DNA条形码技术在植物中的研究现状

DNA条形码技术（DNA barcoding）是用短的DNA片段对物种进行识别和鉴定的分子生物学技术。在动物研究中该技术已经成功应用于利用线粒体细胞色素c氧化酶亚基I（COI）进行物种鉴定和发现隐种或新物种。相对于动物, COI基因在高等植物中进化速率较慢, 因此植物条形码研究以叶绿体基因组作为重点, 但目前还处于寻找合适的基因片段阶段。许多学者对此进行了积极的探索, 报道了多种植物条形码的候选片段或组合, 但还没有获得满足所有标准的特征位点片段。该文介绍了DNA条形码的标准、优点、工作流程及数据分析方法, 总结了DNA条形码在植物中的研究现状。     

DNA条形码技术在植物中的研究现状

DNA条形码技术(DNA barcoding)是用短的DNA片段对物种进行识别和鉴定的分子生物学技术。在动物研究中该技术已经成功应用于利用线粒体细胞色素c氧化酶亚基I(COI)进行物种鉴定和发现隐种或新物种。相对于动物, COI基因在高等植物中进化速率较慢, 因此植物条形码研究以叶绿体基因组作为重点, 但目前还处于寻找合适的基因片段阶段。许多学者对此进行了积极的探索, 报道了多种植物条形码的候选片段或组合, 但还没有获得满足所有标准的特征位点片段。该文介绍了DNA条形码的标准、优点、工作流程及数据分析方法, 总结了DNA条形码在植物中的研究现状。     

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条形码试剂盒检测技术在大小蠹属种类鉴定中的应用

[目的]DNA条形码技术已成为生物分类鉴定的有力工具.DNA条形码技术的相关问题,如物种种内和种间的遗传距离出现重叠区域,将直接影响到物种鉴定的准确性.我们应用DNA条形码试剂盒检测技术来快速、准确地鉴定口岸截获的检疫性大小蠹属种类.[方法]针对大小蠹昆虫设计引物以提高PCR扩增效率.运用自主研发的基因条码分析软件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,应用于物种鉴定.[结果]使用针对大小蠹属昆虫设计的引物成功扩增出325 bp的COI基因片段.将大小蠹属12种昆虫的COI基因片段上的核苷酸诊断位点的组合作为物种的鉴定特征,可以准确地区分近似种.通过比对植物检疫鉴定系统数据库里的鉴定特征,将6个大小蠹属的未知样品成功鉴定到种(核苷酸序列一致性为100％),与形态鉴定结果一致.[结论]结果表明DNA条形码试剂盒检测技术可以准确鉴定大小蠹属的种类.该检测技术可以应用于其他经济重要性有害生物的检测鉴定.     

DNA条形码试剂盒检测技术在大小蠹属种类鉴定中的应用（英文）

【目的】DNA条形码技术已成为生物分类鉴定的有力工具。DNA条形码技术的相关问题,如物种种内和种间的遗传距离出现重叠区域,将直接影响到物种鉴定的准确性。我们应用DNA条形码试剂盒检测技术来快速、准确地鉴定口岸截获的检疫性大小蠹属种类。【方法】针对大小蠹昆虫设计引物以提高PCR扩增效率。运用自主研发的基因条码分析软件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,应用于物种鉴定。【结果】使用针对大小蠹属昆虫设计的引物成功扩增出325 bp的COI基因片段。将大小蠹属12种昆虫的COI基因片段上的核苷酸诊断位点的组合作为物种的鉴定特征,可以准确地区分近似种。通过比对植物检疫鉴定系统数据库里的鉴定特征,将6个大小蠹属的未知样品成功鉴定到种(核苷酸序列一致性为100%),与形态鉴定结果一致。【结论】结果表明DNA条形码试剂盒检测技术可以准确鉴定大小蠹属的种类。该检测技术可以应用于其他经济重要性有害生物的检测鉴定。     

新丛赤壳属真菌DNA条形码研究

以新丛赤壳属19个种为材料,选择ITSrDNA,β-tubulin,EF—1α和RPB2作为候选基因,对获得的205个序列片段采用不同方法进行分析,筛选该属的DNA条形码．将种内与种间序列差异以及序列获得的难易程度作为评价指标．结果表明,任何一个单独的基因都不宜作为其DNA条形码,EF-1α与RPB2基因组合可以准确识别种内与种间差异,建议作为该类真菌的DNA条形码．研究过程中,将形态学与序列分析相结合,发现顶环新丛赤壳和小孢新从赤壳两个隐存种．     

