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.     

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。     

植物DNA条形码技术的发展及应用

在对DNA条形码技术的发展过程进行归纳分析的基础上,对植物DNA条形码技术的研究进展、工作流程及分析方法、影响其鉴定准确性的因素及其在植物分类学研究中的应用现状及存在的争议进行了综合分析和阐述,并展望了植物DNA条形码技术的发展趋势及应用前景。通过具体实例说明将植物DNA条形码技术与传统植物学知识相结合可作为民族植物学的研究手段之一。认为:目前常用的植物DNA条形码主要有单一片段和多片段组合2种方式,这2种方式各有优缺点;常用的DNA序列有matK、trnH-psbA、rbcL和ITS等,但均有一定的局限性;针对不同的使用目的,应选择不同的植物DNA条形码标准;影响植物DNA条形码鉴定准确性的因素包括物种的类型和数量、系统树构建方法、杂交/基因渗入、物种起源时间的差异、分子进化速率差异等;当前植物DNA条形码研究工作的重点是选择合适的DNA片段并对其进行评价。     

DNA条形码技术在常见水生动物分类中的应用

DNA条形码(DNA barcoding)技术是逐渐发展起来的新兴分子技术,它通过利用生物体内一段特异的DNA序列快速而精确进行物种识别。DNA条形码技术不仅可以用于物种的鉴定和分类,同时也帮助生物学家深入了解物种之间的亲缘关系以及生态系统内的相互作用,提供了一种迅速而有效的分类学方法来细化分类学上现存的标准,因而成为分类学领域的前沿技术。本文概述了DNA条形码技术在部分水生物种中的广泛应用以及对未来的展望。     

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.     

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。     

DNA条形码在膜翅目昆虫中的应用分析

DNA条形码的提出,实现了分类学的一次质的飞跃,简便、快捷以及精确的优点使其被广泛应用在物种的分类工作中。膜翅目为昆虫纲的第3大目,其物种具有高度的多样性,种类鉴定工作复杂艰巨。DNA条形码在膜翅目中得到广泛应用。本文针对DNA条形码在膜翅目昆虫的物种分类鉴定、物种发现和隐存种、食物网与生物多样性等方面研究情况予以综述。     

生命条形码新秀：DNA微型条形码技术

近些年来,DNA条形码技术为便捷的物种鉴定提供了很大的帮助,但随着该技术的发展,也出现了一系列的问题。微型条形码技术是作为DNA条形码技术的补充而出现的一项新兴技术,具体是指通过通用引物扩增出比细胞色素c氧化酶I号基因全序列更短的一段序列,并通过该序列进行物种鉴定、分类等研究工作。作为一项新兴技术,其优点包括,适用于部分降解的DNA样品的目的基因扩增,能够很好地解决环境混合样品多样性的调查等。但是,该技术所选DNA片段非常短,因此标记序列包含的遗传信息有限,在鉴定的精确度方面和COI全条形码存在一定的差距。本文在总结前人研究的基础上,简要概述了微型条形码技术的优缺点,并对其未来在害虫分子识别方面的应用做了初步探讨。     

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。     

印度-西太平洋胡椒鲷亚科鱼类DNA条形码及分子系统进化研究

为探讨COⅠ基因作为条形码在胡椒鲷亚科鱼类物种鉴定的可行性, 研究测定了胡椒鲷亚科8种鱼类51个个体线粒体COⅠ基因长度为651 bp的序列, 利用MEGA 5.0计算胡椒鲷亚科种内与种间的遗传距离, 基于最大似然法与贝叶斯法构建了系统进化树。结果显示: 胡椒鲷亚科鱼类种间平均遗传距离(0.142)显著大于种内平均遗传距离(0.003), 物种间遗传距离均大于Hebert推荐的物种鉴定最小种间遗传距离0.020(2%)。系统进化树上, 同一物种不同个体间均能形成独立的单系分支, 表明COⅠ基因可作为胡椒鲷亚科物种鉴定的有效条形码基因。研究同时揭示, 在形态分类上被认为是同种异名的两种胡椒鲷(条纹胡椒鲷与东方胡椒鲷)的COⅠ基因序列差异达到0.070, 有可能是两个独立的物种。此外, 在属级水平, 少棘胡椒鲷属与胡椒鲷属种类之间的平均遗传距离小于胡椒鲷属内部种间的遗传距离, 支持少棘胡椒鲷归属于胡椒鲷属的观点。       

