DNA条形码技术在生物分类中的应用.docx

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:DNAbarcodingisataxonomicmethodthatusesashortgeneticmarkerinanorganism′sDNAtoidentifyitasbelongingtoaparticularspecies.Currently,ithasbeenwidelyusedinzoologicaltaxonomywiththepartsequenceofmitochondrialcytochromeCoxidasesubunitⅠ(mtCOⅠ).Itcouldprovideatheoreticalbasisforstudyingthelawsofspeciesevolution,geneticvariation,phylogenyandbiologicaldiversityandsoon.TheworkflowofDNAbarcoding,characteristics,applicationsinbiologicalclassificationandfutureprospects,werereviewedinthispaperfortheresearchersinotherareasratherthanbiologicaltaxonomytolearnmoreandapplythetechnologyinmorefields.Keywords:DNAbarcode;biologicaltaxonomy;mitochondrialCOⅠgene;speciesidentification;applicationanalysis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PaulHebert[2,3]在2003年就明确提出了DNA条形码(DNABarcoding)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。1DNA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800bp)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(Kimura2parameterdistance)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(nghbourjoiningtree)，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。2DNA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