DNA条形码识别Ⅰ.DNA条形码研究进展及应用前景

DNA条形码(DNA Barcoding)是近年来生物分类学中引人注目的发展热点.本文综述了DNA条形码的发展历史、识别原理以及公共数据库,并讨论了DNA条形码在检疫检验领域的应用前景.DNA条形码与DNA芯片技术的结合,将推动传统物种鉴定方法的更新,可在检疫检验领域中实现非专家检定,这对进出口口岸生物监测具有重要的理论意义和应用价值.     

DNA条形码研究进展

DNA条形码是应用有足够变异的标准化短基因片段对物种进行快速、准确鉴定的新的生物身份识别系统.2003年,加拿大Guelph大学Hebert等首次正式提出了DNA条形码概念,2004年成立了生物条形码联盟,目前有来自50个国家的两百多个组织成为其成员,2007年5月加拿大Guelph大学组建了世界上第一个DNA barcoding鉴定中心,2009年1月正式启动"国际生命条形码计划",中国科学院代表中国与加拿大、美国和欧盟共同为iBOL 4个中心节点.线粒体细胞色素C氧化酶基因COⅠ具有引物通用性高和进化速率快等优点,是理想的动物DNA条形码,不过,COⅠ在植物中应用效果较差,因此,核糖体ITS序列和质体rbcL、matK和trnH-psbA等序列也相继被引入植物的DNA条形码研究.虽然DNA条形码研究还处于起步阶段,面临巨大挑战,但是,越来越多的研究表明DNA条形码可以广泛应用于生物的分类和鉴定,是一种简便、高效、准确的物种鉴定技术,已经在动物、植物和微生物等研究中取得了显著成果,是生命科学领域发展最快的学科前沿之一.本文从DNA条形码的开发、应用、国内相关文献研究现状、DNA条形码面临的挑战以及发展前景等进行了综合分析,以期推动我国DNA条形码和分类学研究的发展.     

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条形码及其在生物多样性研究中的应用

DNA条形码是利用生物体内标准的、有足够变异的、易扩增且相对较短的DNA片段对物种进行快速准确鉴定的技术。自2003年DNA条形码相关概念提出以来广受关注,国内外相继开展了DNA条形码及信息系统建设研究,为DNA条形码技术的发展提供了坚实的研究基础和生物信息学分析平台。DNA条形码技术弥补了传统分类学的不足,为生物多样性研究提供了新的思路和方法。本文介绍了DNA条形码的产生与发展过程,国内外DNA条形码技术与信息系统建设研究进展,重点阐述了DNA条形码技术在物种鉴定、濒危物种保护、隐存种发现、生物多样性评估等研究领域中的应用。最后结合DNA条形码技术目前存在的问题,对其在相关研究领域的应用前景进行了展望。     

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。     

藻类DNA条形码研究进展

DNA barcode,又称为DNA条形码,是指利用短的标准DNA序列的核苷酸多样性进行物种的鉴定和快速识别.目前该方法在动物分类研究中应用广泛,其中线粒体的细胞色素c氧化酶亚基1(cytochrome c oxidase subunit 1,COI或cox 1)基因中的约700bp长度的一段被用来作为标准DNA片段.在陆地植物条形码研究中,生命-植物条形码联盟会(Consortium for the Barcode of Life-Plant Working Group,CBOL-Plant Working Group)近期推荐将植物叶绿体中的两个基因片段rbcL+ matK作为初步的陆生植物条形码,此组合能在70％的程度上进行植物物种的鉴别.在海藻的分类研究中,DNA条形码的应用较少,已有的研究主要集中在硅藻、红藻和褐藻,尚没有学者明确提出适合藻类的DNA条形码.总结了能够作为藻类DNA条形码的序列特点、应用流程及分析方法,综述了DNA条形码在藻类中的研究现状和存在的问题,展望了藻类DNA条形码的应用前景.     

真菌DNA条形码技术研究进展

DNA条形码(DNA barcoding)技术作为一门新兴的物种鉴定方法以其灵敏、精确、方便和客观的优势,在动植物和微生物的分类鉴定中已经得到广泛应用.真菌鉴定中常用作标准条形码的是核核糖体DNA内转录间隔区(Internal transcribed spacer,ITS),如今也有一些新型条形码被发现和应用到实际操作中,如微条形码、ND6、EF3.本文对DNA条形码技术的产生和发展做出了总结,通过研究其在真菌中应用的实际案例分析了DNA条形码技术的优缺点及发展趋势,并指出DNA条形码技术将以全新的视角来弥补传统分类学的不足,最终实现生物自身的序列变异信息与现有形态分类学的结合.     

