哈蟆油基原考证及DNA条形码物种鉴定研究

哈蟆油为我国珍稀名贵中药材,存在混伪品多、基原有争议、系统分类历史复杂、鉴定困难等难题.本研究首先通过本草考证和现代研究资料整理,结合基于线粒体全基因组的分子系统发育关系分析,以及哈蟆油传统产区与原动物地理分布叠加比较,证实中国林蛙、东北林蛙和黑龙江林蛙均为有效种,中国林蛙仅限于华北和华东分布,拉丁名应为"R. chensinensis David, 1875",《中国药典》采用"Rana temporariachensinensis David"为中国林蛙拉丁名不妥,哈蟆油的基原应为东北林蛙R. dybowskii Günther, 1876.然后设计新的PCR引物以解决蛤蟆油COI序列的非特异性扩增难题,建立包含哈蟆油及其混伪品的DNA条形码物种鉴定数据库.最后,基于市售药材验证所建立的哈蟆油DNA条形码物种鉴定方法,发现市场中存在青蛙油、牛蛙油等混伪品, DNA条形码技术可将哈蟆油及其混伪品准确鉴定到物种水平.本研究将为保障哈蟆油的临床用药安全和消费者的合法权益提供技术支持.     

基于DNA条形码鉴定植物药常山及其混伪品

虎耳草科（Saxifragaceae）常山属（Dichroa）植物常山（Dichroa febrifuga Lour.）是我国著名的抗疟药物。但目前全国各地使用较为混乱,代用品、混淆品多,鉴定困难。本研究收集常山及其混伪品6种,共64份样品,利用DNA条形码和二维DNA条形码技术进行物种鉴定研究。研究结果表明,DNA条形码技术可准确鉴定常山及其混伪品,20%的常山样品存在混伪现象,混伪品主要为阔叶十大功劳（Mahonia bealei（Fort.） Carr.）。常山ITS2序列长度为230 bp,种内K2P遗传距离为0~0.0253,常山及其混伪品种间K2P遗传距离为0.152~0.748。基于ITS2序列构建的NJ树显示,常山及其混伪品能够明显区分,可为临床安全用药提供科学依据。成功构建常山的二维DNA条形码鉴定体系,实现“互联网+”的跨平台信息交换,可为二维DNA条形码技术在流通监管领域的实践应用提供理论基础。     

从物种识别到生物多样性评估——DNA条形码与DNA metabarcoding技术

在生命科学研究中,物种识别和生物多样性评估是重要的基础环节。从基于形态学特征分类的经典分类学,到近来被分子分类学家广泛接受的DNA条形码,以及在高通量测序技术基础上衍生出的DNA metabarcoding研究方法,人类正以前所未有的速度与深度重新认识生命世界。DNA metabarcoding可快速、简便、有效地从多物种混合DNA样本中还原其中的生物类群及其居群结构,实现从物种的有效识别到生物多样性的评估。概述了DNA条形码与DNA metabarcoding的概念、技术方法、应用及最新进展。     

基于ITS2序列的川贝母中成药的鉴定

润肺圣药川贝母资源匮乏,为国家三级保护植物.近年雾霾天气频发使得其资源需求加大,导致以川贝母入药的中成药掺假现象严重.中成药成分复杂,单利用普通的DNA条形码鉴定流程无法对其一次性完成鉴定,因此需结合单克隆分析逐一鉴定.本研究首先建立了包含贝母属208条ITS2序列的数据库;收集了市售20份川贝中成药,其中包含15份蛇胆川贝胶囊,4份川贝末胶囊和1份蛇胆川贝散.扩增其ITS2序列,对PCR产物进行克隆测序,对测序结果进行BLAST比对;同时本实验还选取了3份蛇胆川贝胶囊进行高通量测序,利用单克隆和二代测序相结合的混合测序方法对该3份中成药中川贝母再次鉴定.基于二代测序数据对中成药组分解析存在数据冗余现象,而单克隆结果与选取的克隆数量有关,二者结合可相互弥补缺陷.单克隆结果数据表明,15份蛇胆川贝胶囊中3份含有平贝母,10份含有伊贝母及14份含有黄花贝母等非标签成分,4份川贝末胶囊中有2份检测到川贝母,2份检测到平贝母,但同时3份中还检测到黄花贝母;1份蛇胆川贝散中仅检测到伊贝母与黄花贝母.二代测序结果表明,3份蛇胆川贝胶囊中主要检测出平贝母、伊贝母等非标签成分.通过比对二者序列,发现无论克隆还是二代测序数据均表明混合测序的3份蛇胆川贝胶囊中均不含川贝母;本研究表明,基于单克隆和二代测序辅助的方法可以准确对川贝母中成药进行鉴定.目前川贝母中成药掺假现象严重,平贝母和伊贝母是川贝母中成药的主要掺伪品,应加强对中成药市场的监管.     

