生物学新术语--DNA条形码(DNA barcode)
(2012-12-30 14:55:39)
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dna条形码杂谈 |
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DNA 条形码(DNA barcode)是通过一段短的标准DNA 片段实现物种的快速、准确和标准化鉴定。线粒体细胞色素C 氧化酶亚基I(COI)(约600bp)基因作为动物的DNA 条形码已广泛应用于物种鉴定中,在植物上已选定叶绿体rbcL和matK 基因作为基本的DNA 条形码。目前世界各国真菌学家正对不同的真菌类群进行不同基因片段的筛选与评价,并在第四届国际生命条形码大会上正式推荐了ITS 作为真菌的首选DNA 条形码。
DNA 条形码的核心问题是标准片段的确定。理想的DNA 条形码系统应满足如下标准(Taberlet et al.
2007):(1)基因区序列在种内的不同个体之间变异小,但不同种之间存在足够大的差异,以便于区分不同的物种;(2)对于不同的分类群可以用相同的DNA
区域进行标准化操作;
(3)目标DNA 片段应包括足够多的系统进化信息,便于不同分类等级生物物种的鉴别;
(4)引物通用性强、扩增成功率高;
(5)目标DNA 片段大小合适,便于部分受损DNA 样本的扩增和序列分析。
DNA 条形码技术在动物分类研究中所采用的标准片段是COI 基因的一段长约600bp 的DNA 序列(Hebert et al. 2003)。研究结果证明COI 可以使动物物种的分辨率达到95%。
植物的核基因组通常具有多拷贝特性,种内变异较大,引物通用性差,扩增时对模版DNA 质量要求高,不适用于存在DNA 降解的材料,而且系统学研究中常用DNA 片段变异较小,也不适合用作物种区分的条形码片段,因此植物DNA 条形码只能从叶绿体基因组中选择(宁淑萍等 2008)。叶绿体基因组是单亲遗传,避免了基因重组,而且含有大量的保守区和高变异区,便于引物设计和物种区分,另外,叶绿体在植物体内含量高有利于降解材料的DNA 提取和成功扩增。在2009年墨西哥召开的第三届国际DNA 条形码会议上,CBOL 已接受rbcL 和matK 基因联合使用作为植物DNA 条形码的标准片段,同时根据不同类群的要求选配其他基因,以提高物种的分辨率。
真菌作为真核生物中一个独立的界(Kingdom Fungi),是物种数量仅次于昆虫的第二大真核生物类群,估计总种数为150 万种,目前已报道的种类约10 万种。由于真菌形态简单,传统的形态鉴定难度大;而且许多真菌的培养物只有菌丝体,不产生任何有性或无性孢子,无法根据形态特征进行菌种鉴定;另外在自然环境中只有<10%的物种可通过分离培养方法获得;因此以分子生物学为基础的DNA 条形码技术对真菌物种的检测与鉴定将具有更大的意义和应用潜力。核糖体DNA(rDNA)的不同基因和区段(18S、28S、5.8S、ITS)以及某些蛋白质功能基因的序列已成为真菌分类鉴定和系统演化关系分析的主要依据。在第四届国际生命条形码大会上正式推荐了ITS 作为真菌的首选DNA条形码(澳大利亚,阿德雷德市,2011),这对推动真菌DNA条形码研究与应用具有里程碑意义。
摘自:张宇,郭良栋. 真菌DNA 条形码研究进展. 菌物学报,2012, 31(6): 809-820。