DNA条形码在淡水红藻中的应用评价——基于串珠藻科植物

研究采用4种DNA序列, 分析了各片段序列特征以及在串珠藻科植物中种属水平的鉴定能力, 包括线粒体COI-5P、cox2-3 spacer序列, 以及叶绿体rbcL、UPA序列。结果表明, COI-5P、cox2-3 spacer、UPA以及rbcL序列的PCR扩增成功率分别为96%、100%、96%和98%。其中, COI-5P、cox2-3 spacer和UPA的片段大小符合标准DNA条形码的判定标准, 即片段大小在300—800 bp, 能够通过单对引物双向测序获得。系统发育分析的结果显示, 这4种DNA片段在串珠藻属植物的鉴定中能够鉴定大部分的种类, 但COI-5P、cox2-3 spacer以及rbcL序列均不能将两种中国特有种洪洞串珠藻B. hongdongense和长柄串珠藻B. longipedicellatum与弧形串珠藻B. arcuatum分开。在种水平的鉴定中, UPA基因的种间差异最大, 显示了较好的分离效果, 在串珠藻科植物的鉴定中可以作为一个标准的DNA条形码。     

比较不同DNA条形码对中国海岸带耐盐植物的识别率

海岸带耐盐植物是一个生态和经济价值独特的庞杂类群,人们对其DNA条形码特性的了解甚少。本文对我国从辽宁到海南10个沿海省(市)大陆及岛屿海岸带耐盐植物广泛采样,从采集获得的样品中筛选出53科97属116个物种共562个样品进行DNA条形码研究。对3个叶绿体片段(mat K、rbc L、trn H-psb A)和1个核基因片段(ITS)进行了扩增和测序,统计各个片段的引物通用性和序列获得率,并检验了物种识别率。从序列获得率来看,mat K和trn H-psb A片段表现最好,ITS较差,ITS和mat K的引物通用性比其他2个片段差。序列相似性分析表明,单个片段ITS物种识别率最高(73.36%),其次为mat K(64.03%)和trn H-psb A(61.21%),rbc L的物种识别率最低,仅为46.41%。系统发育树分析显示mat K的物种识别率最高(82.3%),依据trn H-psb A片段难以获得可靠的系统发育树。多维度非度量分析(non-metric multidimensional scaling,NMDS)表明在进行海岸带区域性植物的DNA条形码研究时,叶绿体片段和核基因片段均应该考虑。综合上述研究结果,推荐联合片段ITS+mat K作为中国海岸带耐盐植物DNA条形码。本文为海岸带耐盐植物研究提供了总计1,939条DNA条形码基础数据,为构建耐盐植物DNA条形码数据库奠定了基础。     

山葡萄种质资源DNA条形码通用序列的筛选

对山葡萄(Vitis amurensis)种质资源样品的ITS、ITS2、psb A-trn H、rbc L和mat K序列进行PCR扩增及测序,优化PCR反应的退火温度,比较各序列的扩增效率、测序成功率、品种间和品种内的差异及barcoding gap图,使用BLAST和NJ树法比较不同序列的鉴定能力,最终从5条DNA片段中筛选出可用于山葡萄种质资源鉴定的DNA条形码通用序列。结果表明,在采集的11份33个山葡萄样品中,psb A-trn H和ITS2序列的扩增与测序成功率较高,其品种间、品种内差异及barcoding gap较ITS、rbc L和mat K序列具有明显的优势,且ITS2序列能够鉴别psb A-trn H序列无法鉴别的品种。实验证明,ITS2和psb A-trn H序列是较适合鉴别山葡萄资源的DNA条形码序列组合。DNA条形码弥补了形态学鉴定的不足,可为山葡萄种质资源的准确鉴定提供科学依据。     

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.     

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。     

藻类DNA条形码研究进展

DNA barcode,又称为DNA条形码,是指利用短的标准DNA序列的核苷酸多样性进行物种的鉴定和快速识别.目前该方法在动物分类研究中应用广泛,其中线粒体的细胞色素c氧化酶亚基1(cytochrome c oxidase subunit 1,COI或cox 1)基因中的约700bp长度的一段被用来作为标准DNA片段.在陆地植物条形码研究中,生命-植物条形码联盟会(Consortium for the Barcode of Life-Plant Working Group,CBOL-Plant Working Group)近期推荐将植物叶绿体中的两个基因片段rbcL+ matK作为初步的陆生植物条形码,此组合能在70％的程度上进行植物物种的鉴别.在海藻的分类研究中,DNA条形码的应用较少,已有的研究主要集中在硅藻、红藻和褐藻,尚没有学者明确提出适合藻类的DNA条形码.总结了能够作为藻类DNA条形码的序列特点、应用流程及分析方法,综述了DNA条形码在藻类中的研究现状和存在的问题,展望了藻类DNA条形码的应用前景.     

