植物DNA条形码技术:机遇与挑战

DNA条形码技术是指传统分类对物种无法鉴定时,运用一条短的标准的DNA区间作为条码来进行物种鉴定的方法.目前,叶绿体基因rbcL和matK基因片断可能被用作植物DNA条形码技术的分子标记.本文回顾了DNA条形码技术的背景,植物DNA条形码技术的过程和效果.广义DNA条形码技术已被证实在中药鉴定中具有作用.同时,本文还讨论了在我国经济高速发展时期,DNA条形码技术在生物多样性保护中应用前景.     

乌江干流中下游鱼类DNA条形码研究

【目的】调查乌江干流中下游鱼类资源状况并初步构建乌江流域鱼类DNA条形码数据库。【方法】以COI基因作为DNA条形码,通过条形码缝隙(Barcode gap)分析、ABGD(Automatic barcode gap discovery)分析和邻接(Neighbor-joining,NJ)树构建等方法对乌江干流647尾鱼类样本进行了分子鉴定。【结果】1) 通过形态学鉴定,共鉴定出鱼类3目8科35属47种,其中鲤形目(Cypriniformes)、鲇形目(Siluriformes)和鲈形目(Perciformes)的种类数分别占全部种类数的70.21%,19.15%和10.64%。2) 非单样本物种中仅蛇鮈(Saurogobio dabryi)与银鮈(Squalidus argentatus)间不存在条形码缝隙。3) NJ树分析结果显示47个物种均各自聚为1支,ABGD分析结果显示647尾鱼类样本可划分为49个OTU,与NJ树分析结果相近。4) DNA条形码分子鉴定结果与形态鉴定结果一致。【结论】DNA条形码在乌江鱼类中的鉴定成功率为97.22%;初步构建的乌江流域鱼类DNA条形码数据库为乌江流域鱼类生物多样性保护提供了一定的科学依据和数据支持。     

三种DNA条形码对卤虫分类和进化的比较研究

DNA条形码已成为物种分类和进化研究的有效工具.本研究开发了3种DNA条形码用于卤虫物种鉴定和进化关系研究,并分析比较了其有效性.通过对中国亚洲区域卤虫参考中心储存的48份卤虫卵样本进行DNA条形码检测和系统进化树构建,进一步完成对卤虫种的分类鉴定.结果表明:COI基因和16S-12S rRNA序列均可作为有效的卤虫D...     

小五台山蟹蛛DNA条形码分子鉴定

为了探讨DNA条形码技术在蟹蛛科蜘蛛物种鉴定中的可行性,本研究基于线粒体COI基因序列,使用邻接法和贝叶斯法构建系统发育树,ABGD(automatic barcode gap discovery)软件对样本进行划分,对小五台山25种蟹蛛110个样本进行DNA条形码分子鉴定.结果表明:邻接法和贝叶斯法构建的系统发育树聚类结果与ABGD软件划分结果以及形态分类鉴定结果相一致.据此笔者认为DNA条形码作为一种有效的分子鉴定工具可以应用到蟹蛛科蜘蛛物种鉴定中.     

DNA条形码——性二型蚤蝇鉴定的有力工具

综述了近年对性二型蚤蝇鉴定的研究手段,并着重分析讨论了DNA条形码在解决性二型蚤蝇配对难题方面的有效性与可行性.同传统的形态学手段相比较,DNA条码技术在物种鉴定方面不受表层可塑性和遗传可变性的干扰,也不受物种性别和发育阶段的限制.同时,DNA条码技术标准化的操作、数字化的数据便于简单、高效、快速地对物种进行鉴定,还可以解决单靠形态学手段难以解决的性二型、雄性多型和隐存种问题.     

高原鳅属鱼类线粒体全基因组序列结构特征及其系统发育信息

为了深入开展高原鳅属(Triplophysa)鱼类的分类鉴定、系统进化等研究,利用生物信息学的方法分析了37种高原鳅属鱼类的线粒体全基因组序列及系统发育信息.通过Clustal X对线粒体DNA(mtDNA)全基因组序列进行对比,然后用MEGA7分析mtDNA的序列差异,并用邻接法生成系统进化树.结果发现:(1)高原鳅...     

DNA条形码技术在陕西汉中地区管蓟马物种鉴定中的应用

为了探究DNA条形码技术在蓟马类昆虫物种鉴定方面的可行性,以采自陕西汉中地区的管蓟马种类为研究材料,借助DNA条形码技术,对该地区多种植物上的管蓟马进行分类研究,通过对蓟马标本的无损伤提取、扩增、测定序列,共成功获得18条序列,其中以蓟马科Thripidae的2属2种为外群,管蓟马科Phlaeothripidae管蓟马亚科Phlaeothripinae的3属5种作为内群,构建了系统发育树。结果鉴定出5属7种,其中简管蓟马属包括3种,滑管蓟马属1种,器管蓟马属1种以及蓟马科蓟马属1种和带蓟马属1种。DNA条形码数据可辅助形态学进一步确定物种,区分形态上难以区分的物种。     

