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DNA條形碼技術(shù)的介紹

閱讀:5757        發(fā)布時間:2018/4/4
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DNA條形碼技術(shù)是通過DNA序列對物種進行快速、準(zhǔn)確識別的技術(shù)。該技術(shù)為研究物種的進化 規(guī)律 、遺傳變異、系統(tǒng)發(fā)育以及生物多樣性等提供理論依據(jù)。由于該技術(shù)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(guān)系的定位,了解其分支來源,甚至可以預(yù)知其進化方向等,使其成為近年來生物分類學(xué)家關(guān)注的熱點。

 

1、工作流程 

DNA條形碼技術(shù)所應(yīng)用的分子生物學(xué)技術(shù)并不復(fù)雜,主要工作流程包括樣品采集、DNA提取、設(shè)計和合成通用引物、選引物,優(yōu)化反應(yīng)條件進行PCR擴增、PCR產(chǎn)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,從而將某個體定位到某個分類群中。 
序列數(shù)據(jù)分析是DNA條形碼探索的zui重要環(huán)節(jié),首先進行序列比對和人工校正,通過MEGA 或PAUP 計算 種內(nèi)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(jù)計算結(jié)果建立NJ 樹(neighbourjoining tree),zui后依據(jù)DNA條形碼遺傳距離就能對未知標(biāo)本進行分類和鑒定。

 

2、技術(shù)特點 

(1)不受發(fā)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(shù)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(tài)特征的影響。對于被子植物來說,根據(jù)缺少花果的標(biāo)本,很難正確鑒定。應(yīng)用DNA條形碼技術(shù)分類即使當(dāng)樣本受損也不會影響識別結(jié)果,而且還能準(zhǔn)確地辨別形態(tài)相似性很高的物種。 

(3)不受物種的限制。一個標(biāo)準(zhǔn)DNA條形碼數(shù)據(jù)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。可通過建立DNA條形碼數(shù)據(jù)庫,一次快速鑒定大量樣本。 

(6)性高。DNA條形碼技術(shù)利用堿基ACTG組成的序列使物種鑒別數(shù)字化。這種技術(shù)相對于表形標(biāo)記鑒定方法,具有更加準(zhǔn)確、可靠、客觀的特點。 

(7)操作方法簡便并且容易掌握。不要求具備很的生物專業(yè)技術(shù),便于交叉學(xué)科的研究者能很好運用該技術(shù),從而加快生物分類的進程。

 

3、DNA條形碼的應(yīng)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(shù)在真菌分類中的應(yīng)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(shù)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(jié)果表明,斑腿蝗科3屬7種的DNA分類和形態(tài)學(xué)分類基本一致。 

(2) 隱存分類單元的發(fā)現(xiàn) 

物種的數(shù)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(tǒng)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(shù)的出現(xiàn),成為發(fā)現(xiàn)那些形態(tài)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(shù)對物種的鑒定過程中發(fā)現(xiàn)的。

(3) 系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的探討 

分子系統(tǒng)發(fā)育分析是指在分子水平研究物種之間的進化關(guān)系,它直接利用從核酸序列或蛋白質(zhì)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(guān)系,構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,進而闡明各個物種之間的進化關(guān)系。建立條形碼數(shù)據(jù)庫時,可參照名為生命條形碼系統(tǒng)( barcode of life data system,BOLD ),該數(shù)據(jù)庫目前已經(jīng)收錄46多萬條記錄,涵蓋了動物界46 000多個物種,并且該數(shù)據(jù)庫在不斷擴大。 

 

4、展望 

DNA條形碼技術(shù)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(tǒng)物種鑒定的強有力補充,更由于它采用數(shù)字化形式,使樣本鑒定過程能夠?qū)崿F(xiàn)自動化和標(biāo)準(zhǔn)化,它為生態(tài)環(huán)境建設(shè)、生物多樣性保護提供全面準(zhǔn)確和快速便捷的物種信息服務(wù),突破了傳統(tǒng)鑒定方法對經(jīng)驗的過度依賴。有理由相信,DNA條形碼技術(shù)與其他分類學(xué)方法結(jié)合使用,能夠幫助鑒定物種以及加快發(fā)現(xiàn)新種類的速度。

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