DNA条形码在入侵植物鉴定中的应用进展

生物入侵对世界经济、环境造成了巨大的影响,已经成为世界关注的焦点。传统的海关检验方法存在鉴定缓慢、准确率低、鉴定专家稀缺等问题,因此急需一种鉴定率高、操作简单和快速的方法对入侵植物的繁殖体进行精确的鉴别。DNA条形码是一种基于DNA序列差异进行物种鉴定的技术,鉴定结果只受样品组织内DNA保存状况影响,不受形态学性状保存状态影响,只需掌握简单分子生物学技术的工作人员即可实现对未知样品的鉴定,在入侵植物检疫鉴定中有很大的应用潜力。根据入侵植物进化快、变异多的特点,可优先考虑种间、种内差异度高的ITS基因作为核心条形码,再以mat K和rbc L基因为辅助条形码。本文分析了植物DNA条形码技术及其衍生出的超级DNA条形码和metabarcoding技术在入侵植物鉴定中的应用潜力,提出构建入侵植物DNA条形码参考数据库与智能植物志(i Flora)相结合,为利用DNA条形码技术对入侵植物进行快速鉴定和相关研究提供参考。     

DNA条形码技术在大型红藻分子鉴定中的应用

本研究对浙江省枸杞岛贻贝养殖区大型海藻资源进行了调查,在形态学观察的基础上,选取93株红藻样品运用DNA分子条形码技术进行分子鉴定分析。采用的3个分子标记分别为rbcL(叶绿体基因组中1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶大亚基基因),COI(细胞色C氧化酶亚基I)和UPA(23S rRNA基因片段,通用质体扩增区)基因片段。通过实验,我们共扩增出rbcL基因片段79条,扩增成功率为84.95%;共扩增出COI基因片段63条,扩增成功率为67.74%;共扩增出UPA基因片段76条,扩增成功率为81.72%。3个分子标记的测序成功率分别为:rbcL基因78.49%,COI基因29.03%,UPA基因72.04%。COI基因的扩增效率和测序成功率均低于rbcL和UPA基因。基于3个基因构建(Neighbor-joining,N-J)系统进化树表明,rbcL基因可以将红藻样品归类为5目,6科,7属,12种;COI基因可以将样品归类为4目,5科,5属,5种;UPA基因可以将样品归类为6目,7科,8属,11种。rbcL、COI和UPA 3个基因结合可以将样品归类为7目8科11属21种。研究表明rbcL基因以及UPA基因较适合做为鉴定大型红藻的分子标记,COI基因做为红藻分子标记的潜力有待进一步开发和研究。     

串珠藻目分子系统学研究进展

串珠藻目(Batrachospermales)是淡水红藻中最主要的类群。近年来, 应用DNA序列分析探讨串珠藻目的系统发育, 并与传统的形态学和生态学特征相结合, 为串珠藻目系统学研究拓展了新的思路。本文回顾了串珠藻目的建立及其所含类群的研究历史, 归纳了目前在串珠藻目系统发育与进化研究中常用的分子标记方法, 其中包括核基因组的18S rDNA、26S rDNA和ITS序列, 叶绿体基因组的rbcL序列, 线粒体基因组的cox2-3序列, 以及新兴的ISSR技术, 并对各种分子标记的特点及适用范围做了评述。结果表明, ITS序列多适用于种群分化及相近种间遗传分析, ISSR标记适用于种下分类群间及同一种群不同个体间基因多态性分析, cox2-3序列在一定程度上也可用于同一种群不同个体间的基因多态性分析, 而18S rDNA 与rbcL序列既可用于种间关系分析, 又可用于更高水平分析的构建系统树。这些分子标记已被证明在研究串珠藻目系统地理、物种起源和散布机制方面有着广泛的应用前景。同时, 本文对串珠藻目分子系统学研究的最新进展也进行了概述,并对今后的研究方向做了展望。     