Metabarcoding技术在植物鉴定和多样性研究中的应用

目前植物学研究已进入后植物志时代,iFlora的实现需要以传统植物分类学及相关研究为基础,整合基于高通量测序的DNA条形码（DNAbareoding）技术并开发便携式快速鉴定仪器及构建信息平台。传统植物鉴定多基于形态学分类,而近年来快速发展的DNA条形码快速鉴定技术被各界分类学家认可,在植物鉴定中也被广泛应用。但DNA条形码技术仍存在一些问题亟待解决,如种的鉴定需要多个条形码的解析、Sanger测序平台无法处理混合样品。本文介绍了传统植物分类技术和DNA条形码技术在植物研究中的应用和遇到的瓶颈;并重点介绍了基于高通量测序的metabarcoding技术在植物鉴定及多样性研究中的应用及前景,及其与iFlora的关系。     

环境DNA宏条形码在生物多样性研究与监测中的应用

环境DNA宏条形码(eDNA metabarcoding)技术通过提取水体、土壤、空气中的环境DNA,使用引物PCR扩增与高通量测序,进行物种鉴定与生物多样性评估.作为一种新的监测技术,相比于传统监测技术更加快捷、准确以及对自然环境的破坏小,因此在一定程度上改变了我们调查地球生物多样性的方式.本文综述了环境DNA宏条形...     

Metabarcoding技术在真菌多样性研究中的应用

由于受到气候变化、土地利用变化及环境污染等诸多因素的干扰, 真菌多样性受到不容忽视的威胁, 亟需得到保护。构建物种数据库是实现真菌多样性研究和保护的重要前提。近年来兴起的DNA条形码及metabarcoding技术能够在很大程度上弥补传统鉴定方法的缺陷, 可对真菌物种进行大规模、准确、快速、高效地鉴定。本文梳理了metabarcoding技术在真菌物种多样性评估、真菌多样性影响机制和真菌古生态重建等研究中的应用, 同时强调了metabarcoding技术用于真菌多样性研究尚处于初期阶段, 在构建有效参照数据库、优化实验流程以及升级生物信息学工具等方面仍需要进一步的完善。建议加强真菌分类学家、生态学家以及计算机工具研发工程师之间的合作, 共同解决metabarcoding技术在真菌多样性研究及应用中面临的问题, 为宏观尺度上真菌多样性保护提供更加科学的依据。     

应用DNA条形码对植物标本的核查

DNA条形码主要目的是物种鉴定和新物种或隐存种的发现,而DNA条形码参考数据库是物种快速鉴定的重要基础。目前中国维管植物DNA条形码参考数据库正在建设之中,借助于公共数据库（NCBI）和初步建立的中国植物DNA条形码参考数据库,运用DNA条形码数据开展了植物标本鉴定的核查工作：（1）比较DNA序列信息与标本鉴定信息,从科、属、种级水平查找鉴定错误的标本;（2）基于有较好研究基础的DNA条形码参考数据库,开展未知标本的鉴定;（3）通过对标本核查的总结,提出DNA条形码参考数据库建设过程中的几点建议。     

