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      北京鑒聯(lián)基因科技有限公司
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      DNA條形碼技術(shù)介紹

        行業(yè)動(dòng)態(tài)     |      2023-09-11 09:57:53

      DNA條形碼技術(shù)是通過(guò)DNA序列對(duì)物種進(jìn)行快速、準(zhǔn)確識(shí)別的技術(shù)。該技術(shù)為研究物種的進(jìn)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(qiáng)的DNA片段進(jìn)行物種鑒定和親緣關(guān)系的定位,了解其分支來(lái)源,甚至可以預(yù)知其進(jìn)化方向等,使其成為近年來(lái)生物分類學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)。

      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(jì)和合成通用引物、選引物,優(yōu)化反應(yīng)條件進(jìn)行PCR擴(kuò)增、PCR產(chǎn)物的純化、序列測(cè)定和分析。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),即通過(guò)對(duì)一組來(lái)自不同生物個(gè)體的短的同源DNA序列(約800 bp )進(jìn)行PCR擴(kuò)增和測(cè)序,隨后對(duì)測(cè)得的序列進(jìn)行多重序列比對(duì)和聚類分析,從而將某個(gè)體精確定位到某個(gè)分類群中。

      序列數(shù)據(jù)分析是DNA條形碼探索的最重要環(huán)節(jié),首先進(jìn)行序列比對(duì)和人工校正,通過(guò)MEGA 或PAUP 計(jì)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(gè)水平上的序列差異, 然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果建立NJ 樹(shù)(neighbourjoining tree),最后依據(jù)DNA條形碼遺傳距離就能對(duì)未知標(biāo)本進(jìn)行分類和鑒定。

      2技術(shù)特點(diǎn)

      (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(cè)對(duì)象可以是生物生命過(guò)程中的每一時(shí)期。

      (2)不受個(gè)體形態(tài)特征的影響。對(duì)于被子植物來(lái)說(shuō),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(huì)影響識(shí)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)建立DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù),一次快速鑒定大量樣本。

      (6)精確性高。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(duì)于表形標(biāo)記鑒定方法,具有更加準(zhǔn)確、可靠、客觀的特點(diǎn)。

      (7)操作方法簡(jiǎn)便并且高效容易掌握。不要求具備很精準(zhǔn)的生物專業(yè)技術(shù),便于交叉學(xué)科的研究者能很好運(yùn)用該技術(shù),從而加快生物分類的進(jìn)程。

      3、 DNA條形碼的應(yīng)用

      (1) 鑒定物種的范圍擴(kuò)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?cè)趧?dòng)物分類和鑒定中的研究也證實(shí)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(chóng)線粒體COⅠ基因作為DNA條形碼來(lái)識(shí)別蝗蟲(chóng)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(wú)法確定大自然還有多少個(gè)隱存種。隱存種不是新物種,是指在傳統(tǒng)分類法中,沒(méi)有被劃分出來(lái),被歸屬為同一個(gè)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(dá)加斯加螞蟻、澳大利亞魚(yú)等新種就是在利用DNA條形碼技術(shù)對(duì)物種的鑒定過(guò)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(jìn)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(guò)比較生物分子序列之間的關(guān)系,構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù),進(jìn)而闡明各個(gè)物種之間的進(jìn)化關(guān)系。建立條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),可參照名為生命條形碼系統(tǒng)( barcode of life data system,BOLD,http:// www.barcodinglife.org ),該數(shù)據(jù)庫(kù)目前已經(jīng)收錄46多萬(wàn)條記錄,涵蓋了動(dòng)物界46 000多個(gè)物種,并且該數(shù)據(jù)庫(kù)在不斷擴(kuò)大。 

      4、展望

      DNA條形碼技術(shù)被證明是一個(gè)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(qiáng)有力補(bǔ)充,更由于它采用數(shù)字化形式,使樣本鑒定過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)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(hù)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(duì)經(jīng)驗(yàn)的過(guò)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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