方法。DNA多态性检测方法主要有RAPD技术、DNA指纹图谱技术、DNA序列分析等。

（1）RAPD技术。RAPD技术是建立在PCR基础之上的一种可对整个未知序列的基因组进行多态性分析的分子技术。其以基因组DNA为模板，以单个人工合成的随机多态核苷酸序列（9-10bp）为引物，在Taq酶作用下，进行PCR扩增，用电泳分离各种长度的DNA，根据生物产生的DNA多态性进行分离和鉴定。扩增产物的多态性反映了基因组的多态性。

目前，RAPD技术已广泛的应用于生物的品种鉴定、系谱分析及进化关系的研究上。孙珊，等[10]用RAPD技术对五个地区亚洲玉米螟地理种群的分化进行了研究，结果表明我国亚洲玉米螟不同地理种群之间已经产生了一定程度的遗传分化，与地理隔离有很大关系，这一结果从分子水平表明亚洲玉米螟可能不具备远程迁飞的能力。袁一杨，等[11]应用AFLP技术研究在不同环境条件下，油松毛虫种群遗传多样性和遗传结构差异。结果表明，林木生长状况为影响不同油松纯林群落中油松毛虫种群遗传多样性的重要因素；油松毛虫种群的基因流大小与油松林之间的物种多度呈反相关。陈敏，等[12]以沙棘木蠹蛾幼虫为材料，通过对AFLP试验过程中的酶切-连接、预扩增、选择性扩增等各关键因素的比较研究，建立了一套优化的沙棘木蠹蛾AFLP分子标记体系，获得了清晰的指纹图谱。

（2）DNA指纹图谱分析。DNA指纹图谱分析是以基因组中的较短重复序列作为标记检测遗传变异的手段。张爱兵，等[13]利用DNA指纹谱方法探讨了中国松毛虫属的8个种和亚种之间的亲缘关系，13个随机引物在8种松毛虫中共检测到168个多态分子标记，研究表明从DNA指纹与性信息素成分得出的结论是一致的。CLuque，等[14]用ISSR标记构建了鳞翅目昆虫夜蛾科6个种的基因组指纹图谱；Kumar，等[15]用ISSR方法评估28个印度水稻害虫种群的遗传变异。Reddy，等用5′和3′末端锚定的6个引物对不同种群的家蚕个体进行扩增产生多态型条带占总数的77%[16]；戴凌燕，等[17]利用ISSR-PCR方法分析了6个产棉区棉铃虫间基因流动情况，筛选后的15个引物共扩增出138条DNA条带，其中多态性条带占906%。高宝嘉，等[18]采用ISSR技术分析测定了赤松毛虫、油松毛虫、落叶松毛虫10个地理种群的遗传变异，探讨了种群遗传分化与地理条件的关系，聚类结果表明：不同地域的油松毛虫遗传距离与地理距离呈一定程度的相关趋势。

（3）DNA序列分析。DNA序列变异尺度是揭示遗传多样性最为理想的方法。随着测序费用的降低，用测序方法研究生物遗传多样性已成为主流技术。DNA序列分析主要针对rDNA和mtDNA中部分基因的部分序列或全序列，例如细胞色素b、COI、COII等基因，这些基因具有遗传的保守性，对于生物进化研究具有重要意义。

随着DNA测序技术的迅速发展，DNA序列分析已在遗传多样性的研究中发挥越来越重要的作用。陈永久，等[19]测定了鳞翅目的五种绢蝶的Cytb基因序列，并进行了系统进化分析。为研究珍稀物种的DNA多样性测试技术做了重要铺垫。陈复生，等[20]对蓖麻蚕线粒体COII基因进行克隆、序列测定和分子系统学分析。陈娜等[21]测定了蛱蝶科7亚科27种蛱蝶和斑蝶科2种蝴蝶的线粒体16SrRNA基因部分序列，重建了蛱蝶科的系统发育树，探讨了蛱蝶科主要类群间的系统发育关系。

3研究展望

遗传多样性是生物多样性的重要组成部分，每一个物种都有其独特的基因库和遗传组织形式，物种的多样性体现了基因的多样性。虽然从形态学或表型性状检测鳞翅目昆虫的多样性最直接、最简便易行，但由于表型性状经常会受环境因素的影响而发生变化，要更加准确、细致的了解种群的遗传变异状况，还必须从染色体水平、同工酶或等位酶水平、DNA水平进行更深层次的研究。综上所述，遗传多样性的检测应建立在不同的层次上。各种检测遗传多样性的方法应在实际工作中视具体情况而定。随着基因测序费用的大幅度降低，DNA基因测序方面的研究将成为遗传多样性研究的主流技术。

