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    DNA條形碼技術介紹

      行業動態     |      2023-09-11 09:57:53

    DNA條形碼技術是通過DNA序列對物種進行快速、準確識別的技術。該技術為研究物種的進化 規律 、遺傳變異、系統發育以及生物多樣性等提供理論依據。由于該技術具有利用生物種群中的某些遺傳保守性很強的DNA片段進行物種鑒定和親緣關系的定位,了解其分支來源,甚至可以預知其進化方向等,使其成為近年來生物分類學家關注的熱點。

    1、工作流程

    DNA條形碼技術所應用的分子生物學技術并不復雜,主要工作流程包括樣品采集、DNA提取、設計和合成通用引物、選引物,優化反應條件進行PCR擴增、PCR產物的純化、序列測定和分析。簡單來說,即通過對一組來自不同生物個體的短的同源DNA序列(約800 bp )進行PCR擴增和測序,隨后對測得的序列進行多重序列比對和聚類分析,從而將某個體精確定位到某個分類群中。

    序列數據分析是DNA條形碼探索的最重要環節,首先進行序列比對和人工校正,通過MEGA 或PAUP 計算 種內和種間的K2P距離,用于表示不同分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, 然后根據計算結果建立NJ 樹(neighbourjoining tree),最后依據DNA條形碼遺傳距離就能對未知標本進行分類和鑒定。

    2技術特點

    (1)不受發育階段的影響。同種生物的DNA序列信息在不同的生命周期是相同的,所以該技術檢測對象可以是生物生命過程中的每一時期。

    (2)不受個體形態特征的影響。對于被子植物來說,根據缺少花果的標本,很難正確鑒定。應用DNA條形碼技術分類即使當樣本受損也不會影響識別結果,而且還能準確地辨別形態相似性很高的物種。

    (3)不受物種的限制。一個標準DNA條形碼數據庫一但建立,可使各種物種的鑒定成為可能,不限于瀕危物種、土著物種或入侵種等。

    (4)可以鑒定出許多群體中普遍存在的隱存分類單元。

    (5)獲取信息量大??赏ㄟ^建立DNA條形碼數據庫,一次快速鑒定大量樣本。

    (6)精確性高。DNA條形碼技術利用堿基ACTG組成的序列使物種鑒別數字化。這種技術相對于表形標記鑒定方法,具有更加準確、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物專業技術,便于交叉學科的研究者能很好運用該技術,從而加快生物分類的進程。

    3、 DNA條形碼的應用

    (1) 鑒定物種的范圍擴大

    目前,DNA條形碼已廣泛用于各物種的鑒定與分類。陳念等也研究了DNA條形碼技術在真菌分類中的應用。研究者們在動物分類和鑒定中的研究也證實了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COⅠ基因作為DNA條形碼來識別蝗蟲物種方面的可行性,結果表明,斑腿蝗科3屬7種的DNA分類和形態學分類基本一致。

    (2) 隱存分類單元的發現

    物種的數目很難確定,原因之一就是我們無法確定大自然還有多少個隱存種。隱存種不是新物種,是指在傳統分類法中,沒有被劃分出來,被歸屬為同一個物種的不同物種。DNA條形碼技術的出現,成為發現那些形態相似但存在遺傳分化的隱種的有效途徑。如巨藻、馬達加斯加螞蟻、澳大利亞魚等新種就是在利用DNA條形碼技術對物種的鑒定過程中發現的。

    (3) 系統發育關系的探討

    分子系統發育分析是指在分子水平研究物種之間的進化關系,它直接利用從核酸序列或蛋白質分子提取的信息,作為物種的特征,通過比較生物分子序列之間的關系,構建系統發育樹,進而闡明各個物種之間的進化關系。建立條形碼數據庫時,可參照名為生命條形碼系統( 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,涵蓋了動物界46 000多個物種,并且該數據庫在不斷擴大?!?/p>

    4、展望

    DNA條形碼技術被證明是一個行之有效的生物鑒定手段,不僅可以作為傳統物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標準化,它為生態環境建設、生物多樣性保護提供全面準確和快速便捷的物種信息服務,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類學方法結合使用,能夠幫助鑒定物種以及加快發現新種類的速度。

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