DNA条形码分析方法研究进展

DNA条形码是一段短的、标准化的DNA序列,DNA条形码技术通过对DNA条形码序列分析实现物种的有效鉴定.随着生物DNA条形码序列的大量测定,DNA条形码分析方法得到迅速发展,推动了其在生物分子鉴定中的应用.2003年以来,DNA条形码技术已广泛应用于动物、植物和真菌等物种的鉴定,并有力地推动了生物分类学、生物多样性和生态学等学科的发展.本文在综述DNA条形码技术的基础上,总结了5类主要的DNA条形码分析方法,即基于遗传距离的分析、基于遗传相似度的分析、基于系统发育树的分析、基于序列特征的分析和基于统计分类法的分析,并进一步展望了DNA条形码技术的发展与应用.     

真菌DNA条形码研究进展

DNA条形码（DNA barcode）是通过一段短的标准DNA片段实现物种的快速、准确和标准化鉴定。线粒体细胞色素C氧化酶亚基I（COI）基因作为动物的DNA条形码已广泛应用于物种鉴定中,在植物上已选定叶绿体rbcL和matK基因作为基本的DNA条形码。目前世界各国真菌学家正对不同的真菌类群进行不同基因片段的筛选与评价,并在第四届国际生命条形码大会上正式推荐了ITS作为真菌的首选DNA条形码。对国内外真菌DNA条形码的研究进展进行总结与分析,并展望真菌DNA条形码的应用前景。     

DNA条形码技术的研究进展及其应用

DNA条形码技术(DNA Barcod ing)是通过对一个标准目的基因的DNA序列进行分析从而进行物种鉴定的技术。这个概念的原理与零售业中对商品进行辨认的商品条形码是一样的。简单地说,DNA条形码技术的关键就是对一个或一些相关基因进行大范围的扫描,进而来鉴定某个未知的物种或者发现新种[1—3]。自从提出DNA条形码的概念以来,这种新兴分类学技术已经引起了越来越多的生物学家的关注。DNA条形码技术是分类学中辅助物种鉴定的新技术,它代表了生物分类学研究的一个新方向[4],因此它在生态、环境、食品等诸多领域都将会有广泛的应用[5]。本文概括综述了DNA条形码技术的发展历史、原理与操作,分析了其在生物分类中的应用及应用上的优势与限制,对DNA条形码技术在鱼类学研究的意义与可行性进行了探讨。1 DNA条形码技术的发展历史2003年,Herbert研究发现利用线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(M itochondrial cytochrom ecoxidase subun itⅠ,COⅠ)基因一段长度为648bp的片段,能够在DNA水平上成功的区分物种,并且认为利用COⅠ基因从分子演化的角度,将提供一种快速、简便、可信的分...     

DNA条形码的应用进展及讨论

DNA条形码(DNA Barcoding)是近几年来国际生物学研究的热点之一.但是在国内,相关概念还存在不同程度的模糊,不利于研究工作的进一步开展.本文在对DNA条形码与DNA分类（DNA Taxonomy）两个不同概念进行辨析的基础上,回顾与总结了DNA条形码的产生背景与应用进展,并对DNA条形码目前所面临的基因交流...     

线粒体COⅠ基因在昆虫DNA条形码中的研究与应用

自2003年DNA条形码(DNA barcodes)概念出现以来,DNA条形码技术(DNA barcoding)受到生物分类学领域普遍关注,线粒体细胞色素氧化酶亚基I(mtDNACOⅠ)被用作动物类群的主要条形码序列,基于该基因片段的昆虫条形码研究在国内外广泛开展。本文在概述DNA条形码、条形码技术及已开展的昆虫条形码研究计划的基础上,总结了昆虫mtDNACOⅠ条形码及其技术在发现和描述隐种、种类分子鉴定以及系统发育等方面的研究进展,分析了细胞核线粒体假基因(Numts)对mtDNACOⅠ条形码扩增的影响,提出检测和避免Numts的方法,并对DNA条形码技术的进一步研究和应用进行了讨论和展望。     

DNA条形码在鳞翅目昆虫中的应用

2003年,Hebert等提出DNA条形码后,快速而精确的特点使它在物种鉴定中得到了广泛的应用。鳞翅目是昆虫纲中第二大目,其物种鉴定任务复杂而艰巨,因此DNA条形码具有广阔的应用前景。该文主要针对DNA条形码概况以及近年来它在鳞翅目昆虫中的研究情况予以综述。     