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群体遗传学基础范文篇3

立体造型的设计过程中，要求设计者有较强的空间想象能力，但是单纯的想象往往会导致现实和想象还存在一定差距，进行立体设计难度较大。但是计算机三维建模及渲染技术能够很好地解决这个问题，它能精准的展示一个立体实物的各个角度细节，使设计者能够全方位的观察物体，在视点的流动过程中对实体进行修改和塑造。目前，立体设计中应用最为广泛的就是计算机3DSMAX软件，该软件拥有标准集合体的建立命令面板，为设计者提供了方便快捷的使用体验。此外，3DSMAX中的材料库也便于设计者的素材寻找和积累，给美术设计者带来了丰富的素材模拟，大大降低了手工绘制和塑造的工作量。

2交互式遗传算法在分形美术设计中的应用的实例探究

2.1分形图案构成的艺术形式及理论

构图也就是对图案的构思，主要分为两部分纹样结构与画面构图。分形美术图案设计的主要方法就是随对形图案画面的布局和组织形式进行艺术设计。分行位数设计的基本组成部分为分形纹样的规则骨架构图、整体构造分形纹样构图和具有不规则构型的纹样分形分布构图。在美术创作上，分形图案是对于平面设计的一种沿袭，同时结合了计算机算法在纹样造型、色彩构成和构图方面的设计技术中的应用，有利于实现艺术形式的创造带来模拟思维。在基本构图原理部分，分形美术图案除了与普通美术图案有着异曲同工的原则之外，还有着独有的特点，那就是分形的自相似性以及自仿射性的体现，将递归或是迭代的算法融入造型或构图过程中，并对局部过程造成了一定的扰动作用。其设计过程中主要包括以下法则:（1）纹样的构成使用的是以函数迭代算法为基础的几何重复应用过程。（2）着色设计主要使用了算法与人机交互技术的有机结合。（3）画面布局主要沿袭了传统的构图技术，添加了与分形相结合的算法。分形美术图案的设计与传统美术图案的基础上，又添加了不少现代感的创新。运用计算机技术，利用无穷多个函数，能够得到无穷多种着色方案，再加上若干种生成方法，最终能得到无穷无尽的图案，为美术双早提供了宽广的设计源泉。

2.2交互式遗传算法

遗传算法(GeneticAlgorithmsGA)的理论基础是达尔文的遗传选择、自然淘汰原理，以及孟德尔遗传学说，它将生物进化过程用一种全局随机搜索算法来表达。将进化概念和逻辑思维有机结合而得到的一种交互式遗传算法（InteractiveGeneticAlgorithm,IGA)[6]。它相较于基本的遗传算法，又增添了交互式的手段，来实现用户对于这个设计的评价，能够自动计算适应度函数值，从而替代传统的遗传算法(GeneticAlgorithms，GA)。交互式遗传算法能够将人机交互与遗传算法有机结合，从某一种意义上来说是实现了人的智慧与计算机技术的有机结合，很好的弥补了遗传操作中的缺陷。当前，交互式遗传算法的应用领域正在不断扩展，如在图形图像处理、语音信息处理、数据库的检索等方面的应用正在得到认可。但是即便如此，设计创作归根结底还是依靠人的创作思维，要将人的智能与计算机技术实现有机结合，还是值得相关专业人士的探讨和研究。

2.3算法设计

2.3.1染色体编码

在分形美术图案中的创造过程中，迭代函数也就是遗传算法种群中的个体，并能对迭代函数进行编码。考虑到二叉树结构在数学的表达过程中有较高的使用度。因此，在问题解决过程中采用结构式编码方法，可以用二叉树的形式来表达，每一个染色体就用一棵树来表示。在数学表示中的一棵二叉树代表的是一个有限节点集，其中包括了数学操作数及数学操作符。在结构式编码方式中，二叉树的终节点就是表达式的操作数位，中间节点就是操作符，操作数既可以改变。二叉树海飞我们提供了一个合法的数学表达式就是中序遍历序列。

2.3.2适应度函数建立

遗传操作中的适应度函数的作用就是用来评价遗传进化染色体的优劣指数。通过用户对于美术设作品的的“满意度”和“共识度”的评价，来实现对于遗传染色体优劣程度的评判。适应度函数采用Ohsak为我们提供了一种群体共同评分模型。在群体共同评分中有三个等级来衡量用户对作品的喜爱程度，分别是“满意”“、一般”和“不满意”。其中，用户给出“满意”评价即给出3分，“一般”评价即给出2分，而“不满意”评价即给出1分。将所有用户评价得分相加，就得到美术作品的做种得分。若有n名用户参与评分，那么最终满意度分值就落在n与3n之间。若两个作品的满意度评分相同，就要通过共识度标准的计算来获得适应度函数。比如说，设计作品A与设计作品B都得到了14分，但是没有用户对作品B给出了“不满意”的得分，评价具有较高的一致性，因此，作品B更能得到用户的实际喜欢，如图1所示。

2.3.3算法流程