DNA條形碼技術(shù)在生物分類學(xué)鑒定中的應(yīng)用

DNA條形碼技術(shù)在生物分類學(xué)中的應(yīng)用DNABarcodingintheidentificationofmedicinalplants現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日一、前言二、DNA條形碼的概念及原理三、DNA條形碼的標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)點(diǎn)四、DNA條形碼的操作及分析方法五、DNA條形碼在植物中的研究現(xiàn)狀六、DNA條形碼在藥用植物鑒定中的應(yīng)用主要內(nèi)容現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日一、前言長(zhǎng)期以來(lái)．生物分類學(xué)家一直在尋找能夠迅速區(qū)分不同物種的方法。自卡爾-林奈對(duì)生物物種進(jìn)行系統(tǒng)分類以來(lái)，生物學(xué)家利用各種各樣的性狀——顏色、外形和行為等形態(tài)或者解剖學(xué)特征的傳統(tǒng)分類學(xué)來(lái)鑒定動(dòng)物和植物，這些特征往往對(duì)形態(tài)近似種的鑒定較網(wǎng)難，且可能出現(xiàn)錯(cuò)誤。

最近數(shù)十年，研究者開始利用DNA中攜帶的遺傳信息來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。DNA條形碼(DNAbarcoding)技術(shù)是一種利用短的DNA片段對(duì)物種進(jìn)行識(shí)別和鑒定的新的分子生物學(xué)技術(shù)，是生物學(xué)近期研究的熱點(diǎn)之一。現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日二、DNA條形碼的概念及原理

DNABarcoding的概念由加拿大動(dòng)物學(xué)家PaulHebert首次提出。DNA條形碼技術(shù)(DNAbarcoding)是利用標(biāo)準(zhǔn)的、有足夠變異的、易擴(kuò)增且相對(duì)較短的DNA片段(DNAbarcode)自身在物種種內(nèi)的特異性和種間的多樣性而創(chuàng)建的一種新的生物身份識(shí)別系統(tǒng)，它可以對(duì)物種進(jìn)行快速的自動(dòng)鑒定?，F(xiàn)在是4頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日DNA條形碼的原理：DNA是生物的遺傳信息載體，遺傳物質(zhì)的不同，決定了生物的多樣性。由于每種生物物種的DNA序列都是唯一的，就給DNA條形碼提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。由于部分堿基的保守性，幾十個(gè)堿基的長(zhǎng)度不能提供足夠的編碼信息，因此目前的DNA條形碼分析都是基于幾百個(gè)堿基長(zhǎng)度的DNA序列?，F(xiàn)在是5頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日DNA條形碼技術(shù)（2003年,Herbert）是通過(guò)對(duì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)目的基因的DNA序列進(jìn)行分析從而進(jìn)行物種鑒定的技術(shù)。這個(gè)概念的原理與零售業(yè)中對(duì)商品進(jìn)行辨認(rèn)的商品條形碼是一樣的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，DNA條形碼技術(shù)的關(guān)鍵就是對(duì)一個(gè)或一些相關(guān)基因進(jìn)行大范圍的掃描，進(jìn)而來(lái)鑒定某個(gè)未知的物種或者發(fā)現(xiàn)新種。

自從提出DNA條形碼的概念以來(lái)，這種新興分類學(xué)技術(shù)已經(jīng)引起了越來(lái)越多的生物學(xué)家的關(guān)注。DNA條形碼技術(shù)是分類學(xué)中輔助物種鑒定的新技術(shù)，它代表了生物分類學(xué)研究的一個(gè)新方向，因此它在生態(tài)、環(huán)境、食品等諸多領(lǐng)域都將會(huì)有廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日DNA條形碼技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展Tautz等