串珠藻目分子系统学研究进展

串珠藻目（Batrachospermales）是淡水红藻中最主要的类群。近年来,应用DNA序列分析探讨串珠藻目的系统发育,并与传统的形态学和生态学特征相结合,为串珠藻目系统学研究拓展了新的思路。本文回顾了串珠藻目的建立及其所含类群的研究历史,归纳了目前在串珠藻目系统发育与进化研究中常用的分子标记方法,其中包括核基因组的18SrDNA、26SrDNA和ITS序列,叶绿体基因组的rbcL序列,线粒体基因组的cox9．-3序列,以及新兴的ISSR技术,并对各种分子标记的特点及适用范围做了评述。结果表明,ITS序列多适用于种群分化及相近种间遗传分析,ISSR标记适用于种下分类群间及同一种群不同个体间基因多态性分析,cox2-3序列在一定程度上也可用于同一种群不同个体间的基因多态性分析,而18SrDNA与rbcLFF列既可用于种问关系分析,又可用于更高水平分析的构建系统树。这些分子枥对己已被证明在研究串珠藻目系统地理、物种起源和散布机制方面有着广泛的应用前景。同时,本文对串珠藻目分子系统学研究的最新进展也进行了概述,并对今后的研究方向做了展望。     

植物物种的快速鉴定与iFlora: DNA条形码在马先蒿属中的应用

DNA条形码技术就是利用一段较短的标准DNA序列对物种进行快速鉴定。与基于植物外部形态特征的传统分类鉴定方法相比, DNA条形码具有高效、准确,且易于实现自动化和标准化的特点。马先蒿属（Pedicularis L.）植物具对生（轮生）叶的种类70%以上分布在中国,近缘种间形态上非常相似,鉴定较为困难。研究选取马先蒿属具对生（轮生）叶类群43种164份样品,利用叶绿体基因（rbcL、matK、trnH psbA）和核基因（ITS）条形码片段,采用建树法和距离法检验4个条形码对这些物种的鉴定效果。结果表明,ITS片段用于建树法和距离法的鉴别率分别为81.40%和89.57%,其鉴别率高于3个叶绿体基因片段和任一基因片段的组合条码。另外,利用ITS成功解决了一些疑难种的分类问题。DNA条形码在马先蒿属研究中的实用性为新一代植物志（iFlora）实现物种的快速和准确鉴定提供了有力支持,并能为分类学、生态学、进化生物学、居群遗传学和保护遗传学等分支学科的研究提供重要信息。     

基于COI序列快速鉴定花蓟马的DNA条形码芯片初探

利用DNA条形码信息研制DNA芯片,建立快速高效的花蓟马鉴定方法.以3种花蓟马属,共9个样本的COⅠ基因片段序列为研究材料,应用软件Primer Premier5搜索出9个样本的12种motif基因序列,应用这12种motif序列制作虚拟DNA条形码芯片.虚拟电子杂交20个样本的COⅠ基因片段序列.结果显示,设计的虚拟DNA芯片能够鉴定本研究中的3种花蓟马,利用DNACOⅠ基因片段,设计DNA芯片在理论上可行.     

中国秋海棠属 (秋海棠科) 植物的DNA条形码评价

秋海棠属植物种类繁多,形态变异多样,导致种类的系统放置混乱,近缘种类鉴定困难。利用DNA条形码实现物种快速准确的鉴定技术具有不受形态特征约束的优势,为秋海棠属植物的分类鉴定提供了新的方法。本研究选择4个DNA条形码候选片段（rbcL,matK,trnH psbA,ITS）对中国秋海棠属26种136个个体进行了分析。结果显示：叶绿体基因rbcL,matK和trnH psbA种内和种间变异小,对秋海棠属植物的鉴别能力有限;ITS/ITS2种内和种间变异大,在本研究中物种正确鉴定率达到100%/96%,可考虑作为秋海棠属DNA条形码鉴定的候选片段。研究结果支持中国植物条形码研究组建议将核基因ITS/ITS2纳入种子植物DNA条形码核心片段中的观点。     

