鸡爪槭种下分类群的DNA条形码筛选

槭属鸡爪槭(Acer palmatum Thunb.)是北温带广泛分布的一类园艺观赏树种,由于频繁的种内杂交渐渗导致其种下分类群的形态性状特征趋同,致使传统的形态学分类难以准确鉴定,新兴的DNA条形码技术为快速、准确的鉴定鸡爪槭种下分类群提供了新的思路。本研究采用5个叶绿体DNA片段(rpl16、psbA-trnH、trnL-trnF、rbcL、matK)和核基因组ITS片段,运用PWG-distance和Tree-Building两种方法对鸡爪槭的8个分类群共32个个体进行DNA条形码分析。结果显示,单个叶绿体基因组片段(分辨率为0%~25%)或核rDNA ITS片段(12.5%)的分辨率较低,不同组合的叶绿体DNA片段(0%~62.5%)、叶绿体片段与核rDNA ITS片段(12.5%~50%)的分辨率则相对较高。其中,rpl16+psbA-trnH+trnL-trnF片段组合的分辨率最高(62.5%),较为符合DNA条形码快速、准确鉴定的要求,因此建议将其作为鸡爪槭种下分类群鉴定的DNA条形码。     

蒟蒻薯属 (薯蓣科) 植物DNA条形码研究

蒟蒻薯属（Tacca）植物种间在形态上差别不大,导致分类上存在一定的困难。DNA条形码是一种利用短的DNA标准片段来鉴别和发现物种的方法。本研究利用核基因ITS片段和叶绿体基因trnH psbA, rbcL, matK片段对蒟蒻薯属6个种的DNA条形码进行研究,对4个DNA片段可用性,种内种间变异,barcode gap进行了分析,采用Tree based和BBA两种方法比较不同序列的鉴定能力。结果显示：单片段ITS正确鉴定率最高,片段组合rbcL+matK正确鉴定率最高。支持CBOL植物工作组推荐的条码组合rbcL+matK可作为蒟蒻薯属物种鉴定的标准条码,建议ITS片段作为候选条码。丝须蒟蒻薯Tacca integrifolia采自西藏的居群与马来西亚居群形成了2个不同的遗传分支,且两者在形态上也存在一定的差异,很可能是一个新种。     

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。     

蒟蒻薯属(薯蓣科)植物DNA条形码研究

蒟蒻薯属(Tacca)植物种间在形态上差别不大,导致分类上存在一定的困难.DNA条形码是一种利用短的DNA标准片段来鉴别和发现物种的方法.本研究利用核基因ITS片段和叶绿体基因trn H-psbA,rbcL,matK片段对蒟蒻薯属6个种的DNA条形码进行研究,对4个DNA片段可用性,种内种间变异,barcode gap进行了分析,采用Tree-based和BBA两种方法比较不同序列的鉴定能力.结果显示:单片段ITS正确鉴定率最高,片段组合rbcL+matK正确鉴定率最高.支持CBOL植物工作组推荐的条码组合rbcL+matK可作为蒟蒻薯属物种鉴定的标准条码,建议ITS片段作为候选条码.丝须蒟蒻薯Tacca integrifolia采自西藏的居群与马来西亚居群形成了2个不同的遗传分支,且两者在形态上也存在一定的差异,很可能是一个新种.     

基于芸香科的植物通用DNA条形码研究

植物DNA条形码研究是近10年来进展最迅速的学科之一,其通用序列的筛选一直是该领域研究的热点问题.2009年,生命条形码联盟植物工作组推荐rbcL+matK组成复合序列作为植物通用条形码,但其研究对象中近缘属、种较少,且物种水平鉴定成功率仅为72%,所以仍在进行验证和新序列的研究工作.本研究选取nrDNAITS2序列,利用其具有Ⅱ级结构的特性、通过不同物种类型模型判定全长,将其和目前热点候选序列(matK,rbcL,psbA-trnH,rpoC1,ycf5)及nrDNAITS序列针对芸香科72属192种300个样本进行比较,试图在同一科属下更多近缘种存在时,真实判定候选序列的鉴定能力.结果表明,自行设计引物的ITS2序列具有较好的PCR扩增和测序成功率,在所考察的候选序列中具有最大的种间变异和较小的种内变异,且两者存在极显著差异,同时物种鉴定成功率最高,各评价指标均优于其他候选序列.证实ITS2序列在单一科属内的"高效性",故推荐其作为植物DNA条形码通用序列之一.     

