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1、DNA条形码技术研究进展及其在植物检疫中的应用展望大部分生物学家认为地球上的物种有1 500万种左右。自林奈创立双命名法以来，超过170万种生物已经被分类及命名。按照目前常规的分类方法，要完成地球上所有生物的鉴定工作，可能在以后的几百年内都无法完成。随着分子生物学和生物信息学的飞速发展DNA条形码技术成了生物分类学中新的研究热点。所谓DNA条形码是通过一段DNA序列来识别某一生物物种。这一概念认为像在超市里用扫描仪读取条形码一样，通过快速分析DNA中的一小段可识别地球上的每种植物或动物。生物分类是人类认识自然的第1步。正确地识别和区分物种对于生产、科研具有十分重要的意义。因此，生物的分类鉴定是
2、一项十分重要的工作。Tautz于2002年首先提出以DNA序列信息作为分类学系统的平台。Hebert于2003年提出用线粒体细胞色素C氧化酶亚基I这一特定基因的片段作为DNA条形码的基础，给所有生物进行编码，因此Hebert也被称为DNA条形码之父。生物条形编码协会于2004年成立，目前会员超过50个国家的200个以上组织。该协会的最终目标是建立标识地球上每1个物种的唯一的DNA条形码。2007年5月10日，世界上第1个DNA barcoding鉴定中心在加拿大University of Guelph成立，从而大大推动了DNA条形码技术的研究及应用。1 DNA条形码原理DNA是生物的遗传信息载
3、体。遗传基础的不同，决定了生物的多样性。由于每种生物物种的DNA序列都是唯一的，就给DNA条形码提供了物质基础，每个位点上都有A、T、G、C 4种选择，理论上讲，45个碱基长度的DNA序列通过不同排列组合就可以获得10亿种可选择的编码。但是，由于部分碱基的保守性，几十个碱基的长度不能提供足够的编码信息，而现代分子生物学的发展，扩增几百个碱基长度的序列已经很容易了。所以，目前的DNA条形码分析都是基于几百个碱基长度的DNA序列。2 DNA条形码技术研究进展Hebert等选取COI(线粒体细胞色素氧化酶I亚基，下同)基因的一段序列对动物中的7个门8个目的不同种群及鳞翅目昆虫的200个种进行种类鉴定
4、，发现COI不但能区分门、目，甚至可以区分近缘种，并且准确率达99.9999%。Hebert等对北美洲260种鸟类进行DNA条形编码的分析发现，每种鸟都有独特的条形编码，种间的差异大大高于种内的差异，在4种鸟内发现了新的COI序列，从而发现了4种新的鸟类。另外，Hebert对同属于同1属1个种类的2 500多只哥斯达黎加普通蝴蝶进行DNA条形编码研究，发现这些蝴蝶分属于10个不同的种类，这是用常规的形态特征所无法区分的。国内褚栋等用线粒体COI基因片段对国内、外12个地理种群烟粉虱的生物型进行鉴定，并对其来源进行了分析，结果发现，采自国内主要省（自治区、直辖市）的烟粉虱与来自国外的B型烟粉虱具
5、有99.8%-100%的同源性，并在国内首次报道存在Q型烟粉虱。这些研究结果表明COI基因序列作为DNA条形码在动物、昆虫鉴定方面显示了良好的应用前景。DNA条形码在植物种类鉴定方面的应用稍落后于动物。在高等植物中，COI基因的进化速度非常缓慢，植物的线粒体基因COI在种间差异非常小。植物用DNA条形码来测序最多的是核糖体转录间隔(ITS)序列。另外，由于一些植物特有的叶绿体基因序列也被认为是潜在的植物DNA条形码，如rb- cL、trnL-F、marK、ndhB等。Kress等发现并比较了trnK-rpsJ6、trnH-psbA、rp136-rps8、atp B-rbcL、ycf6- psb
