高通量测序技术在肉类掺假检测中的应用进展

肉类掺假现象普遍存在,导致严重的公共卫生风险和侵犯宗教信仰行为.快速、有效、准确和可靠的检测技术是有效监管肉类掺假的关键手段.近年来,基于高通量测序的DNA宏条形码技术发展迅速,具有高通量、高精度和速度快等特点,并且可以实现复杂样品中多个物种的同时检测,因而在肉类及其制品的掺假检测方面具有明显的优势.文中介绍了近20年...     

基于DNA条形码的物种丰富度估计: 以宿迁地区鳞翅目蛾类为例

为了探究基于DNA条形码方法量化物种多样性指标的可行性, 本研究以江苏省宿迁地区蛾类群落为例, 基于DNA条形码方法估计群落物种丰富度并绘制等级多度分布曲线(rank-abundance curves), 同时与基于传统形态学的对应指标进行比较。结果表明: (1)基于DNA条形码的物种丰富度估计与基于形态的物种丰富度估计之间没有显著差异; (2)基于形态和DNA条形码的等级多度分布曲线趋势一致, 通过K-S检测发现二者之间没有显著性差异(P > 0.05)。结果显示, 基于DNA条形码的物种丰富度估计能够在一定程度上补充基于形态学的方法, 可以尝试将其应用于蛾类群落生态学调查研究中。     

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。     

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.     

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.     

检疫性疫霉DNA条形码标准分子构建

质粒标准分子是指含有外源基因和内源标准基因特异性片段的重组质粒分子.DNA条形码技术是通过对标准目的基因的DNA序列进行分析从而进行物种鉴定的技术.构建基于DNA条形码的质粒标准分子是DNA条形码技术应用于检测实践的要求.本研究将这两种检测鉴定技术相结合应用于检疫性疫霉的检测,构建了11种检疫性疫霉的DNA条形码标准分子,进行了测序验证,均匀性,稳定性和特异性验证.结果表明,构建的质粒标准分子准确度,均匀性,稳定性和特异性均良好,对实际口岸检验检疫工作具有实践应用价值.     

我国8种猛禽的DNA条形码技术研究

用DNA条形码通用引物扩增了我国8种猛禽(14只个体)的线粒体细胞色素c氧化酶亚基I(COI)基因,选取648 bp DNA条形码标准区域,结合99条猛禽条形码序列,探讨DNA条形码对猛禽的识别和鉴定.结果显示,75.6%的猛禽符合10×规则,且80.5%的猛禽均具有独特的DNA条形码可作为物种鉴定的依据,另有19.5%的猛禽(鵟属8种猛禽)由于种间差异太小,DNA条形码对它们的识别鉴定存在一定局限.     

DNA条形码及其在海洋浮游动物生态学研究中的应用

浮游动物的准确鉴定是浮游动物生态学研究的基础.传统的基于形态特征的鉴定不仅费时费力,而且部分类群特别是浮游幼体由于形态差异细微,鉴定存在困难,导致物种多样性被低估.DNA条形码(DNA barcodes)技术为浮游动物物种鉴定提供了一个有力工具,已迅速应用于海洋浮游动物生态学研究.本文介绍了DNA条形码的基本概念、优势及局限性,总结了该技术(主要是基于线粒体细胞色素C氧化酶第一亚基(mtCOI)基因序列片段的DNA条形码)在海洋浮游动物物种快速鉴定、隐种发现、营养关系研究、生物入侵种监测、群落历史演变反演、种群遗传学以及生物地理学中的成功应用.随着DNA条形码数据库信息量覆盖率的不断提高和新一代测序技术的快速发展,DNA条形码将提供除了种类鉴定外更加丰富的信息,从而帮助人们更好地理解海洋浮游动物的多样性及其在生态系统中的功能,推动海洋浮游动物生态学的发展.     

DNA条形码技术在小型兽类鉴定中的探索:以甘肃莲花山为例

为验证DNA条形码技术在小型兽类物种鉴定中的可行性,我们使用传统的形态学方法和DNA条形码技术对甘肃莲花山国家级自然保护区采集的77号小型兽类标本进行鉴定.共鉴定出物种13种,分别属于3目7科.其中小纹背鼩鼱(Sorex bedfordiae)、藏鼩鼱(S.thibetanus)、甘肃鼹(Scapanulus oweni)黑线姬鼠(Apodemus agrarius)、社鼠(Niviventer confucianus)、斯氏鼢鼠(Eospalax smithi)、高原鼠兔(Ochotona curzoniae)等7种为莲花山首次报道.另外,采自海拔2,800 m的黑线姬鼠是该物种全球海拔最高的分布记录.通过对两种方法进行比较,我们发现形态鉴定需要研究者具有足够的分类学背景,基于DNA条形码的物种鉴定则限制于网络数据库中缺乏足够的序列信息导致成功率不高.因此我们认为现阶段形态鉴定依然是小型兽类鉴定的基石和主要手段,DNA条形码技术可以作为重要的补充手段,对形态鉴定的结果进行检验.最后本文认为DNA条形码鉴定前景非常乐观,但在现阶段的使用中应与经典分类紧密结合并尽可能保存凭证标本.     