中国蛛缘蝽科物种DNA条形码研究(英文)

【目的】本研究旨在探讨DNA条形码对中国蛛缘蝽科(半翅目：缘蝽总科)物种界定的适用性。【方法】对中国蛛缘蝽科13属23种207个样本的线粒体COI基因DNA条形码序列进行扩增,并扩增稻缘蝽属Leptocorisa 3个物种的31条内转录间隔区1(ITS-1)序列作为辅助标记。使用MEGA 11软件计算种间和种内遗传距离(Kimura 2-parameter, K2P);采用邻接法(neighbor-joining, NJ)进行物种聚类分析;利用中介邻接网络算法构建单倍型网络图。【结果】基于线粒体COI DNA条形码序列得出测试的中国蛛缘蝽科所有23个种的种内平均K2P距离在2%以下,种间K2P距离在0.98%~23.98%之间(平均17.50%)。多数物种彼此能够被较好地分开,且支持率较高。其中,中稻缘蝽Leptocorisa chinensis和大稻缘蝽L. oratoria共享部分COI单倍型,造成COI条形码无法区分二者,可通过ITS-1序列在单倍型网络分析中将二者区分。【结论】本研究得出的中国蛛缘蝽科中绝大部分物种的DNA条形码数据分析结果与基于形态特征的分类单元一致。然而,对于其中亲缘关系极近的物种,单靠线粒体数据尤其是COI条形码序列无法进行准确界定,需引入其他DNA序列或其他类型数据进行区分。     

从真菌全基因组中筛选丛赤壳科的DNA条形码

将粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)的注释基因分别与30 种丝状子囊菌基因组比较, 根据E值大小预测同源序列, 从中选择Hsp90, AAC, CDC48和EF3作为候选基因, 以丛赤壳科(Nectriaceae)13 个属34 个概念清晰的种为材料, 对215个序列片段采用不同方法进行分析, 筛选适合于该科的DNA 条形码. 将种内与种间序列差异以及序列获得的难易程度作为评价指标. 结果表明,Hsp90 和AAC基因虽然具有较高的 PCR 扩增与测序成功率, 但种内、种间距离频率分布存在重叠, 可能导致部分种的鉴定错误;CDC48基因可以恰当地区分种内与种间差异, 但扩增与测序成功率相对较低; EF3基因不存在种内、种间遗传距离重叠, 序列容易获得, 适合作为该科真菌的DNA 条形码.     

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.     

植物DNA条形码研究进展

DNA条形码(DNA barcoding)已成为近5年来国际上生物多样性研究的热点,即通过使用短的标准DNA片段,对物种进行快速、准确的识别和鉴定.该技术在动物研究中已得到广泛的应用,所采用的标准片段是线粒体COI基因中约650 bp长的一段.然而在植物中DNA条形码的研究进展相对缓慢,目前尚处于对所提议的各片段比较和评价阶段,还未获得一致的标准片段.由于植物中线粒体基因组进化速率较慢,因此条形码片段主要在叶绿体基因组上进行选择,被提议的编码基因片段主要有rpoB,rpoCI,matK,rbcL,UPA,非编码区片段有tmH-psbA,atpF-atpH,psbK-psbI,此外还有核基因ITS.已有的研究表明以上任何一个单片段都不足以区分所有植物物种,因而不同的研究组相继提出了不同的片段组合方案,目前被广泛讨论的组合主要有5种.本文综述了DNA条形码序列的优点、标准、工作流程、分析方法和存在的争议,重点论述了植物条形码研究中被提议的各序列片段和组合的研究现状.     

植物DNA条形码在系统发育研究中的应用

<正>1常用植物DNA条形码物种的准确鉴定是开展科学研究和生物多样性保护的先决条件,但根据形态学特征进行物种鉴定对非专业人员而言比较困难。即使是专业人员,面对纷繁复杂的物种,要想逐一鉴定也难以实现。DNA条形码技术(DNA barcoding)为物种的快速、准确鉴定提供了可能(Hebert et al.,2003)。线粒体COI基因作为动物的DNA条形码已得到广泛应用。但对     

