DNA条形码及其在植食性昆虫食性鉴定中的应用

近年来DNA条形码的广泛应用推动了包括分类学在内的多学科的发展,促进了进化生物学及生态学的研究,受到高度关注。DNA条形码不仅能够简单地用于物种识别,还可以用于动物食性、食物链及食物网的研究,主要通过提取粪便及肠道内容物的短片段DNA来得到实现。本文阐述了DNA条形码的研究概况及其在植食性昆虫食性鉴定中的应用,并详细介绍了用于植食性昆虫食性鉴定的DNA条形码的选择,最后针对鳞翅目幼虫食性相关研究予以综述。植食性鳞翅目幼虫对农林业有着严重的为害,其营养关系的研究对有害生物防治具有重要意义。     

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。     

DNA条形码在鞘翅目昆虫分子系统学研究中的应用

近年来,DNA条形码(DNA Barcoding)技术已经成为生物分类学研究中备受关注的新型技术,并在鞘翅目昆虫系统发育研究中得到广泛应用。本文总结了鞘翅目昆虫DNA条形码研究所用COⅠ基因序列,概述了DNA条形码在鞘翅目昆虫的物种分类鉴定、发现新种和隐存种、系统发育关系研究等方面的应用,并对DNA条形码研究技术新进展和标准序列筛选需要注意的问题进行了讨论。     

江西新岗山森林昆虫种内遗传距离研究

DNA条形码目前广泛用于昆虫多样性研究。本研究采用DNA条形码（即线粒体细胞色素c氧化酶亚基I基因COI 5′端）,通过比较所获分子分类操作单元（Molecular operational taxonomic units,MOTU）的种内遗传距离,探究DNA条形码在亚热带森林（位于我国江西省新岗山）不同昆虫类群中的物种鉴定和界定效用。数据分析中结合数据库比对信息,采用jMOTU、ABGD、bPTP、GMYC 这4种物种界定方法获得MOTU,从而开展种内遗传距离分析。本研究共挑选出479个昆虫样本,获得475条COI序列,经NCBI、BOLD在线数据库比对属于6个目,与形态初步划分一致;物种界定分析获得288个MOTU,其中鳞翅目最多,达85个,膜翅目、双翅目、半翅目、鞘翅目次之,分别为80、74、21和20个,直翅目最少,仅8个。膜翅目和双翅目的种内遗传距离均值及标准偏差较大（膜翅目：0.89%±0.87%;双翅目：0.73%±0.58%）,鳞翅目的最小（0.28%±0.20%）。研究表明：不同昆虫类群的种内遗传距离虽然整体在一定范围,但仍然存在一定的差异,因此不能笼统地依靠遗传距离的距离阈值进行物种划分;现有数据库需要补充足够的昆虫物种信息,才能提升物种鉴定效率。本研究丰富了亚热带森林昆虫分子数据库,同时也为进一步探索基于分子分类学开展昆虫多样性研究提供了基础数据和参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

山西翅果油树上三种重要鳞翅目害虫的形态和分子鉴定及生活史观察

[目的]明确山西翅果油树Elaeagnus mollis上发生危害的3种鳞翅目害虫形态鉴定特征及生活史特性,并基于mtDNA COI基因DNA条形码对这3个种进行快速物种识别鉴定.[方法]通过观察山西翅果油树上3种鳞翅目害虫成虫外部形态和解剖拍照雌、雄性外生殖器特征,利用PCR扩增对待测样本COI基因DNA条形码序列进...     

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.     