基于DNA条形码的摇蚊亚科(双翅目:摇蚊科)部分物种界定

以双翅目摇蚊科摇蚊亚科的14 属23 种物种为研究对象,采用Automatic Barcode Gap Discovery(ABGD)和邻接法(neighbor-joining,NJ)对所获取的116 条DNA 条形码进行分析,探究DNA 条形码在摇蚊亚科物种界定的有效性. 结果表明:基于ABGD 的分析,显示物种遗传距离之间存在"DNA barcode gap";通过分析邻接树,得到23 个分子分类操作单元(molecular operational taxonomic unit, mOTU),与形态学鉴定结果一致. 因此证明DNA 条形码能准确界定摇蚊亚科物种. 本研究在一定程度上补充了中国摇蚊科DNA 条形码研究,也为摇蚊科DNA 条形码数据库的构建和完善提供了数据支持.     

DNA宏条形码技术在动植物法医鉴定中的应用进展

DNA宏条形码技术是随着2代高通量测序技术的发展而出现的一种物种鉴别技术.该技术结合了DNA条形码技术和高通量测序技术的优点,可以对混合样本中的多物种来源进行同步鉴定.本研究介绍DNA宏条形码技术的含义以及目前的应用需求,分析DNA宏条形码技术在食品、药品监管、打击野生动植物犯罪、刑事案件侦查等司法实践中的应用现状,总...     

DNA条形码技术的应用与分析

DNA条形码技术(DNA Barcoding)是一种通过使用短的标准DNA片段来快速、准确的识别与鉴定物种的技术.这几年一直是物种分类和生物多样方面研究的热点,遗传多样性作为生物多样性研究的核心问题,目前DNA条形码也开始广泛应用于生物的遗传多样性研究.本文简单概述了DNA条形码技术的发展状况、原理、标准基因片段,着重阐述了其在生物分类学和遗传多样性等中的应用,以及其所存在的局限性,并展望了其应用前景和意义.     

DNA条形码技术在白洋淀流域浮游动物调查中的应用

DNA 条形码在物种鉴定中得到了有效的应用,有助于分类学和生物多样性研究. 本研究基于线粒体COI基因序列,使用邻接法(neighbor joining method,NJ)和最大似然法(maximum Likelihood,ML)构建系统发育树,对2018年5月在白洋淀流域采集的浮游动物样品进行初步研究. 结果表明,在对桡足类的系统发育树分析时,NJ树和ML树的结果保持一致,而且和形态学鉴定结果保持一致. 在对枝角类的系统发育树的分析中,NJ树和ML树的结果有所差异,和形态学鉴定结果也有所不同,分析原因,可能是由于拼接序列时剪短了部分序列,使序列间差异性变小引起误差. 总体上看,基于COI基因的DNA条形码可以有效地应用到白洋淀流域的浮游动物鉴定中,并可以逐步完善,最终建立一个完整的DNA条形码数据库.     

寄蝇亚科部分物种线粒体COl基因DNA条形码分类

DNA条形码分类(DNA Barcoding)是以生物线粒体DNA为工具来鉴定物种的新方法,是外来物种快速鉴定、物种分类与系统发育和进化分析的基础.研究以我国辽宁地区常见的寄蝇亚科(双翅目:寄蝇科)2族4属6种为对象,扩增和测定COI基因部分序列,对得到数据用MEGA4软件分析计算,构建该类群分子系统发育树.分析表明:...     

6种接骨木DNA条形码分析

由于接骨木属植物种间变异小,性状不稳定等原因,其分类一直难以确定.以6种接骨木属植物的总DNA为模板,利用PCR技术扩增8个DNA条形码片段,并进行序列分析.结果表明:接骨木属叶绿体基因来源的条形码rbc L,rpo C1,Mat K,Rpo B,ycf 5序列完全一致,为高度保守序列;psb A-trn H序列虽然进化较快,但其测序结果准确性差,不适于接骨木品种鉴别.6种接骨木核基因来源的ITS条形码进化上也较为保守,根据该条形码可将接骨木区分为2类.核基因来源的ITS2条形码的扩增效率高,种间区分效果好,是较合适的接骨木属植物分子标记之一.应用ITS2条形码可将6种接骨木区分为4类:接骨木;宽叶接骨木;毛接骨木;东北接骨木、钩齿接骨木和朝鲜接骨木.     

南四湖泥鳅与大鳞副泥鳅CO I基因序列分析

利用PCR-测序技术,对山东省南四湖的泥鳅与大鳞副泥鳅CO I(线粒体氧化酶)基因约900 bp的片段进行测序和分析。这些CO I基因片段的碱基平均含量AT为55.5%,GC为44.5%;序列同源性分析发现,泥鳅和大鳞副泥鳅种内平均遗传距离分别为0.012和0.001,都小于0.02,与其他鱼类的种间遗传距离都大于0.02。利用种间遗传距离构建系统树表明,泥鳅和大鳞副泥鳅样本各自成支,两支的关系比其他鱼种要近,这与形态学分类结果一致,说明该CO I基因序列可以作为DNA条形码用于物种的鉴定。     

