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。     

环境DNA宏条形码在生物多样性研究与监测中的应用

环境DNA宏条形码(eDNA metabarcoding)技术通过提取水体、土壤、空气中的环境DNA,使用引物PCR扩增与高通量测序,进行物种鉴定与生物多样性评估.作为一种新的监测技术,相比于传统监测技术更加快捷、准确以及对自然环境的破坏小,因此在一定程度上改变了我们调查地球生物多样性的方式.本文综述了环境DNA宏条形...     

DNA条形码识别Ⅰ.DNA条形码研究进展及应用前景

DNA条形码(DNA Barcoding)是近年来生物分类学中引人注目的发展热点.本文综述了DNA条形码的发展历史、识别原理以及公共数据库,并讨论了DNA条形码在检疫检验领域的应用前景.DNA条形码与DNA芯片技术的结合,将推动传统物种鉴定方法的更新,可在检疫检验领域中实现非专家检定,这对进出口口岸生物监测具有重要的理论意义和应用价值.     

DNA条形码识别I．DNA条形码研究进展及应用前景

DNA条形码（DNA Barcoding）是近年来生物分类学中引人注目的发展热点。本文综述了DNA条形码的发展历史、识别原理以及公共数据库,并讨论了DNA条形码在检疫检验领域的应用前景。DNA条形码与DNA芯片技术的结合,将推动传统物种鉴定方法的更新,可在检疫检验领域中实现非专家检定,这对进出口口岸生物监测具有重要的理论意义和应用价值。     

环境DNA metabarcoding及其在生态学研究中的应用

环境DNA metabarcoding(eDNA metabarcoding)是指利用环境样本(如土壤、水、粪便等)中分离的DNA进行高通量的多个物种(或高级分类单元)鉴定的方法。近年来,该方法引起了学者的广泛关注,逐渐应用于生物多样性研究、水生生物监测、珍稀濒危物种和外来入侵物种检测等生态学领域。介绍环境DNA metabarcoding的含义和研究方法;重点介绍环境DNA metabarcoding在物种监测、生物多样性研究和食性分析等生态学领域中的应用;总结环境DNA metabarcoding应用于生态学研究领域面临的挑战并对该方法的发展进行展望。     

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。     

Metabarcoding技术在真菌多样性研究中的应用

由于受到气候变化、土地利用变化及环境污染等诸多因素的干扰, 真菌多样性受到不容忽视的威胁, 亟需得到保护。构建物种数据库是实现真菌多样性研究和保护的重要前提。近年来兴起的DNA条形码及metabarcoding技术能够在很大程度上弥补传统鉴定方法的缺陷, 可对真菌物种进行大规模、准确、快速、高效地鉴定。本文梳理了metabarcoding技术在真菌物种多样性评估、真菌多样性影响机制和真菌古生态重建等研究中的应用, 同时强调了metabarcoding技术用于真菌多样性研究尚处于初期阶段, 在构建有效参照数据库、优化实验流程以及升级生物信息学工具等方面仍需要进一步的完善。建议加强真菌分类学家、生态学家以及计算机工具研发工程师之间的合作, 共同解决metabarcoding技术在真菌多样性研究及应用中面临的问题, 为宏观尺度上真菌多样性保护提供更加科学的依据。     

生物DNA条形码:十年发展历程、研究尺度和功能

DNA条形码为现代生物学研究提供了丰富的分子信息、标准的数据平台和通用的技术规程。本文从动物、植物和微生物等三方面简要梳理了生物DNA条形码近十年来的兴起和发展历程。参照DNA条形码特征,将其生物学功能归纳为基本功能(如储备数据、鉴别物种)、延伸功能(如构建系统发育关系、服务特定行业、编制新一代生物图志)以及潜在功能(如物种整合)等三类。根据研究尺度,划分出类群(主要是专科专属类研究)、群落(以自然保护区和大型固定样地构成的生物群落)和区域(生物多样性热点地区)等三个水平。列出了国际生命条形码组织开展的十大类研究项目,从系统与分类学、生物多样性保护、系统发育进化生态学和数字化平台建设等四个方面分析了DNA条形码方法涉及的若干重要科学议题,并指出在各学科应用时可能遇到的问题。DNA条形码技术在生物科学领域潜力巨大,但还需在研究和论证过程中不断完善。     

植物DNA条形码研究展望

<正>物种的鉴定是生物多样性研究的基石之一。在DNA双螺旋结构发现50年之际,加拿大学者提出了通过DNA条形码,即标准化的、较短的DNA序列对物种进行快速、准确鉴定的动议(Hebert et al.,2003)。经过12年的发展,DNA条形码已成为生物多样性研究领域发展最迅速的方向之一。一方面,DNA条形码和分子系统发育的研究使分类学、生态学、进化生物学等传统领域焕发出新的活力,极大     

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。     

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.     

