昆虫DNA条形码分析中的距离方法

本文介绍了DNA条形码分析中常用的距离方法,包括简单的距离方法、基于阈值的距离方法和基于模糊成员关系的距离方法,并且以松毛虫属7个近缘种的COⅠ数据为例,运用基于阈值的距离方法进行演示分析。     

神农洁蜣螂两性成虫肠道微生物多样性分析

昆虫肠道微生物多样性对宿主的生长发育以及营养物质的消化和吸收等起着非常重要的作用。本研究利用16S rRNA基因序列构建神农洁蜣螂Catharsius molossus雌性成虫和雄性成虫肠道微生物的克隆文库,旨在探究其菌群的结构并加以对比和分析,采用Illumina NovaSeq高通量测序的方法揭示两种菌群组成方面的相似性和差异性。结果表明：神农洁蜣螂雌性成虫和雄性成虫肠道微生物在结构和组成方面存在着一定的差异。雌性成虫肠道菌群的物种丰富度和物种多样性都高于雄性成虫。雌性成虫、雄性成虫体内肠道菌群共有1 253个ASVs,归属于20个门、35个纲、54个目、134个科、253个属,其中雌性成虫肠道菌群的ASVs有1 024个,而雄性成虫肠道菌群的ASVs有410个,二者优势菌群虽然都为阴道球菌属Vagococcus,但二者所占的比例不同。本研究分析了神农洁蜣螂雌雄成虫肠道微生物多样性及群落在结构和组成方面的差异,为探究神农洁蜣螂雌雄成虫的肠道微生物的潜在功能,以及其肠道菌群的开发应用提供了理论支持。     

嗡蜣螂属Onthophagus十二种蜣螂线粒体COI基因的DNA条形码研究

对嗡蜣螂属Onthophagus 12种蜣螂的线粒体COI基因3’端部分序列(731 bp)进行了比较,结果显示,COI序列的变异位点213个,简约信息位点167个.碱基替代主要发生在第3位点(64次),占替代总数的83.12％.除掘嗡蜣螂O.fodiens与婪嗡蜣螂O.lenzi小于2％外,其余种间遗传距离在8.1％ ～15.8％之间,种内遗传距离为0 ～0.2％.单倍型多样性(Hd)和核苷酸序列多样性(Pi)分别为0.944±0.030和0.10518±0.0045.滑动窗口分析表明,可变位点频率在240～290 bp、675 bp附近较高.NJ树聚类结果与传统形态学分类相吻合:外群代表种分化最早,种间聚成一分支,种内个体优先聚集种下.本文认为COI基因适合作为嗡蜣螂属物种鉴定的DNA条形码.     

嗡蜣螂属Onthophagus十二种蜣螂线粒体COⅠ基因的DNA条形码研究

对嗡蜣螂属Onthophagus 12种蜣螂的线粒体COⅠ基因3'端部分序列(731 bp)进行了比较,结果显示,COⅠ序列的变异位点213个,简约信息位点167个。碱基替代主要发生在第3位点(64次),占替代总数的83.12%。除掘嗡蜣螂O.fodiens与婪嗡蜣螂O.lenzi小于2%外,其余种间遗传距离在8.1%¹5.8%之间,种内遗传距离为015.8%之间,种内遗传距离为0⁰.2%。单倍型多样性(Hd)和核苷酸序列多样性(Pi)分别为0.944±0.030和0.10518±0.0045。滑动窗口分析表明,可变位点频率在2400.2%。单倍型多样性(Hd)和核苷酸序列多样性(Pi)分别为0.944±0.030和0.10518±0.0045。滑动窗口分析表明,可变位点频率在240²90 bp、675 bp附近较高。NJ树聚类结果与传统形态学分类相吻合:外群代表种分化最早,种间聚成一分支,种内个体优先聚集种下。本文认为COⅠ基因适合作为嗡蜣螂属物种鉴定的DNA条形码。     