中国沿海龙虾属8种龙虾COI基因序列的分子系统学研究

 我国沿海分布8种龙虾属的龙虾,为了研究其系统发育和筛选分类DNA条形码,对线粒体COI 基因序列进行分析,用MEGA4.0软件计算遗传距离,采用邻接法( NJ) 和最大简约法（MP）构建分子系统发育树。结果获得大小为731 bp, GC含量在40.2%～44.5%之间COI基因片段。8种龙虾种内变异较小,遗传距离范围0.00～0.057, 平均0.016;种间遗传距离较大,介于0.124～0.228之间, 平均遗传距离为0.185,种内和种间遗传距离相差约10倍。NJ树和MP树都支持8种龙虾分成2支:密毛龙虾、长足龙虾和日本龙虾为一支,中国龙虾、杂色龙虾、黄斑龙虾、锦绣龙虾和波纹龙虾等5种龙虾为另一支。表明COI 基因序列作为DNA条形码进行龙虾属的分类鉴定具有一定的可行性。     

涉案偶蹄目动物DNA条形码构建

【目的】利用线粒体DNA条形码标记鉴定涉案偶蹄目动物,为解决偶蹄目动物残体、制品的鉴定难题提供技术参考。【方法】对16个偶蹄目动物物种共67份样本,采用试剂盒提取DNA,扩增、测定物种的线粒体DNA的COI基因、Cyt b基因片段;在GenBank上Blast搜索进行同源性分析;利用MEGA 7.0软件分别比较这两个基因片段种内和种间遗传距离,构建系统发育树。【结果】在同源性分析中,西伯利亚狍(Capreolus pygargus)的Cyt b基因片段与GenBank中西伯利亚狍、欧洲狍(Capreolus capreolus)基因序列的同源性均为99.64%~99.82%,该片段不能区分西伯利亚狍与欧洲狍这两个近缘种。其余测序结果与数据库中参考序列一致且相似度较高。对于COI片段,种内遗传距离为0~1.4%,种间遗传距离为1.8%~18.8%。对于Cyt b基因片段种内遗传距离为0~0.5%,种间遗传距离为4.0%~15.8%。两个片段的种内遗传差异均小于种间遗传差异,存在较为明显的条形码间隔。COI和Cyt b基因片段的系统发育树中,同物种的不同个体均能形成具有较高支持度的单分支;不同物种之间界限清晰,每个物种的所有个体均能够形成具有较高支持度的单分支。【结论】基于COI和Cyt b基因片段构建的DNA条形码均可用于对涉案偶蹄目动物的物种鉴定。在物种鉴定中,可采用两个片段联合使用的方式,尤其是对于近缘种的鉴定,以降低错误风险。     

DNA barcoding of 18 species of Bovidae

Genetic divergences of mitochondrial cytochrome c oxidase subunit I genes, known as DNA barcodes, have been used in species identification in the animal kingdom. Barcodes can assist field workers and taxonomists to determine groups in need of taxa analysis, and facilitate the recognition of appropriate populations and scales for conservation planning. In this study, 18 species of Bovidae were selected to evaluate the effectiveness of DNA barcoding for species differentiation. The results showed that all but 2 species had unique DNA barcodes. The mean intraspecific variation was 0.63%, yielding a threshold of 6.3% for flagging putative species. The results supported the inference that barcode variation within species of mammals is somewhat higher than within other animal groups. The present study validated the effectiveness of barcoding for the identification of bovid species.     

基于ITS2条形码对铁皮石斛及其混伪品分子鉴定的初步研究

通过分析铁皮石斛及其常见混伪品的ITS2序列差异，建立铁皮石斛药材真伪的快速鉴别方法．运用CodonCode Aligner V3．0软件对测序峰图进行校对拼接，基于隐马尔可夫模型的注释方法获得ITS2序列，采用MEGA5．0软件进行序列比对，种内种间距离计算及UPGMA聚类树构建，应用Koetschan等建立的ITS2数据库及网站预测ITS2二级结构．结果表明，铁皮石斛及其混淆品ITS2之间存在明显差异，所有铁皮石斛样品在UPGMA树上单独聚为一类．ITS2序列可以作为DNA条形码用于铁皮石斛与其混伪品的快速分子鉴别．     

采用GPU并行计算与图像匹配的工件条码识别算法

设计基于图形处理器(GPU)并行计算与图像匹配的条码识别算法.首先,设计基于归一化协方差的图像匹配算子,定位每个条码的位置.然后,根据条码面积、周长、形状因子,确定条码种类.最后,采用GPU并行计算方式完成条码解析.实验数据显示:与当前条码识别技术相比,所提算法能够同步识别多种条码,且在面对光照强度较暗或过高时,该算法具有更高的稳定性与抗干扰性,其仍具有更高的识别精度与效率.     

基于支持向量基的条码分类研究

条码的分类检测对条码识别具有非常重要的意义.本文提出将基于支持向量机的多分类方法用于条码的分类检测.对每种条码采用支持向量机二值分类器进行分类,这些二值分类器组成决策树的节点,构成决策树.通过实验表明,SVM在样本有限的情况下具有非常好的泛化能力.