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。     

白洋淀湿地蝗虫多样性调查及DNA条形码应用研究

为了解白洋淀湿地蝗虫的物种多样性及其分布情况,探究DNA条形码技术在物种鉴定方面的可行性,本研究对白洋淀湿地的蝗虫进行了采集调查。采用自行设计的cox1基因引物,本研究共扩增得到21种蝗虫的cox1序列97条,并利用构建NJ系统发育树法、计算遗传距离的ABGD法以及序列差异阈值分类的MOTU法对已得到的序列连同Gen Bank下载的10种25条cox1序列进行了比较分析。结果表明:白洋淀湿地蝗总科昆虫共有6科23属34种,包括1个新记录属,即异爪蝗属(Euchorthippus),和3个新记录种,即素色异爪蝗(E.unicolor)、柳枝负蝗(Atractomorpha psittacina)和日本稻蝗(Oxya japonica);蝗虫在白洋淀湿地主要分布在农田及其周围、堤坝及其周围以及淀边草丛;DNA条形码技术能够在种级阶元对蝗总科物种进行良好地解析,但物种鉴定时,不能完全脱离形态学方法。     

应用DNA条形码对植物标本的核查

DNA条形码主要目的是物种鉴定和新物种或隐存种的发现,而DNA条形码参考数据库是物种快速鉴定的重要基础。目前中国维管植物DNA条形码参考数据库正在建设之中,借助于公共数据库（NCBI）和初步建立的中国植物DNA条形码参考数据库,运用DNA条形码数据开展了植物标本鉴定的核查工作：（1）比较DNA序列信息与标本鉴定信息,从科、属、种级水平查找鉴定错误的标本;（2）基于有较好研究基础的DNA条形码参考数据库,开展未知标本的鉴定;（3）通过对标本核查的总结,提出DNA条形码参考数据库建设过程中的几点建议。     

中国秋海棠属（秋海棠科）植物的DNA条形码评价

秋海棠属植物种类繁多,形态变异多样,导致种类的系统放置混乱,近缘种类鉴定困难。利用DNA条形码实现物种快速准确的鉴定技术具有不受形态特征约束的优势,为秋海棠属植物的分类鉴定提供了新的方法。本研究选择4个DNA条形码候选片段（rbcL,matK,trnH-psbA,ITS）对中国秋海棠属26种136个个体进行了分析。结果显示：叶绿体基因rbcL,matK和trnH-psbA种内和种间变异小,对秋海棠属植物的鉴别能力有限：ITS／ITS2种内和种间变异大,在本研究中物种正确鉴定率达到100％／96％,可考虑作为秋海棠属DNA条形码鉴定的候选片段。研究结果支持中国植物条形码研究组建议将核基因ITS／ITS2纳人种子植物DNA条形码核心片段中的观点。     

植物DNA条形码、物种形成和分类学

<正>DNA条形码最大的特点是用一段标准DNA序列就可以鉴定生物材料(特别是不具有分类特征的残缺或来自幼小个体的材料)和生物产品的物种来源(Hebert et al.,2003)。已有研究发现,动物中线粒体基因组的COI基因序列能鉴定多个动物类群的物种,被认为是理想的DNA条形码片段(Ward et al.,2005;TavaresBaker,2008)。而植物DNA条形码序列的确定还存在争议,例如应选择一个片段还是多     

植物物种的快速鉴定与iFlora：DNA条形码在马先蒿属中的应用

DNA条形码技术就是利用一段较短的标准DNA序列对物种进行快速鉴定。与基于植物外部形态特征的传统分类鉴定方法相比,DNA条形码具有高效、准确,且易于实现自动化和标准化的特点。马先蒿属（PedicularisL．）植物具对生（轮生）叶的种类70％以上分布在中国．近缘种间形态上非常相似,鉴定较为困难。研究选取马先蒿属具对生（轮生）叶类群43种164份样品,利用叶绿体基因（rbcL、matK、trnH-psbA）和核基因（ITS）条形码片段,采用建树法和距离法检验4个条形码对这些物种的鉴定效果。结果表明,ITS片段用于建树法和距离法的鉴别率分别为81．40％和89．57％,其鉴别率高于3个叶绿体基因片段和任一基因片段的组合条码。另外,利用ITS成功解决了一些疑难种的分类问题。DNA条形码在马先蒿属研究中的实用性为新一代植物志（iFlora）实现物种的快速和准确鉴定提供了有力支持,并能为分类学、生态学、进化生物学、居群遗传学和保护遗传学等分支学科的研究提供重要信息。     

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。