中国蜘蛛抱蛋属植物DNA条形码研究

利用植物DNA条形码候选序列mat K、psb A-trn H、psb K-psb I和rbc L对蜘蛛抱蛋属(Aspidistra)植物的19种104批样品进行扩增和测序,并采用相似性搜索算法(BLAST)对各序列的鉴定效率进行评价,得出蜘蛛抱蛋属物种鉴定的最佳序列。结果显示,psb K-psb I的物种鉴定成功率为88.7%,在单一序列中成功率最高。通过多序列组合鉴定效率的比较,发现组合序列的鉴定成功率明显高于单一序列,其中mat K+(psb K-psb I)组合的鉴定成功率高达100%,基于该序列组合构建蜘蛛抱蛋属植物的系统发育树,结果显示同一物种的样品聚集度较好,多表现为单系。研究结果表明mat K+(psb K-psb I)序列组合可作为蜘蛛抱蛋植物种鉴定的最佳条形码序列。     

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。     

DNA序列在悬钩子属植物分子系统学研究中的应用进展

悬钩子属植物种类繁多,类群复杂,而且多为多倍体和杂种。该文就近年来国内外有关DNA序列在悬钩子属植物分子系统学研究中的应用现状和进展进行了综述,并对中国悬钩子属植物系统发育研究进行了展望。研究认为:叶绿体DNA序列多应用非编码区,且多与ITS序列联合分析;核基因组中ITS序列应用最为广泛,主要用于研究悬钩子属空心莓组与木莓组的进化关系、栽培品种间亲缘关系及部分杂种和多倍体的起源等;在该属植物中发现了ITS个体内多态性,但未进行ITS假基因检测,其系统学应用价值需重新评价;低拷贝核基因只有GBSSI和LEAFY有相关应用。同时认为,悬钩子属植物系统学研究中应用的DNA序列及研究类群均较少,缺乏对整个悬钩子属全面而系统的研究。指出应进一步选择具有代表性的样本、筛选合适的DNA片段,并结合形态学、孢粉学和细胞学等手段对中国悬钩子属植物系统关系进行深入研究。     

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。     

Study on the DNA Barcoding of Genus Ligularia Cass. (Asteraceae)

DNA barcoding is a new technology which can identify species rapidly based on short and standardized DNA sequences. Ligularia, a genus of Asteraceae with about 140 species, exhibits high morphological and ecological diversity, which makes the classification and species delimitation difficult, especially in the cases of closely related taxa. In this study, we tested four DNA core barcoding regions (ITS, matK, psbA trnH and rbcL) in 144 samples representing 35 species of Ligularia. The results revealed that the chloroplast regions (matK, psbA trnH and rbcL) have extremely low species identification rate due to low interspecific variation. Conversely, ITS sequence showed higher species identification rate (60%) and could discriminate the species which are difficult to identify. The combination of these four gene fragments did not improve the ability of species discrimination.     

地黄属种间亲缘关系研究

对地黄属6个物种进行了形态解剖学观察、染色体计数、核核糖体内转录间隔区(ITS)序列分析.结果表明,茎的高度、幼叶形态、花萼和花冠形态及颜色、种子千粒重和大小、外种皮网壁厚度、外种皮内侧网纹直径等均是该属内分类的可靠依据.高地黄与裂叶地黄在外部形态及解剖结构的各个方面均极为近似,地黄与茄叶地黄间也存在较大的相似性.茄叶地黄、高地黄、湖北地黄、天目地黄的染色体数目,分别为n=28、14、14、14,确认地黄和茄叶地黄为属内四倍体物种,其余种均为二倍体.ITS测序分析显示,地黄属为单系起源,天目地黄与湖北地黄、高地黄与裂叶地黄、地黄与茄叶地黄构成属内3个分支,与形态学及细胞学研究结果一致.研究认为,天目地黄与湖北地黄有较近的亲缘关系;高地黄和裂叶地黄应为同一物种;地黄与茄叶地黄是属内进化水平最高的类群.     