应用DNA条形码技术对蚤蝇科性二型鉴别

蚤蝇科昆虫种类众多,其幼虫食性分化明显,具典型的性二型现象,面临物种鉴定与系统发育重建两大难题。依靠网络技术发展起来的DNA分类,特别是基于单一短片度的DNA条形码技术的快速发展和应用给解决蚤蝇难题带来了新的契机和突破点。本文针对4种实验室长期饲养的尸食性蚤蝇:蛆症异蚤蝇Megaselia scalaris(Loew),东亚异蚤蝇Megaselia spiracularis Schmitz,广东栅蚤蝇Diplonevra peregrina(Wiedemann)和角喙栓蚤蝇Dohrniphora cornuta(Bigot),应用676 bp COⅠ基因序列对性二型蚤蝇进行雌雄配对,验证了DNA条形码在解决性二型配对难题方面的有效性,同时为蚤蝇系统分类学、生物防治、口岸检疫以及法医鉴定等领域提供相应技术支持。     

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。     

植物DNA条形码研究领域文献计量学及可视化分析

为全面了解植物DNA条形码研究领域的发展和最新动态,探讨中国DNA条形码发展的状态和前景,该文利用Web of Science数据库对该研究领域进行文献计量学统计,并对引用频次、研究热点和研究前沿进行了可视化分析。结果表明:(1)中国、美国、加拿大学者在该领域文献贡献率最大,中国研究机构发文量领先,但美国、加拿大科研机构论文质量较高,影响力较大。(2) 2009年是该领域研究的高峰期,该研究领域的前沿和研究热点主要集中在物种的识别和生物多样性应用、DNA条形码候选序列筛选和鉴定技术的规范化。(3)中国学者在植物DNA条形码领域研究具有领军作用和很高的影响力,国家提倡中药产业的发展也推动了我国DNA条形码蓬勃发展,但论文的质量和影响力与美国、英国、加拿大等发达国家研究还有一定差距,应加大与发达国家科研机构合作,提高研究能力,DNA条形码技术在植物的鉴定、分类和生物多样性的保护起到非常重要的作用。这表明建立一个更全面、通用的全球植物DNA条码库以及开发新的标记并采用新的测序技术是植物DNA条形码研究的未来前景。     

植物DNA条形码技术

DNA条形码技术是利用标准的、具有足够变异的、易扩增且相对较短的DNA片段在物种内的特异性和种间的多样性而创建的一种新的生物身份识别系统,从而实现对物种的快速自动鉴定。尽管这一技术在理论上和具体应用上仍存在很多争论。但DNA条形码概念自2003年由加拿大分类学家Paul Hebert首次提出后就在世界范围内受到了广泛关注。在植物类群中条形码的研究和应用尚处于探索阶段,稍落后于对动物类群的研究,这主要表现在：（1）DNA条形码的选择及其评价仍没有统一的标准：（2）对类群较全面的形态分类学修订和植物DNA条形码研究的结合十分缺乏：（3）以往研究在取样上尺度较大,而对具体类群的研究较少,一个科或一个属只用有限的种类作为代表,同一种内的取样个体数量也不足,这样虽然表面上看来利用选定的DNA条形码可以较容易地把代表物种区分开,但实际上目前建议的植物DNA条形码（例如由生命条形码咨询委员会植物工作组最近提出的rbcL和matK）由于其分子进化速率较慢,在种级水平上,特别是对于那些经历了适应辐射或快速进化的属来说,分辨率较低。而DNA条形码的应用主要集中在属内物种水平的鉴别,因此只有针对具体类群进行探索研究,发现进化速率较快、分辨率高且通用性好的条形码,才可能为建立完整的条形码数据库起到积极有效的作用。     

动物食性分析在生态学中的应用研究进展——基于DNA宏条形码技术

动物食性分析是动物营养生态学的重要研究手段,可用于解析动物与环境因素的关联性、捕食者与猎物之间的关系,以及动物物种多样性等科学问题。近年来,基于新一代测序技术的DNA宏条形码技术被广泛应用到生态学多个研究领域,极大地促进了生命科学交叉学科的发展。其中,DNA宏条形码技术在动物食性分析中具有高分辨、高效率、低样本量等优势,具有重要的应用前景。综述了基于DNA宏条形码技术的动物食性分析在生态学中的应用研究进展,并进一步总结了DNA宏条形码技术原理和食性分析方法,着重探讨了基于DNA宏条形码技术的动物食性分析在珍稀濒危动物保护、生物多样性监测、农业害虫防治等生态学研究领域中的应用,并对DNA宏条形码技术在动物食性分析中存在的问题及应用前景进行小结与展望。     

DNA条形码：物种分类和鉴定技术

当前,一项称为“生命的条形码”计划正在欧美等国展开,其目的是实现对地球上现存的约1000万物种进行快速和准确的鉴定。DNA条形码是一种利用短的DNA序列对物种进行鉴定的技术。对DNA条形码的概念和原理进行了介绍,举例说明了其在物种分类、遗传多样性及物种鉴定研究中广泛的利用价值,阐述了当前该领域的研究现状,对未来的发展方向进行了展望。