支持向量机和邻接法在夜蛾科昆虫条码研究中的应用

【背景】鳞翅目夜蛾科昆虫种类繁多,目前已经超过3．5万种,绝大多数是农林生产的主要害虫。由于多数近缘属种形态相似,难以鉴定,给农林害虫的防治工作带了很大的困难。DNA条形码技术是一种快速、准确鉴定物种的方法。支持向量机作为一种新的机器学习方法,自1995年被提出以来已经在数据分类和高维模式识别等领域取得不错的效果。【方法】将北京妙峰山采集的58种夜蛾101个样品的COI序列分成3套数据集,分别通过邻接法和支持向量机对其进行验证。【结果】通过对DNA条形码物种鉴定结果的验证表明,邻接法优于支持向量机。但DNA条形码在鉴定夜蛾科的一些近缘种上,效果不佳,如棉铃虫和烟青虫。【结论与意义】DNA条形码作为一种新兴的物种鉴定方法,在分类学上具有很高的应用价值。通过邻接法和支持向量机的比较,虽然支持向量机的成功率低于邻接法,但是其在DNA条形码中的应用是对数据问询方式的一种探索。     

珠江流域常见鱼类及大型底栖动物DNA条形码空缺分析

条形码数据库是开展基于DNA的生物监测关键先决条件。为在珠江流域有效开展基于DNA的生物监测,迫切需要了解物种DNA条形码的覆盖或空缺状况。整理了珠江流域常见鱼类和大型底栖动物的物种清单,从National Center and Biotechnology Information (NCBI)数据库中检索了物种清单的DNA条形码序列,分析了常见鱼类(包括线粒体组和12s rRNA基因)和大型底栖动物(包括线粒体组、COI和18s rRNA基因)的DNA条形码覆盖范围和空缺程度。数据分析表明：(1)珠江流域共记录了常见鱼类221种,隶属于2纲18目51科和137属;常见大型底栖动物105种/属,隶属于6纲14目53科。(2)共检索到常见鱼类线粒体组序列913条和12s rRNA基因序列962条,分别占总物种的81.45%和57.92%;有12.67%的物种没有线粒体组和12s rRNA基因序列,若将条形码阈值设置为至少包含5个参考序列,则空缺度上升至52.94%;(3)共检索到常见大型底栖动物线粒体组65条序列、COI基因26,988条序列和18s rRNA基因175条序列,分别占总种/...     

基于线粒体COI和16S片段序列的北部湾北部水螅水母DNA条形码分析

水螅水母类是浮游动物群落的重要组成部分,在近岸海洋生态系统物质循环和能量流动中扮演着重要角色。水螅水母类形态结构简单,但其物种的准确鉴定一直是分类工作中的难点。DNA条形码极大地促进了水螅水母物种的快速、准确鉴定。本研究扩增了北部湾北部28种水螅水母的线粒体COI和16S序列,分别为92条和116条;比较了2个基因片段的种内、种间K2P(Kimura 2-parameter)遗传距离;构建了基于这2个基因片段的系统发育邻接树(neighbor-joining phylogenetic tree);并结合矢量分析构建了Klee-diagram图。结果显示:COI序列的种内遗传距离为0.008±0.005(0–0.033),种间遗传距离为0.298±0.128(0.092–0.597);16S序列的种内遗传距离为0.006±0.010(0–0.047),种间遗传距离为0.394±0.195(0.068–0.898)。2个基因序列在所调查种类中,种内遗传差异均小于种间遗传差异,存在明显的条形码间隔(barcoding gap)。基于2个基因片段的NJ树均显示,单种所有个体都位于同一独立分枝。研究结果表明,以COI和16S作为DNA条形码均能对北部湾北部常见水螅水母类进行物种鉴定。     

中国北方常见芫菁分子物种界定(鞘翅目: 芫菁科)

【目的】应用线粒体COI和核CAD基因片段探讨自动条形码间隔探索(automatic barcode gapdiscovery, ABGD)、广义混合Yule溯祖模型(generalized mixed Yule coalescent, GMYC)、贝叶斯泊松树进程(Bayesian Poisson tree processes, bPTP)和贝叶斯系统发育和系统地理分析(Bayesianphylogenetics and phylogeography, BPP) 4种分析方法在芫菁科(Meloidae)昆虫分子物种界定中的适用性。【方法】分别基于COI, CAD和COI+CAD串联序列数据集,应用ABGD, GMYC, bPTP和BPP 4种方法对中国北方芫菁科常见的6属(沟芫菁属Hycleus、斑芫菁属Mylabris、豆芫菁属Epicauta、绿芫菁属Lytta、星芫菁属Megatrachelus和短翅芫菁属Meloe)18个形态种进行分子物种界定,并与形态学鉴定结果进行比较。【结果】利用COI+CAD串联序列数据集所得物种界定结果与形态鉴定结果一致;COI数据集使用ABGD和GMYC方法的界定结果与形态鉴定结果一致,而bPTP划分的物种数较形态鉴定结果多;基于CAD序列在3种单基因物种界定方法的结果中,除GMYC与形态划分一致外,其余均显示部分结果与形态划分不同。【结论】在芫菁科分子物种界定中,多基因联合序列、多种界定方法分析所得结果优于单一基因片段和界定方法的分析结果。本研究的结果为芫菁科昆虫的分子物种界定和整合分类提供了数据支持和参考。     