6、M、trn V-atpE、trnC-yc f6、ps6MtrnD和trnL-F等9种叶绿体内基因间隔序列对开花植物进行DNA条形码鉴定的结果，发现trnH-psbA基因间隔序列是1个良好的植物DNA条形码候选对象。另外，Kress等还发现，rbcL基因序列和trnH-ps6A一起可以作为通用的陆生植物的DNA条形码。Taberlet等认为trnL (UAA)内含子序列(254767bp)和其中一段P6环在作为植物DNA条形码时具有引物序列保守、扩增稳定等优点。赵志礼等比较了国产黑果山姜和水山姜的rDNAITS序列，发现两者序列完全一致，从而证实了中国植物志中记载的水山姜为黑果山姜。中国医学科学
7、院药用植物研究所和香港大学联合开展应用DNA条形码技术对贝母属中药进行鉴定，相关研究正在进行之中。作为真菌的DNA条形码的潜在对象有核糖体基因间隔序列(ITS)。Kroon等比较了48种疫霉属真菌细胞色素氧化酶亚基I (CoxI)、细胞色素氧化酶亚基II（CoxII）、翻译延伸因子(EF-lot)、B微管蛋白（B -tub）和NADH脱氢酶亚基I等基因组序列。Calmin等应用DNA条形码原理，采用直接PCR的方法来区分疫霉属真菌和腐霉属真菌。MIN X等证明，600 bp左右的ITS或COI序列就足够进行真菌种的鉴定。3 DNA条形码技术的优点1)分析对象可以不是整体。传统的形态学鉴定方法需
8、要整体分析，观察特征。对于动物或植物的部分材料，最有经验的传统分类学家也无法进行鉴定。2)可以鉴定各个生活史阶段不同形态的生物。如植物的种子、幼苗，昆虫的卵、幼虫、成虫等都可以作为DNA条形码技术的鉴定对象。3)适用于形态学难于区分的近似种鉴定。有些近似种由于形态特征十分相近，常规的形态分类学已经无法区分，DNA条形码技术为其提供了1个很好的技术平台。4)鉴定精确。通过DNA条形码数据库，可以提供物种的形态特征描述，并且很快确认物种来源。5)数据库向公众公开，任何感兴趣的人均可从相关网站获得信息，了解身边环境中的生物物种。6)拓展分类学家的认知范围。通过DNA条形码技术，分类学家可以认识更多的
9、生物物种，并进行快速的鉴定。4 DNA条形码在出、入境植物检验、检疫中应用的展望2008年我国进、出口贸易总额达2.56万亿美元。2009年受世界金融危机的影响，进、出口贸易总额比2008年略有下降，但仍居世界第3位。出、入境货物量逐年增加，木质包装、植物种苗、植物产品等出、入境植物检验、检疫业务量也随之不断加大，传统的检疫鉴定方法，费时又费力。随着服务国民经济发展的要求越来越高，留给植物检疫的时间越来越短，传统的检疫、鉴定方法已经渐渐跟不上快速通关的需求。而DNA条形码鉴定技术快速、准确的特点恰好符合出、入境植物检验、检疫的要求。DNA条形码技术在出、入境植物检验、检疫中的应用主要有以下两个
10、方面：1)防止外来有害生物入侵。利用DNA条形码可以进行物种快速鉴定，从而实现进、出境有害生物的快速查验，达到保护我国生态环境、生物多样性的目的。同时，可以树立合理的技术贸易壁垒，更好地维护我国农业和农民的利益。2)物种资源保护。我国丰富多样的气候和地理条件，形成了多种多样的生物物种资源。物种资源是我国宝贵的天然财富。通过快速鉴别物种资源，可有效控制我国植物种质资源流失，控制珍稀野生植物进、出口贸易。动物、植物、微生物各有不同的基因序列。作为DNA条形码，要完成所有生物物种的DNA条形码的编码工作，还有很长的路要走。随着DNA条形码技术的飞速发展，可以预见地球上几乎所有生物种类都将具备唯一的D
11、NA条形码。该技术有着巨大的应用潜力。不久的将来，手持式快速物种鉴定设备的投入使用将给出、入境植物检验、检疫工作带来巨大的便利。版 权 所 有，侵 权 必 究 联 系Q Q68843242 本页为自动生成页，如不需要请删除！谢谢！如有侵权，请联系68843242删除！1，侵权必究 联系QQ68843242 1，版 权 所 有，侵 权 必 究 联 系Q Q68843242 本页为自动生成页，如不需要请删除！谢谢！如有侵权，请联系68843242删除！版 权 所 有，侵 权 必 究 联 系Q Q68843242 本页为自动生成页，如不需要请删除！谢谢！如有侵权，请联系68843242删除！侵权必究 联系QQ68843242 1