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。     

地黄属植物的DNA条形码研究

地黄属(Rehmannia)为玄参科(Scrophulariaceae)药用植物,广泛分布于中国中东部及北部地区。由于地黄属植物经历了快速成种,导致其属内物种间形态性状差异较小,运用传统的形态学分类方法已难以准确地鉴定物种,近年来迅速发展起来的DNA条形码技术为快速、准确地鉴别物种提供了新思路。本研究选用3个叶绿体DNA非编码区片段(trn L-trn F、trn M-trn V和trn S-trn G)及核基因ITS片段,运用PWG-distance和TreeBuilding两种方法对地黄属5个物种75个个体进行了DNA条形码分析。结果表明:单个叶绿体DNA片段或核基因ITS片段对地黄属物种的鉴别率较低(0%~20%),组合的叶绿体DNA片段分辨能力虽然高于单个DNA片段,但并不能将地黄属5个物种完全区分开;trn S-trn G+ITS片段组合的分辨率可达100%,能够将地黄属5个物种准确区分,与所有叶绿体DNA片段和核基因ITS片段组合(trn L-trn F+trn M-trn V+trn S-trn G+ITS)的辨别率相同,因此推荐trn S-trn G+ITS作为地黄属植物的标准条形码。此外,利用DNA条形码鉴别物种时,可采用叶绿体DNA片段和核DNA片段组合的方法来提高物种鉴定的成功率。     

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。     

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。     

我国32种鸟类DNA条形码分析

DNA条形码是一种分子分类方法,近年来在物种鉴定方面得到迅速的发展和应用.本研究分析了我国27属32种鸟类(61只)的线粒体细胞色素c氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)基因的条形码片段,分别用阈值法、聚类法和诊断核苷酸进行了分析,探究DNA条形码鉴定我国鸟类的准确性.结果显示,种内CO Ⅰ序列变异很小,种间存在较多的变异位点,种间的遗传距离显著大于种内的遗传距离,DNA条形码序列能够鉴定所有鸟类.     

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.     

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。     

植物DNA条形码促进系统发育群落生态学发展

系统发育群落生态学是近年兴起的一个重要牛态学研究分支,它以群落生态学为基础并引入了系统发育的分析方法,全面动态地反映了群落中物种内和物种间的相互作用关系,揭示了群落格局形成的生态学过程,研究了生物多样性的形成及维持机制.巴拿马BCI(Barro Colorado Island)样地的成功例子说明,在固定样地进行长期的群落生态与系统发育研究切实可行且极具意义;DNA条形码的快速兴起对这一研究发挥着重要作用.本文先列举了群落生态与系统发育综合分析能解决的群落系统发育结构、群落生态位结构、生物地理学和性状进化等生态学问题;接着介绍了标准植物DNA条形码以及利用片段组合(rbcL+matK+trnH-psbA)进行快速物种识别和近缘种区分、精确群落系统发育关系的构建以及群落生态学研究;随后提出DNA条形码研究在类群水平上需注意两片段的条形码组合(matK+rbcL)在同属种鉴别能力上的不足,而在较大尺度群落水平上需对实验设计进行优化.DNA条形码将为探讨物种多样性及其维持机理、系统发育beta多样性以及群落水平上功能性状进化研究提供新的思路.     

植物DNA条形码与生物多样性数据共享平台构建

DNA条形码基于较短的DNA序列实现物种的快速、准确鉴定, 不仅加快了全球生物物种的鉴定和分类步伐, 也为生物多样性的管理、保护和可持续利用提供了新思路和研究方法。植物DNA条形码标准数据库的不断完善, 将使植物多样性信息的快速获取成为可能; 将不同类型数据资源整合、共享和利用, 构建植物DNA条形码数据共享平台, 是满足公众对物种准确鉴定和快速认知的重要支撑。本文介绍了近年来植物DNA条形码的研究进展; 植物DNA条形码参考数据库的研发现状和存在的问题。结合上述问题, 围绕“大数据”时代背景, 对如何管理和使用好海量的植物信息, 如何构建数据共享平台提出了一些设想: (1)数据共享平台的元数据应尽可能翔实、丰富、准确和多关联; (2)数据标准应统一规范; (3)查询入口方便、迅速、多样, 易于管理, 便于实现更大程度的数据共享和全球化的合作交流。     

关于植物DNA条形码研究技术规范

DNA条形码是利用标准的基因片段对物种进行快速鉴定的技术,已经成功用于生物物种分类和鉴定、生态学调查和生物多样性评估等研究领域。尽管生命条形码数据（BOLD）系统提供了主要针对动物类群DNA条形码研究的技术规范,但由于植物本身的生物学特性与所使用的条形码不同,因此已有技术规范并不完全适用于植物DNA条形码的研究。本文根据植物DNA条形码研究的特点与我国的实际情况,编写了植物DNA条形码研究技术标准和规范指南,具体包括十个方面的内容,即植物DNA条形码研究的样品采集策略;植物标本和野外数据的采集规范;植物标本图像信息的采集规范;植物DNA材料的采集规范;植物DNA材料的干燥与保存规范;植物总DNA的质量标准及保存规范;植物标准DNA条形码的选择与通用引物;DNA条形码的扩增与测序;DNA条形码数据的命名、编辑和提交规范;以及DNA条形码数据分析。我们期望通过这些标准规范的实施和在实践中的不断修订和完善,能为我国学者开展植物DNA条形码和iFlora研究提供参考和借鉴。
关键词：植物DNA条形码;技术规范;物种鉴定;标准;新一代植物志