基于三个分子标记的粉毛蚜亚科DNA条形码

【目的】粉毛蚜亚科昆虫是重要的林业害虫,但是由于蚜虫体型较小,形态特征趋于简化,可用于物种鉴定的有效特征非常有限,因此一般基于外部形态特征难以对蚜虫物种实现快速准确的鉴定。本研究获取该亚科2属10种的DNA条形码标准序列,解决部分物种的分类问题,同时比较了3种标记对粉毛蚜亚科（Pterocommatinae）物种快速鉴定的效率。【方法】基于蚜虫的线粒体细胞色素氧化酶C亚基I（cytochrome oxidase subunit I, COI）基因、细胞色素b（cytochrome b, Cytb）基因和蚜虫初级内共生菌Buchnera 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶（gluconate-6-phosphate dehydrogenase, gnd）基因,对2属10种共197号样品进行NJ分析、遗传距离的计算以及基于相似性的物种鉴定分析。【结果】与K-2P模型相比,基于p-distance模型计算得到的遗传距离更小,序列差异频次图上种内距离与种间距离的重叠区域也小于前者;COI序列的物种鉴定成功率最高。获取了粉毛蚜亚科近200条DNA条形码标准序列,并建立了基于3个标记的该亚科物种DNA条形码序列库。【结论】在粉毛蚜亚科DNA条形码研究中,p-distance模型要优于K-2P模型;COI序列具有最高的条形码分析效率;增毛卷粉毛蚜Plocamaphis assetacea可能为蜡卷粉毛蚜Plocamaphis flocculosa的同物异名。     

ITS作为粒毛盘菌属DNA条形码的探索

以种内与种间差异以及PCR扩增和测序成功率为评价DNA条形码的重要指标,探索ITS序列作为粒毛盘菌属DNA条形码的可行性。结果表明,ITS成功区分了研究涉及的22个种,其PCR扩增和测序成功率为100%,该片段有望成为该属区分物种的DNA条形码。     

基于线粒体COI基因的青海省44种蚤类的分子鉴定及系统发育分析

【目的】本研究应用DNA条形码技术对青海省部分蚤种进行鉴定,旨在弥补蚤类传统形态分类方法的不足。【方法】通过PCR扩增3总科6科22属44种共182头蚤类标本的线粒体COI基因片段(约600 bp)并进行测序和比对;用K2P模型计算种内及种间遗传距离;以邻接法(neighborjoining,NJ)构建系统发育树。【结果】共测得182条COI基因序列片段(GenBank登录号:MG138154-MG138335);分析可知蚤种内遗传距离0.01%~2.90%,种间遗传距离4%~12%,种间遗传距离显著大于种内遗传距离。系统发育树显示,同一物种的不同个体均形成高支持率的单系,种间分支很明显。【结论】本研究结果表明COI基因可以用于蚤类的快速鉴定。     

我国8种猛禽的DNA条形码技术研究

用DNA条形码通用引物扩增了我国8种猛禽(14只个体)的线粒体细胞色素c氧化酶亚基I(COI)基因,选取648 bp DNA条形码标准区域,结合99条猛禽条形码序列,探讨DNA条形码对猛禽的识别和鉴定.结果显示,75.6%的猛禽符合10×规则,且80.5%的猛禽均具有独特的DNA条形码可作为物种鉴定的依据,另有19.5%的猛禽(鵟属8种猛禽)由于种间差异太小,DNA条形码对它们的识别鉴定存在一定局限.     

斑腿蝗科Catantopidae七种蝗虫线粒体COⅠ基因的DNA条形码研究

以我国常见的斑腿蝗科Catantopidae7种蝗虫为对象测定了COⅠ基因序列,探讨COⅠ基因作为DNA条形码在识别蝗虫物种方面的可行性。结果表明,斑腿蝗科3属7种的DNA分类和形态学分类基本一致,该基因可以探讨蝗虫属、种分类单元的系统发育问题,为将线粒体基因组的COⅠ基因作为蝗虫DNA条形码进行分类鉴定手段的可行性提供一定的参考。