药用植物DNA条形码鉴定研究进展

DNA条形码是利用相对较短的标准DNA片段对物种进行快速准确鉴定的一门技术。DNA条形码技术可以从分子水平弥补传统鉴定方法的一些不足。该技术具有良好的通用性,使得物种鉴定过程更加快速,已经广泛应用于动物物种的鉴定研究中。近年来,随着药用植物DNA条形码鉴定研究的快速发展,逐渐形成了药用植物和植物源中药材鉴定的完善体系。本文综述了DNA条形码技术鉴定药用植物的原理,介绍了中草药传统鉴定方法及其缺陷、使用DNA条形码技术鉴定植物源药材的意义以及DNA条形码在药用植物鉴定中的应用,对其应用前景进行了展望。     

中药材二维DNA条形码流通监管体系研究

中药材品种复杂混乱给中药材流通监管造成不便,加强中药材及饮片质量监管、保证公众用药安全备受关注.本研究将二维DNA条形码技术应用于中药材流通监管领域,建立中药材二维DNA条形码流通监管体系.该体系包括DNA条形码序列获得与DNA条形码信息跨平台转换两大部分内容,以亚麻子、黑芝麻、火麻仁、蓖麻子和苘麻子5种药材共计109份样本为例研究建立该体系:依照中药材DNA条形码分子鉴定法获得待检样本DNA条形码序列;基于开源代码PHP QR Code的编码方式对实验所得DNA条形码序列进行编码,转换成二维码图片;使用移动终端扫描识读该二维码信息,并通过网页浏览器提交至中药材DNA条形码数据库获知鉴定结果.将二维码技术与DNA条形码技术相结合,为每个药材基原物种提供标准二维DNA条形码,有利于DNA条形码信息在不同平台间转换,为二维DNA条形码技术在实际流通监管工作中的应用提供理论基础,能有效实现对中药材流通的数字化监管,推动中药材流通监管现代化、国际化进程.     

DNA条形码在生态学研究中的应用与展望

DNA条形码是利用标准的DNA片段对物种进行快速鉴定的技术,已在生物学各相关领域得到广泛应用。随着DNA条形码技术的不断发展和完善,已成功应用于生态学领域的相关研究中。本文综述了DNA条形码在物种快速鉴定和隐存种发现、群落系统发育重建和生态取证、群落内物种间相互关系研究等方面的应用,并介绍了DNAmetabarcoding技术和环境DNA条形码在生物多样性和生态学研究领域中的应用。最后,结合新的测序技术和未来大科学装置的发展,在相关数据库逐渐完善,新分析方法和计算模型不断开发使用的情景下,对DNA条形码在生态学相关领域的应用前景进行了展望。     

DNA条形码在入侵植物鉴定中的应用进展

生物入侵对世界经济、环境造成了巨大的影响,已经成为世界关注的焦点。传统的海关检验方法存在鉴定缓慢、准确率低、鉴定专家稀缺等问题,因此急需一种鉴定率高、操作简单和快速的方法对入侵植物的繁殖体进行精确的鉴别。DNA条形码是一种基于DNA序列差异进行物种鉴定的技术,鉴定结果只受样品组织内DNA保存状况影响,不受形态学性状保存状态影响,只需掌握简单分子生物学技术的工作人员即可实现对未知样品的鉴定,在入侵植物检疫鉴定中有很大的应用潜力。根据入侵植物进化快、变异多的特点,可优先考虑种间、种内差异度高的ITS基因作为核心条形码,再以mat K和rbc L基因为辅助条形码。本文分析了植物DNA条形码技术及其衍生出的超级DNA条形码和metabarcoding技术在入侵植物鉴定中的应用潜力,提出构建入侵植物DNA条形码参考数据库与智能植物志(i Flora)相结合,为利用DNA条形码技术对入侵植物进行快速鉴定和相关研究提供参考。     