植物生长调节剂的研究及应用进展

植物生长调节剂是合成植物激素,其可以调节植物的代谢和生理功能,并且已广泛用于农业、林业和其他领域。而植物生长调节剂本身存在的毒副作用所引起的安全问题也不容忽视,在使用调节剂时应保证其安全性和有效性。文章概述了植物生长调节剂的种类、作用功效、国内外植物生长剂的研究和应用情况及在使用中存在的问题,分析了调节剂药效的影响因素,就植物生长调节剂的进一步应用提出了建议,进行了展望,并对其应用于生态修复领域的可行性进行了分析。植物生长调节剂在使用时应注意:(1)适时适量;(2)多种药型谨慎搭配,科学调控植物生长剂的使用;(3)植物生长调节剂不能随意与农药搭配以避免不良反应的发生。     

DNA条形编码在蚜虫类昆虫中的应用

2003年提出的DNA条形编码技术给生物分类研究带来了空前的繁荣,众多学者对此进行了分析和讨论.蚜虫类昆虫具有多型、转主寄生等复杂的生物学特性,其形态特征多有特化或退化,因此,DNA条形编码在蚜虫类昆虫中的应用必将给蚜虫分类学研究带来巨大的活力.文章总结了国际DNA条形编码技术的研究进展和现状,并展望了DNA条形编码在蚜虫类昆虫研究中应用的方向,该研究技术主要用于对蚜虫物种快速准确的鉴定、解决多型性问题、发现隐存分类单元,探讨蚜虫种间的系统发育关系、蚜虫与寄主植物的关系,解释蚜虫地理分布格局和推测近期分化物种的成因等.     

经颅磁刺激在大脑皮质研究中的应用和进展

经颅磁刺激（TMS）是一种能够在脑中感应聚焦电流,瞬间调制大脑皮质的无创方法,在临床研究、基础神经学和诊治疾病等方面有许多应用。通过记录运动皮质诱发电位（MEPs),TMS已经或将成为探测脑下运动路径传导、评价皮质兴奋性、皮质映射和研究皮质塑性的常规工具。TMS能够主动干预脑功能,这种特性使它成为研究正常人脑－行为关系的独特技术,可以建立脑活动与任务完成之间的因果关系,探索脑功能连接。近年来的许多实验又表明,TMS在运动紊乱和精神疾病方面有潜在的治疗作用,但达到临床应用还有一定距离。     

DNA BARCODING OF CHLORARACHNIOPHYTES USING NUCLEOMORPH ITS SEQUENCES1

Chlorarachniophytes are a small group of marine photosynthetic protists. They are best known as examples of an intermediate stage of secondary endosymbiosis: their plastids are derived from green algae and retain a highly reduced nucleus, called a nucleomorph, between the inner and outer pairs of membranes. Chlorarachniophytes can be challenging to identify to the species level, due to their small size, complex life cycles, and the fact that even genus‐level diagnostic morphological characters are observable only by EM. Few species have been formally described, and many available culture collection strains remain unnamed. To alleviate this difficulty, we have developed a barcoding system for rapid and accurate identification of chlorarachniophyte species in culture, based on the internal transcribed spacer (ITS) region of the nucleomorph rRNA cistron. Although this is a multicopy locus, encoded in both subtelomeric regions of each chromosome, interlocus variability is low due to gene conversion by homologous recombination in this region. Here, we present barcode sequences for 39 cultured strains of chlorarachniophytes (>80% of currently available strains). Based on barcode data, other published molecular data, and information from culture records, we were able to recommend names for 21 out of the 24 unidentified, partially identified, or misidentified chlorarachniophyte strains in culture. Most strains could be assigned to previously described species, but at least two to as many as five new species may be present among cultured strains.     

真菌亲缘和分类学的进展

本文对真菌的亲缘和分类学进展的概况作了简要的叙述。真菌在亲缘上是一个异质的类群,有着不同的起源。而真菌分类学则吸收超微结构特征,遗传学和分子生物学的论据组成综合的分枝学科。     

角蛋白酶及其研究进展

角蛋白在一般情况下很难被降解,工业上用高温、高压的办法降解角蛋白。然而,角蛋白酶能在温和的条件下降解角蛋白。本文对角蛋白的理化性质、发酵条件和分子生物学进行了综述。