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。     

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。     

云南常见药用石斛DNA条形码筛选

选择云南省内常见的12种药用石斛，采用分子生物学鉴定技术筛选其适用的DNA条形码序列。以12种药用石斛共36个样品为材料，提取样品总DNA，对核基因片段ITS和ITS2、叶绿体基因片段psbA-trnH和matK序列进行扩增、测序，结合GenBank下载部分石斛序列；利用生物信息学软件进行序列分析和系统发育分析。结果表明，4条序列扩增和测序成功率均为100%；4条序列没有明显的Barcoding Gap，但ITS序列与ITS2序列的种内和种间重叠部分较少，有偏向两端的趋势；系统发育树显示，ITS和psbA-trnH序列能成功区分12种云南常见的药用石斛，ITS2序列未能区分长距石斛(Dendrobium longicornu)和矮石斛(D. bellatulum)，matK序列仅区分6种石斛。建议以ITS和psbA-trnH序列作为云南药用石斛鉴定序列，为药用石斛的种源鉴定提供理论依据。     

药用昆虫蜣螂对灵芝发酵产物体外抗肿瘤活性的影响

采用体外高通量筛选技术检测了补加药用昆虫蜣螂前后灵芝发酵产物的体外抗肿瘤活性。结果表明,补加和不补加蜣螂发酵后所得的胞内和胞外三萜样品对肉瘤细胞L290、肠癌细胞SW620、血癌细胞K562和肝癌细胞BEL7402都有显著的抑制作用(P<0.05)。在补加蜣螂发酵后,灵芝胞内三萜的抑制作用没有得到增强;但胞外三萜样品对BEL7402细胞的抑制作用得到了增强,补加和不补加蜣螂发酵后所得胞外三萜的抑制率分别为41.74%和32.37%(P<0.05)。由于补加蜣螂发酵后,新生成了胞外三萜lucidone C,因而对lucidone C的抗BEL7402肝癌活性进行了试验。结果显示,lucidone C在100μg/mL时,对BEL7402的抑制率为50.37%,提示lucidone C可能增强了补加蜣螂后灵芝胞外总三萜对BEL7402细胞的抑制作用。     

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.     

药用昆虫蜣螂对灵芝发酵和抗小鼠肝癌活性的影响

采用液体深层发酵方式,研究了药用昆虫蜣螂对灵芝细胞生长、关键活性产物发酵动力学和抗小鼠肝癌活性的影响。结果表明,药用昆虫蜣螂在各添加浓度下对灵芝的细胞生长均无显著促进作用;但在添加量为5g/L时,对灵芝多糖和灵芝三萜的发酵动力学有显著影响(P<0.05),在发酵第7天时,灵芝总多糖和总三萜的产量分别达到2.81g/L和539.0mg/L(对照组分别为2.25g/L和428.2mg/L)。小鼠体内抗肝癌结果表明,灵芝对照发酵物的抑癌率为41.61%,灵芝-蜣螂配合物的抑癌率为42.24%;而补加蜣螂发酵后的灵芝加蜣发酵物的抑癌率高达57.21%,与灵芝对照发酵物的抑癌率相比,提高了37.49%。研究表明,采用昆虫蜣螂补料-分批发酵后,灵芝发酵物抗小鼠肝癌的活性得到显著增强。     

药用昆虫蜣螂对灵芝多糖生物合成的影响

采用液体深层发酵方式,研究了几种药用昆虫对灵芝多糖生物合成的影响。结果表明,药用昆虫蜣螂在添加量为5g/L时能显著促进灵芝胞内多糖(IPS)和胞外多糖(EPS)的形成(P<0.05)。胞内多糖和胞外多糖的产量分别由对照的(1.93±0.09)g/L和(520.3±20.2)mg/L提高到(2.41±0.12)g/L和(608.9±20.2)mg/L。灵芝胞内多糖和胞外多糖在DEAE纤维素柱上都可分离得到5种主要组分,其中IPS-1和EPS-1分别为2类多糖的主要组分。进一步用凝胶柱分离显示,IPS-1由3个单个的组分组成,EPS-1由2个单个的组分组成。添加蜣螂发酵后,灵芝胞内多糖和胞外多糖中没有出现新的组分,且各组分的相对含量也没有显著变化(P>0.05),提示添加蜣螂发酵后,灵芝胞内多糖和胞外多糖主要组分的合成途径并未改变。     