DNA条形码技术的研究进展及其应用

DNA条形码技术(DNA Barcod ing)是通过对一个标准目的基因的DNA序列进行分析从而进行物种鉴定的技术。这个概念的原理与零售业中对商品进行辨认的商品条形码是一样的。简单地说,DNA条形码技术的关键就是对一个或一些相关基因进行大范围的扫描,进而来鉴定某个未知的物种或者发现新种[1—3]。自从提出DNA条形码的概念以来,这种新兴分类学技术已经引起了越来越多的生物学家的关注。DNA条形码技术是分类学中辅助物种鉴定的新技术,它代表了生物分类学研究的一个新方向[4],因此它在生态、环境、食品等诸多领域都将会有广泛的应用[5]。本文概括综述了DNA条形码技术的发展历史、原理与操作,分析了其在生物分类中的应用及应用上的优势与限制,对DNA条形码技术在鱼类学研究的意义与可行性进行了探讨。1 DNA条形码技术的发展历史2003年,Herbert研究发现利用线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(M itochondrial cytochrom ecoxidase subun itⅠ,COⅠ)基因一段长度为648bp的片段,能够在DNA水平上成功的区分物种,并且认为利用COⅠ基因从分子演化的角度,将提供一种快速、简便、可信的分...     

基于环境DNA宏条形码技术的辽东湾典型围海养殖池塘内水母多样性研究

研究使用环境DNA宏条形码技术(eDNA metabarcoding)检测辽东湾东北部河口区围海养殖池塘水母种类多样性,探索适用于水母种类物种鉴定和监测的新方法。利用环境DNA宏条形码技术,分别基于18S rDNA和COI宏条形码检测了辽东湾东北部河口区围海养殖池塘水母种类多样性,通过水样采集、过滤、eDNA提取、遗传标记扩增、测序与生物信息分析的环境DNA宏条形码标准化分析流程,从围海养殖池塘7个采样点中获得可检测的采样点数据。结果显示,基于18S rDNA宏条形码检测出8种水母种类,其中钵水母纲大型水母2种、水螅水母总纲小型水母6种;基于COI宏条形码技术共检测出19种水母种类,其中钵水母纲大型水母5种、水螅水母总纲小型水母14种;两种DNA条形码标记都显示养殖种类海蜇(Rhopilema esculentum)为优势种。研究结果表明,环境DNA宏条形码技术作为一种新兴的生物多样性监测手段可用于快速检测水母种类多样性,在水母类物种鉴定、监测及早期预警中有较大的应用潜能。     

DNA条形码在生物多样性编目与评价中的应用

<正>DNA条形码是基于基因组中一段或几段短的、通用的标准DNA序列对生物物种进行识别和鉴定的技术(Hebert et al.,2003;Kress et al.,2005;Hollingsworth et al.,2011)。该技术突破了对经验的过度依赖,可实现标本鉴定过程的自动化和标准化,而且能对生物残片而非完整的生物标本进行鉴定,是传统分类学与物种鉴定的有力补充(罗亚皇等,2013)。随着DNA条形码技术十多年来的不断发展,     

基于DNA metabarcoding技术的如意金黄散处方成分鉴定研究

中药的有效性和安全性是国内外关注的热点,本研究以如意金黄散为例,基于DNA metabarcoding技术,尝试从投料药材真伪角度评价中药的有效性和安全性.首先,收集如意金黄散处方成分药材及其混伪品样品161份,从已发表文献中下载密切相关物种序列154条,构建"如意金黄散DNA条形码鉴定数据库",该数据库包含10属119个物种.收集不同批次的如意金黄散样品3份,以ITS2序列为条形码,使用Illumina HiSeq平台进行PE250深度测序,利用本研究构建的"如意金黄散DNA条形码鉴定数据库"进行投料药材基原物种识别,结果表明,基于DNA metabarcoding技术可检测到除厚朴外的全部处方成分,不同药材的测序量存在显著差异;检测到苍术药材的混伪品朝鲜苍术和天南星药材的混伪品虎掌南星,提示如意金黄散临床使用的有效性和安全性存在潜在风险;不同批次鉴定结果具有稳定性和可重复性.本研究表明,基于DNA metabarcoding技术的如意金黄散处方成分鉴定方法符合中药复杂体系特点,有望成为中成药鉴定的新方法,并为中成药的有效性和安全性评价提供参考.     

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.     

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。     

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条形码技术及其在保护生物学中的应用

物质文明及生活水平的提升为人类带来诸多好处的同时,也使人们越来越清晰地意识到保护生物多样性及生态系统稳定性的重大意义.DNA条形码技术作为现今生物分类学中重要的分子技术,可以快速准确地鉴定物种.多国科学家都在致力于对DNA条形码的研究,以便能共同组建数据库.将现有物种正确分类并期望用于发现新种,为生物的保护及生态系统的维护作出巨大贡献.细胞色素C氧化酶亚单位I(COI)是现在动物种类鉴定中最常用的基因之一.综述DNA条形编码技术的产生、原理、发展概况与操作及其在保护动物分类中的应用.阐明该技术在保护生物学中应用的意义与可行性,并讨论DNA条形编码在生物分类应用中可能存在的问题.     

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.