基于环境DNA宏条形码技术的辽东湾典型围海养殖池塘内水母多样性研究

研究使用环境DNA宏条形码技术(eDNA metabarcoding)检测辽东湾东北部河口区围海养殖池塘水母种类多样性,探索适用于水母种类物种鉴定和监测的新方法。利用环境DNA宏条形码技术,分别基于18S rDNA和COI宏条形码检测了辽东湾东北部河口区围海养殖池塘水母种类多样性,通过水样采集、过滤、eDNA提取、遗传标记扩增、测序与生物信息分析的环境DNA宏条形码标准化分析流程,从围海养殖池塘7个采样点中获得可检测的采样点数据。结果显示,基于18S rDNA宏条形码检测出8种水母种类,其中钵水母纲大型水母2种、水螅水母总纲小型水母6种;基于COI宏条形码技术共检测出19种水母种类,其中钵水母纲大型水母5种、水螅水母总纲小型水母14种;两种DNA条形码标记都显示养殖种类海蜇(Rhopilema esculentum)为优势种。研究结果表明,环境DNA宏条形码技术作为一种新兴的生物多样性监测手段可用于快速检测水母种类多样性,在水母类物种鉴定、监测及早期预警中有较大的应用潜能。     

DNA条形码及其在海洋浮游动物生态学研究中的应用

浮游动物的准确鉴定是浮游动物生态学研究的基础.传统的基于形态特征的鉴定不仅费时费力,而且部分类群特别是浮游幼体由于形态差异细微,鉴定存在困难,导致物种多样性被低估.DNA条形码(DNA barcodes)技术为浮游动物物种鉴定提供了一个有力工具,已迅速应用于海洋浮游动物生态学研究.本文介绍了DNA条形码的基本概念、优势及局限性,总结了该技术(主要是基于线粒体细胞色素C氧化酶第一亚基(mtCOI)基因序列片段的DNA条形码)在海洋浮游动物物种快速鉴定、隐种发现、营养关系研究、生物入侵种监测、群落历史演变反演、种群遗传学以及生物地理学中的成功应用.随着DNA条形码数据库信息量覆盖率的不断提高和新一代测序技术的快速发展,DNA条形码将提供除了种类鉴定外更加丰富的信息,从而帮助人们更好地理解海洋浮游动物的多样性及其在生态系统中的功能,推动海洋浮游动物生态学的发展.     

基于DNA条形码的半夏属及其伪品分子鉴别

利用DNA条形码技术对半夏属及其伪品进行分子鉴定, 研究半夏属药用植物鉴定的新方法。该实验使用matK序列对半夏(Pinellia ternata)及其伪品进行扩增测序, 结合GenBank数据库数据, 分析ITS、ITS2、psbA-trnH、rbcL和matK各序列的种内与种间变异及barcoding gap, 并采用最近距离法(nearest distance)和相似性搜索算法(BLAST1)评价不同序列的鉴定能力。结果显示, matK序列的种间变异最大, rbcL序列的种内变异最小; rbcL序列的种内和种间遗传变异重叠比例最小, 其次为matK序列; 各序列的Neighbor Joining树均可明显地将不同种分开。实验结果表明, 利用DNA条形码能够准确地鉴别半夏属药用植物及其伪品, matK和rbcL序列为鉴别半夏属及其伪品的较理想条形码组合。该研究为半夏属植物的分子鉴别提供了科学依据与新的思路。     

DNA宏条形码技术在食草动物食性研究中的应用

随着测序技术的快速发展,整合DNA条形码和高通量测序的DNA宏条形码技术已经成为当前研究热点之一,在食草动物的食性鉴定中有很大潜力。放牧动物食性研究是动物营养学和草地生态学领域的重要研究内容。而与传统食性研究方法相比,宏条形码技术可通过对植物DNA条形码的高通量测序,获得样本中的物种组成进而分析动物食性。介绍了传统食性分析手段的局限,重点综述了DNA宏条形码技术的产生、操作原理以及在食草类动物食性鉴定领域中的应用,同时还简述了可能存在的挑战,并对该技术今后的发展方向进行了展望。     

