DNA條形碼技術是通過DNA序列對物(wù)種進行快速、準确識别的技術。該技術爲研究物(wù)種的進化 規律 、遺傳變異、系統發育以及生(shēng)物(wù)多樣性等提供理論依據。由于該技術具有利用生(shēng)物(wù)種群中(zhōng)的某些遺傳保守性很強的DNA片段進行物(wù)種鑒定和親緣關系的定位,了解其分(fēn)支來源,甚至可以預知(zhī)其進化方向等,使其成爲近年來生(shēng)物(wù)分(fēn)類學家關注的熱點。
1、工(gōng)作流程
DNA條形碼技術所應用的分(fēn)子生(shēng)物(wù)學技術并不複雜(zá),主要工(gōng)作流程包括樣品采集、DNA提取、設計和合成通用引物(wù)、選引物(wù),優化反應條件進行PCR擴增、PCR産物(wù)的純化、序列測定和分(fēn)析。簡單來說,即通過對一(yī)組來自不同生(shēng)物(wù)個體(tǐ)的短的同源DNA序列(約800 bp )進行PCR擴增和測序,随後對測得的序列進行多重序列比對和聚類分(fēn)析,從而将某個體(tǐ)精确定位到某個分(fēn)類群中(zhōng)。
序列數據分(fēn)析是DNA條形碼探索的最重要環節,首先進行序列比對和人工(gōng)校正,通過MEGA 或PAUP 計算 種内和種間的K2P距離(lí),用于表示不同分(fēn)類階元之間的序列變異程度,比較種、屬和科 3 個水平上的序列差異, 然後根據計算結果建立NJ 樹(shù)(neighbourjoining tree),最後依據DNA條形碼遺傳距離(lí)就能對未知(zhī)标本進行分(fēn)類和鑒定。
2技術特點
(1)不受發育階段的影響。同種生(shēng)物(wù)的DNA序列信息在不同的生(shēng)命周期是相同的,所以該技術檢測對象可以是生(shēng)物(wù)生(shēng)命過程中(zhōng)的每一(yī)時期。
(2)不受個體(tǐ)形态特征的影響。對于被子植物(wù)來說,根據缺少花果的标本,很難正确鑒定。應用DNA條形碼技術分(fēn)類即使當樣本受損也不會影響識别結果,而且還能準确地辨别形态相似性很高的物(wù)種。
(3)不受物(wù)種的限制。一(yī)個标準DNA條形碼數據庫一(yī)但建立,可使各種物(wù)種的鑒定成爲可能,不限于瀕危物(wù)種、土著物(wù)種或入侵種等。
(4)可以鑒定出許多群體(tǐ)中(zhōng)普遍存在的隐存分(fēn)類單元。
(5)獲取信息量大(dà)。可通過建立DNA條形碼數據庫,一(yī)次快速鑒定大(dà)量樣本。
(6)精确性高。DNA條形碼技術利用堿基ACTG組成的序列使物(wù)種鑒别數字化。這種技術相對于表形标記鑒定方法,具有更加準确、可靠、客觀的特點。
(7)操作方法簡便并且高效容易掌握。不要求具備很精準的生(shēng)物(wù)專業技術,便于交叉學科的研究者能很好運用該技術,從而加快生(shēng)物(wù)分(fēn)類的進程。
3、 DNA條形碼的應用
(1) 鑒定物(wù)種的範圍擴大(dà)
目前,DNA條形碼已廣泛用于各物(wù)種的鑒定與分(fēn)類。陳念等也研究了DNA條形碼技術在真菌分(fēn)類中(zhōng)的應用。研究者們在動物(wù)分(fēn)類和鑒定中(zhōng)的研究也證實了DNA條形碼技術的可行性與有效性,潘程瑩等研究了斑腿蝗科(Catantopidae)7種蝗蟲線粒體(tǐ)COⅠ基因作爲DNA條形碼來識别蝗蟲物(wù)種方面的可行性,結果表明,斑腿蝗科3屬7種的DNA分(fēn)類和形态學分(fēn)類基本一(yī)緻。
(2) 隐存分(fēn)類單元的發現
物(wù)種的數目很難确定,原因之一(yī)就是我(wǒ)(wǒ)們無法确定大(dà)自然還有多少個隐存種。隐存種不是新物(wù)種,是指在傳統分(fēn)類法中(zhōng),沒有被劃分(fēn)出來,被歸屬爲同一(yī)個物(wù)種的不同物(wù)種。DNA條形碼技術的出現,成爲發現那些形态相似但存在遺傳分(fēn)化的隐種的有效途徑。如巨藻、馬達加斯加螞蟻、澳大(dà)利亞魚等新種就是在利用DNA條形碼技術對物(wù)種的鑒定過程中(zhōng)發現的。
(3) 系統發育關系的探讨
分(fēn)子系統發育分(fēn)析是指在分(fēn)子水平研究物(wù)種之間的進化關系,它直接利用從核酸序列或蛋白(bái)質分(fēn)子提取的信息,作爲物(wù)種的特征,通過比較生(shēng)物(wù)分(fēn)子序列之間的關系,構建系統發育樹(shù),進而闡明各個物(wù)種之間的進化關系。建立條形碼數據庫時,可參照名爲生(shēng)命條形碼系統( barcode of life data system,BOLD,http:// www.barcodinglife.org ),該數據庫目前已經收錄46多萬條記錄,涵蓋了動物(wù)界46 000多個物(wù)種,并且該數據庫在不斷擴大(dà)。
4、展望
DNA條形碼技術被證明是一(yī)個行之有效的生(shēng)物(wù)鑒定手段,不僅可以作爲傳統物(wù)種鑒定的強有力補充,更由于它采用數字化形式,使樣本鑒定過程能夠實現自動化和标準化,它爲生(shēng)态環境建設、生(shēng)物(wù)多樣性保護提供全面準确和快速便捷的物(wù)種信息服務,突破了傳統鑒定方法對經驗的過度依賴。有理由相信,DNA條形碼技術與其他分(fēn)類學方法結合使用,能夠幫助鑒定物(wù)種以及加快發現新種類的速度。