第一章 DNA条形码.doc

DNA条形码 条形码技术(Barcode techniques)是为实现对信息的自动扫描而设计的，它在零售业的发展过程中起到了重要作用，节省了交易时间，提高了销售效率。随着分子生物学技术和生物信息学的发展，基于DNA bar．coding技术进行鉴定和分类的研究已成为生物分类学研究中引人注目的新方向和研究热点。关于DNAbarcoding的大量报道见诸于相关学术刊物和其他媒体上，如Science_1I2]，Nature ]，PNAS_5I6]，The NewYork Times¨， National Geographic News 等。生物条形码协会(Consortium for the Barcode of Life)已有40个国家的130多个研究单位参与其中 。生物条形码网站http：／／www、barcodinglife．con，真菌编码网站ht．tp：／／www．allfungi．org／，鳞翅目编码网站http：／／www．lepbarcoding．org／，鱼类编码网站http：／／www．fishbo1．org／等网站相继建立，2007年5月10日，世界上第一个DNA barcoding鉴定中心在加拿大University ofGuelph成立 。本文综述了DNA barcoding技术的研究现状，并就该技术在中药材鉴定中应用的技术方法、技术路线、关键问题以及应用范围等方面开展研究进行了论述，为建立中药材DNA barcoding鉴定技术奠定基础 　　1．DNA条形码的定义 　　在DNA分类学(DNA Taxonomy，即以DNA序列作为生物分类系统平台)的基础上 剐，加拿大动物学家Paul Hebert等对动物界，包括脊椎动物和无脊椎动 　　物共11门13 320个物种的线粒体细胞色素C氧化酶亚基1(Cytochrome C oxidase I，CO I)基因序列比较分 析，除腔肠动物Cnidaria外，98％ 的物种遗传距离差异在种内0％ ～2％ ，种间平均可达到11．3％ ，据此提出可以用单一的小片段基因来代表物种，作为物种的条形编码，为全球生物编码 ’ ，即DNA barcoding(DNA条形码)是利用一段标准DNA 序列作为标记来实现快速、准确和自动化的物种鉴定，类似于超市利用条形码扫描区分成千上万种不同的商品。由于Paul Hebert 　　首先倡导将条形码编码技术应用到生物物种鉴定中，因此他被称为DNA条形编码之父。 　　2．作为DNA条形码序列的特点及与基因组序列 　　理想的DNA barcdoing应当符合下列标准：(1)具有足够的变异性以区分不同的物种，同时具有相对的保守性；(2)必须是一段标准的DNA区来尽可能鉴别不同的分类群；(3)目标DNA区应当包含足够的系统进化信息以定位物种在分类系统(科、属等)中的位置；(4)应该是高度保守的引物设计区以便于通用引物的设计；(5)目标DNA区应该足够的短以便于有部分降解的DNA的扩增? 。DNA barcoding作为生物“种水平species—level”鉴定的工具引人注目。Genbank数据库中CO I序列正在快速增加。Min等分析了CO I序列及其来源基因组核苷酸含量之间的关系，结果表明849个CO I基因的5 端的DNA barcoding序列令人惊奇地准确地代表了其来源完整线粒体基因mtDNA的重要信息，也就是说对于未测序的基因组，从DNA barcoding能快速预知完整基因组的组成 。 　　3．DNA条形码的发展及研究进展 　　2003年3月，20多位分类专家、分子生物学家和生物信息学家会聚美国冷泉港，召开了题为“Taxonomyand DNA”的会议。提出对全球所有生物种的某个特定基因进行大规模测序，以期实现物种鉴定的目标，进而推进生物进化历史的研究。9月，在冷泉港再次召开题为“Taxonomy，DNA and the Barcode of Life”的会议，对DNA条形编码所有真核生物的科学性、社会利益有了更深入的讨论和确定，并且还提出了组织策略及国际生物条形编码计划(International Barcode of Life Pro—iect)的发展蓝图 。利用DNA barcoding可以进行物种的鉴定、发现新种和隐存种，如巨藻 、马达加斯加蚂蚁 、蝴蝶 、热带鳞翅类 引、澳大利亚鱼 、显花植物 等。Hebert等对鳞翅目(Lepidopterans)昆虫200个密切相关的种进行CO I基因特定片段分析的结果表明该特定片段可以100％成功地鉴定每一个个体 。Yoo等 　　运用CO I作为条形码对韩国92种鸟类物种进行了有效鉴定。同时，CO I基因特定片段作为DNA barcoding在真菌的鉴定研究中也取得了