您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
12
DNA條形碼技術(shù)的介紹
DNA條形碼技術(shù)是通過DNA序列對物種進(jìn)行快速、準(zhǔn)確識別的技術(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，了解其分支來源，甚至可以預(yù)知其進(jìn)化方向等，使其成為近年來生物分類學(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、序列測定和分析。簡單來說，即通過對一組來自不同生物個(gè)體的短的同源DNA序列(約800 bp )進(jìn)行PCR擴(kuò)增和測序，隨后對測得的序列進(jìn)行多重序列比對和聚類分析，從而將某個(gè)體定位到某個(gè)分類群中。
序列數(shù)據(jù)分析是DNA條形碼探索的zui重要環(huán)節(jié)，首先進(jìn)行序列比對和人工校正，通過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(neighbourjoining tree)，zui后依據(jù)DNA條形碼遺傳距離就能對未知標(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)檢測對象可以是生物生命過程中的每一時(shí)期。
(2)不受個(gè)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(gè)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(diǎn)。
(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(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。研究者們在動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(gè)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(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(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(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)庫時(shí)，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(gè)物種，并且該數(shù)據(jù)庫在不斷擴(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(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)鑒定方法對經(jīng)驗(yàn)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。