Identifying species of moths (Lepidoptera) from Baihua Mountain,Beijing, China,using DNA barcodes

DNA barcoding has become a promising means for the identification of organisms of all life‐history stages. Currently, distance‐based and tree‐based methods are most widely used to define species boundaries and uncover cryptic species. However, there is no universal threshold of genetic distance values that can be used to distinguish taxonomic groups. Alternatively, DNA barcoding can deploy a “character‐based” method, whereby species are identified through the discrete nucleotide substitutions. Our research focuses on the delimitation of moth species using DNA‐barcoding methods. We analyzed 393 Lepidopteran specimens belonging to 80 morphologically recognized species with a standard cytochrome c oxidase subunit I (COI) sequencing approach, and deployed tree‐based, distance‐based, and diagnostic character‐based methods to identify the taxa. The tree‐based method divided the 393 specimens into 79 taxa (species), and the distance‐based method divided them into 84 taxa (species). Although the diagnostic character‐based method found only 39 so‐identifiable species in the 80 species, with a reduction in sample size the accuracy rate substantially improved. For example, in the Arctiidae subset, all 12 species had diagnostics characteristics. Compared with traditional morphological method, molecular taxonomy performed well. All three methods enable the rapid delimitation of species, although they have different characteristics and different strengths. The tree‐based and distance‐based methods can be used for accurate species identification and biodiversity studies in large data sets, while the character‐based method performs well in small data sets and can also be used as the foundation of species‐specific biochips.     

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。     

Identifying a “pseudogene” for the mitochondrial DNA COI region of the corixid aquatic insect,Hesperocorixa distanti (Heteroptera,Corixidae)

Limnology - DNA barcoding has been actively used as a method for species identification, and it will become an increasingly important method in the future. However, DNA barcoding can occasionally...     

Current progress in DNA barcoding and future implications for entomology

DNA barcoding is a technique for identifying organisms based on a short, standardized fragment of genomic DNA. The standardized sequence region is called a DNA barcode because it is like a barcode tag for each taxon. Since the proposition of this concept and the launch of a large project named the Barcode of Life, this simple technique has attracted attention from taxonomists, ecologists, conservation biologists, agriculturists, plant‐quarantine officers and others, and the number of studies using the DNA barcode has rapidly increased. The extreme diversity of insects and their economical, epidemiological and agricultural importance have made this group a major target of DNA barcoding. However, there is some controversy about the utility of DNA barcoding. In this review, we present an overview of DNA barcoding and its application to entomology. We also introduce current advances and future implications of this promising technique.     

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.     

Protein–protein interactions of the cytochrome c oxidase DNA barcoding region

Enzymatic amplification of homologous regions of DNA using ‘universal’ polymerase chain reaction primers has provided insight into insect systematics, phylogeography, molecular evolution and species identification. One of the more commonly amplified and sequenced regions is a short region of the cytochrome c oxidase subunit I gene (COI), commonly called the barcoding region. COI is one of three mitochondrial‐encoded subunits of complex IV (Cox) of the electron transport chain. In addition to the mitochondrial subunits there are nine nuclear‐encoded subunits of the complex in Drosophila. Whereas a number of phylogenetic biases associated with this region have been examined and the quaternary structure of Cox has been modelled, the influence of protein–protein interactions on the observed patterns of evolution in this barcoding region of insects has never been examined critically. Using a well‐resolved independently derived phylogeny of 38 Diptera species, we examined the homogeneity of the substitution processes within the barcoding region. We show that, within Diptera, amino acid residues interacting with nuclear‐encoded subunits of Cox are evolving at elevated rates across the phylogeny. Furthermore, we show that codon position two is biased by protein–protein interactions. In contrast, third codon positions provide a less biased estimate of genetic variation in the region. This study highlights the need to examine the potential for systematic bias in DNA barcoding regions as part of the critical assessment of evidence in systematics and in biodiversity assessments.     

Choosing and using a plant DNA barcode

The main aim of DNA barcoding is to establish a shared community resource of DNA sequences that can be used for organismal identification and taxonomic clarification. This approach was successfully pioneered in animals using a portion of the cytochrome oxidase 1 (CO1) mitochondrial gene. In plants, establishing a standardized DNA barcoding system has been more challenging. In this paper, we review the process of selecting and refining a plant barcode; evaluate the factors which influence the discriminatory power of the approach; describe some early applications of plant barcoding and summarise major emerging projects; and outline tool development that will be necessary for plant DNA barcoding to advance.