地黄属的一个新异名

在比较研究标本室标本、野外考察、杂交实验和DNA片段序列分析的基础上,确认高地黄(Rehmannia elataN.E.Brown)与裂叶地黄(R.piasezkii Maxim.)为同种植物,并把前者作为后者的异名处理。     

地黄属和崖白菜属等位酶的变异研究

利用超薄平板微型聚丙烯酰胺凝胶的等电聚焦电泳技术,对玄参科Scrophulariaceae地黄属Rehmannia 6种植物和崖白菜属Triaenophora 2种植物共52份材料进行了7个酶系统的等位酶分析。在7个酶系中共检测到18个清晰位点和45个等位基因,多态位点为17个;并将遗传学数据用软件Biosys-1进行分析,结果表明:同种内个体间表现出较大的遗传同质性,而不同种的个体则表现出明显的趋异性。除高地黄R.elata和裂叶地黄R.piasezkii外,其余6种植物之间遗传分化较明显,8个种按聚类结果分为两支,崖白菜属的崖白菜T.rupestris和神农架崖白菜T.shennongjiaensis聚为一支,位于分支树的基部;地黄属的地黄R.glutinosa、茄叶地黄R.solanifolia、天目地黄R.chingii、湖北地黄R.henryi、高地黄和裂叶地黄为另一支。在地黄属中,高地黄和裂叶地黄之间的亲缘关系最近,地黄和裂叶地黄关系最远。本研究结果不支持把高地黄和裂叶地黄作为两个独立的种。地黄属与崖白菜属在遗传上具有较高水平的相似性,它们在生活史和形态学上仍然保留有许多共同的特征,说明它们之间分化的时间可能不长。     

DNA条形码在中国金合欢属中的应用

根据形态特征难以准确地辨别金合欢属植物,DNA条形码技术提供了一种准确地鉴定物种的方法。本文利用条形码技术对中国金合欢属物种的序列(psbA trnH、matK、rbcL和ITS)及其不同组合进行比较,通过计算种内和种间变异进行barcoding gap分析,运用Wilcoxon秩和检验比较不同序列的变异性,构建系统树。结果表明：4个片段均存在barcoding gap,ITS序列种间变异率较psbA trnH、rbcL和matK序列有明显优势,单片段ITS正确鉴定率最高,ITS+rbcL片段联合条码的正确鉴定率最高,因此我们认为ITS片段或条形码组合ITS+rbcL是金合欢属的快速鉴别最理想的条码。     

裸子植物DNA条形码ITS2高通用性引物的筛选

DNA条形码技术是利用标准DNA片段进行准确快速鉴定物种的一种方法,理想的DNA条形码片段应具有高通用性。虽然核糖体DNA内部转录间隔区II（ITS2）被建议作为种子植物有效的DNA条形码,但目前裸子植物还没有通用性高的引物可用。为获得高通用性的ITS2引物,本研究基于裸子植物55个属的5．8S基因的保守序列区设计了3个正向引物,与已有的ITS反向引物组合,组成了7对ITS2引物进行通用性的评价。选取了裸子植物8目、12科和40属的56个种用于本文的研究。引物组合5．8SR／ITS4、5．8SRa／ITS4和5．8SF2／S3R因为在科水平评价中通用性低或者产生的PCR产物有双带,因而排除在全部物种水平上进一步评价。其余4对引物（GYM-5．8SF1／ITS4、GYM-5．8SFl／S3R、GYM-5．8SF2／ITS4和S2F／S3R）在56个物种的PCR检测中,均有100％的扩增率。基于PCR产物的亮度、序列质量和正反向引物覆盖率的综合评价,建议引物GYM_5．8SF2／ITS4作为裸子植物条形码片段ITS2最好的通用引物。     

DNA条形码在热带龙脑香科树种鉴定中的应用

龙脑香科植物是东南亚地区重要的热带木材来源树种, 对其开展DNA条形码评估在林业监管及森林资源保护等方面具有非常重要的实际应用价值。通过对龙脑香科植物样品进行rbcL、matK、trnL-trnF和ITS2四个片段的扩增和测序, 结合GenBank下载的数据, 共获得龙脑香科树种14属244种共计899条序列。通过比较4个片段的通用性、序列特征、种内和种间的遗传变异, 基于Best Match (BM)、Best Close Match (BCM)、相似性搜索算法(BLAST)和邻接树(NJ) 4种方法评估DNA条形码对于龙脑香科树种的鉴定能力。结果表明, ITS2在龙脑香科树种中鉴定效率最高, 通过优化的扩增体系能够从该科植物叶片中获得较高质量的ITS2片段; 叶绿体matK片段扩增和测序效率为100%, 且种内及种间遗传变异明显, 鉴定成功率高于其它叶绿体片段, 并据此提出ITS2和matK适合作为龙脑香科树种的DNA条形码。