DNA条形码技术在生物分类中的应用

DNA条形码技术在生物分类中的应用

【摘要】 DNA条形码技术是通过使用DNA序列对物种进行快速、准确识别的技术。目前在动物分类中最常使用的基因序列是线粒体细胞色素C氧化酶Ⅰ亚基(mtCOⅠ)。该技术的出现可以为研究物种的进化 规律 、遗传变异、系统发育以及生物多样性等提供理论依据。为了让更多非生物分类学研究者了解并将其于更多的领域，本文概述了DNA条形码技术的流程、技术特点以及在生物分类中的应用和对未来的展望。 【关键词】 DNA条形码;生物分类;线粒体COⅠ基因;物种鉴定;应用分析 )Abstract: DNA barcoding is a taxonomic method that uses a short genetic marker in an organism′s DNA to identify it as belonging to a particular species. Currently,it has been widely used in zoological taxonomy with the part sequence of mitochondrial cytochrome C oxidase subunit Ⅰ (mtCOⅠ).

It could provide a theoretical basis for studying the laws of species

evolution,genetic variation,phylogeny and biological diversity and so on. The workflow of DNA

barcoding,characteristics,applications in biological classification and future prospects,were reviewed in this paper for the researchers in other areas rather than biological taxonomy to learn more and apply the technology in more fields.

Key words:DNA barcode; biological taxonomy; mitochondrial COⅠ gene; species identification;application analysis

继2002年Tautz等提出要用DNA序列作为生物分类系统的主要平台，即DNA分类学后，加拿大Guelph大学的动物学家Paul Hebert[2,3]在2003年就明确提出了DNA条形码(DNA Barcoding)的概念。DNA条形码技术简单地说，就是通过使用一个或一些短的

DNA基因片段作为条形码来对物种进行快速、准确识别的技术。由于该技术具有利用生物种群中的某些遗传保守性很强的DNA片段进行物种鉴定和亲缘关系的定位，了解其分支来源，甚至可以预知其进化方向等诸多用途，使其成为近年来生物分类学家关注的。为了让更多非生物分类学研究者熟悉并将其应用于更多的领域，本文概述了DNA条形码技术的主要工作流程、技术特点、在生物分类研究中的应用及争论焦点，并展望了该技术的应用前景。

1 DNA条形码技术主要工作流程

DNA条形码技术所应用的分子生物学技术并不复杂，主要工作流程包括样品采集、DNA提取、设计和合成通用引物、选引物，优化反应条件进行PCR扩增、PCR产物的纯化、序列测定和分析。简单来说，即通过对一组来自不同生物个体的短的同源DNA序列(约800 bp )进行PCR扩增和测序，随后对测得的序列进行多重序列比对和聚类分析，从而将某个体精确定位到某个分类群中。 序列数据分析是DNA条形码探索的最重

要环节，首先进行序列比对和人工校正，通过MEGA 或PAUP 计算 种内和种间的K2P距离用于表示不同分类阶元之间的序列变异程度，比较种、属和科 3 个水平上的序列差异， 然后根据计算结果建立NJ 树

，最后依据DNA

条形码遗传距离就能对未知标本进行分类和鉴定。

2 DNA条形码的技术特点

DNA条形码技术提供了信息化的分类学标准和有效的生物分类学手段，成为进展最迅速的学科前沿之一。目前它主要应用于生物信息学和分类学领域，该技术具有以下几个特点。

(1)不受发育阶段的影响。同种生物的DNA序列信息在不同的生命周期是相同的，所以该技术检测对象可以是生物生命过程中的每一时期，如虫卵、幼虫、成虫、植物生长的任意生长阶段等，较之传统的方法扩大了研究对象的范围并有利于标准化的实现。

(2)不受个体形态特征的影响。传统分类对各种形态特征齐全的标本的依赖，对于被子植物来说，根据缺少花果的标本，很难正确鉴定。应用DNA条形码技术分类即使当样本受损也不会影响识别结果，而且还能准确地辨别形态相似性很高的物种。

(3)不受物种的限制。一个标准DNA条形码数据库一但建立，可使各种物种的鉴定成为可能，不限于濒危物种、土着物种或入侵种等。

(4)可以鉴定出许多群体中普遍存在的隐存分类单元。

(5)获取信息量大。可通过建立DNA条形码数据库，一次快速鉴定大量样本。 (6)精确性高。DNA条形码技术利用碱基ACTG组成的序列使物种鉴别数字化。这种数据库使得全球范围内的现生物种能够很准确的鉴定出来。这种技术相对于表形标记鉴定方法。分子标记鉴定技术具有更加准确、可靠、客观的特点。

(7)操作方法简便并且高效容易掌握。不要求具备很精准的生物专业技术，便于交

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