检疫性昆虫DNA条形码检测技术的研发与应用实例

【目的】DNA条形码技术是近年来生物分类鉴定的研究热点之一,已成为植物检疫性昆虫鉴定的有力工具。为快速、准确地鉴定口岸截获的昆虫种类,实现"检得出、检得准、检得快"的要求,我们研发了昆虫DNA条形码试剂盒检测技术(Insect DNA barcoding identification kit)。【方法】该检测技术针对出入境植物检疫性及危险性昆虫的主要类群,选择合适的基因片段、设计引物、对目标基因进行扩增测序,找出基因片段上区分每个物种的多态位点规律,作为该物种的鉴定特征并建立数据库,应用于植物检疫性及危险性昆虫的物种鉴定。【结果】以检疫性昆虫木蠹象属Pissodes为例,确定了木蠹象属5种昆虫的多态位点规律(鉴定特征),构建了用于物种鉴定的数据库。通过比对数据库里的鉴定特征,将未知样品鉴定为榛梢木蠹象P.terminalis(相似度100%),与形态鉴定结果一致。本文介绍了检测技术的原理、方法、技术流程及应用实例,并展望了其在有害生物检测中的推广应用前景。【结论】昆虫DNA条形码试剂盒检测技术为建立标准化,准确性高的物种鉴定平台打下基础,有着良好的推广应用前景。     

检疫性疫霉DNA条形码标准分子构建

质粒标准分子是指含有外源基因和内源标准基因特异性片段的重组质粒分子.DNA条形码技术是通过对标准目的基因的DNA序列进行分析从而进行物种鉴定的技术.构建基于DNA条形码的质粒标准分子是DNA条形码技术应用于检测实践的要求.本研究将这两种检测鉴定技术相结合应用于检疫性疫霉的检测,构建了11种检疫性疫霉的DNA条形码标准分子,进行了测序验证,均匀性,稳定性和特异性验证.结果表明,构建的质粒标准分子准确度,均匀性,稳定性和特异性均良好,对实际口岸检验检疫工作具有实践应用价值.     

DNA复合条形码在太白山土壤动物多样性研究中的应用

DNA复合条形码技术(metabarcoding)将DNA条形码与高通量测序技术相结合,快速便捷地鉴定群落混合样本中的物种,成为监测群落中物种组成和丰富度的可靠方法。采用这一方法分析了秦岭太白山5种不同生境的中小型土壤动物多样性,共得到土壤动物3门9纲28目199科。群落组成分析显示生境的变化对土壤动物群落组成有一定的影响。α多样性分析显示土壤动物群落丰富度指数最高的生境为针叶林,最低的为农田;土壤动物群落多样性指数最高的生境为针叶林,最低的为落叶小叶林。群落相似性分析显示高山草甸、针叶林和农田3种生境的土壤动物群落组成相似性较高,落叶小叶林和落叶阔叶林的土壤动物群落组成与这3种生境的差异较大,落叶小叶林与落叶阔叶林的土壤动物群落组成差异也较大。     

关于植物DNA条形码研究技术规范

DNA条形码是利用标准的基因片段对物种进行快速鉴定的技术,已经成功用于生物物种分类和鉴定、生态学调查和生物多样性评估等研究领域。尽管生命条形码数据（BOLD）系统提供了主要针对动物类群DNA条形码研究的技术规范,但由于植物本身的生物学特性与所使用的条形码不同,因此已有技术规范并不完全适用于植物DNA条形码的研究。本文根据植物DNA条形码研究的特点与我国的实际情况,编写了植物DNA条形码研究技术标准和规范指南,具体包括十个方面的内容,即植物DNA条形码研究的样品采集策略;植物标本和野外数据的采集规范;植物标本图像信息的采集规范;植物DNA材料的采集规范;植物DNA材料的干燥与保存规范;植物总DNA的质量标准及保存规范;植物标准DNA条形码的选择与通用引物;DNA条形码的扩增与测序;DNA条形码数据的命名、编辑和提交规范;以及DNA条形码数据分析。我们期望通过这些标准规范的实施和在实践中的不断修订和完善,能为我国学者开展植物DNA条形码和iFlora研究提供参考和借鉴。
关键词：植物DNA条形码;技术规范;物种鉴定;标准;新一代植物志