DNA barcoding Chinese medicinal Bupleurum

We tested 4 markers, namely nuclear internal transcribed spacer 2 (ITS2), psbA-trnH, matK, and rbcL, to evaluate these candidate DNA barcodes for distinguishing Bupleuri radix (Chaihu) from its adulterants. 51 plant samples of Bupleurum representing 19 species were collected from different areas in China. Amplification and sequencing were attempted for all the 4 candidate barcode regions, whose validity was assessed in terms of the success rate of PCR amplification and sequencing, differential intra- and inter-specific divergences, DNA barcoding gap and the ability to discriminate species. The results showed that ITS2 had the best performance in identifying Bupleurum with an identification efficiency of 73.68%, which, after combining with psbA-trnH, increased to 83.33%. We further evaluated the efficiency of ITS2 for discriminating the species of Bupleurum using a large database from GenBank, which archived data of 223 samples from 74 species, and ITS2 successfully discriminated 64.13% of the samples at the species level. In conclusion, the ITS2 can serve as a potentially useful barcode for Bupleurum species, with psbA-trnH as a supplementary locus.     

DNA barcoding of medicinal plant material for identification

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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。     

Comparative performances of DNA barcoding across insect orders

Background  

Previous studies on insect DNA barcoding provide contradictory results and suggest not consistent performances across orders. This work aims at providing a general evaluation of insect DNA barcoding and "mini-barcoding" by performing simulations on a large database of 15,948 DNA barcodes. We compared the proportions of correctly identified queries across a) six insect orders (Coleoptera, Diptera, Hemiptera, Hymenoptera, Lepidoptera and Orthoptera), b) four identification criteria (Best Match: BM; Best Close Match: BCM; All Species Barcodes: ASB; tree-based identification: NJT), and c) reference databases with different taxon coverage (100, 500, 1,000, 1,500 and 1,995 insect species).     

虫药蜣螂对灵芝发酵物风味组成的影响

采用顶空-气相色谱-质谱联用对虫药蜣螂和添加蜣螂发酵后的灵芝发酵物的风味物质进行了测定,进而分析了添加蜣螂对灵芝发酵物风味组成的影响。结果表明,虫药蜣螂和灵芝发酵物(添加蜣螂)中分别含有40和30多种风味物质。添加蜣螂发酵后,灵芝发酵物跟对照相比新出现了5种风味物质,分别为苯甲醛、α-松油醇、苯乙醇、唑苯并噻和桃金娘烯醇。其中α-松油醇、苯乙醇和唑苯并噻是蜣螂中的风味成分,苯甲醛和桃金娘烯醇为新产生成分。所有5种风味物质均为食品香料物质。蜣螂中其它风味成分经灵芝发酵转化或降解后,未出现在灵芝发酵物中。因此,添加蜣螂发酵对灵芝发酵物的风味无不良影响。结果还提示灵芝细胞可生物转化或降解虫药蜣螂中的部分风味物质。     

Isolation of Escherichia coli O157:H7 from dung beetles Catharsius molossus

In an epidemiological survey, Escherichia coli O157:H7 was isolated from the intestine 4 of 113 dung beetle Catharsius molossus captured below ground at Tongshan County, Jiangsu Province of China. In parallel, 10 strains of E. coli O157:H7 were isolated from fecal samples of 383 diarrhea patients from the same region. Most importantly, using pulsed field gel electrophoresis (PFGE) of chromosomal DNA restriction fragments and PCR method, we found that the PFGE pattern and virulence genes of beetle isolates were identical to those of the human isolates, such as Shiga-toxins (stx) and enterohemorrhagic Escherichia coli hemolysin A (EHEC-hlyA). Therefore, dung beetle might acquire pathogenic E. coli O157:H7 through contact with feces of domestic animals.     

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。