首先提出運(yùn)用DNA序列作為生物分類系統(tǒng)的主要平臺(tái)，即DNA分類學(xué)(DNAtaxonomv)的觀點(diǎn)。2003年初，Hebert等首次提出用一種基因的序列作為鑒別不同物種的條形碼，并選中C01基因。隨后探討該技術(shù)在鳥類分類鑒定中的可行性．他們的工作推動(dòng)了條形碼技術(shù)在生物物種鑒定中的應(yīng)用。2003年3月，20多位分類學(xué)家、分子生物學(xué)家和生物信息學(xué)家匯聚美國(guó)冷泉港．召開了題為“TaxonomyandDNA”的會(huì)議．提出對(duì)全球所有生物物種的某個(gè)特定基因進(jìn)行大規(guī)模測(cè)序．以期實(shí)現(xiàn)物種鑒定的目標(biāo)．進(jìn)而推進(jìn)生物進(jìn)化歷史的研究。同年9月，在冷泉港再次召開題為“Taxonomv．DNAandthebarcodeoflife”的會(huì)議．對(duì)DNA條形碼鑒定所有真核生物的科學(xué)性、社會(huì)利益有了更深入的探討。并且提出了組織策略及國(guó)際生物條形碼計(jì)劃(Internationalbareodeoflifeprojeet)的發(fā)展藍(lán)圖?，F(xiàn)在是7頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日2003年，加拿大圭爾夫大學(xué)(UniversityofGuelph)PaulHebert教授提出了“DNA條形碼”概念。將條形碼技術(shù)引入生物界。其思想產(chǎn)生于現(xiàn)代商品零售業(yè)的條形編碼系統(tǒng)。將超市用以區(qū)分成千上萬(wàn)種不同商品的條形碼概念引入，利用A、T、C和G4個(gè)堿基在基因中的排列順序識(shí)別物種，他們把這種小片段基因序列稱作物種的DNA條形碼（DNAbarcodes），并提出為全球生物編碼的計(jì)劃。PaulHebert教授率先于2003年選取線粒體細(xì)胞色素C氧化酶亞基I(cytochromecoxidasesubunit1，c01)作為動(dòng)物中通用的物種鑒定標(biāo)記，并提出DNA條形碼的定義：通過(guò)使用短的標(biāo)準(zhǔn)DNA片段，對(duì)物種進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的識(shí)別和鑒定。

PaulHebert等對(duì)動(dòng)物界包括脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物共11門13320個(gè)物種的線粒體細(xì)胞色素c氧化酶亞基1（CytochromecoxdaseI，COI）基因序列比較分析,發(fā)現(xiàn)98%的物種遺傳距離差異在種內(nèi)為0%-2%，種間平均可達(dá)到11.3%，據(jù)此提出可以用單一的小片段基因來(lái)代表物種。目前，DNA條形碼技術(shù)在很多動(dòng)物分類群中得到了成功應(yīng)用現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日2004年秋，美國(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心(NCBI)與生命條形碼聯(lián)盟(CBOL)簽署合作。物種條形碼的標(biāo)準(zhǔn)DNA序列及其相關(guān)數(shù)據(jù)將存檔于GenBank。隨后，GenBank提供的C01序列數(shù)迅速增長(zhǎng)．突出表現(xiàn)在除脊索動(dòng)物之外各類群C01序列數(shù)量的劇增．目前脊索動(dòng)物的分類基本上都已經(jīng)完成。。2005年2月。倫敦舉辦了第一屆全球DNA條形碼會(huì)議．對(duì)DNA條形碼的分類理念、實(shí)驗(yàn)技術(shù)的細(xì)節(jié)分析以及資料庫(kù)建立等議題進(jìn)行了討論。最終目的是聯(lián)合各個(gè)類群的DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)組建一個(gè)全球生物的DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)．將此數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置在GenBank中．讓公眾可以自由登錄查詢?，F(xiàn)在是9頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日DNA條形碼技術(shù)的原理DNA條形碼技術(shù)是通過(guò)對(duì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)目的基因的DNA序列進(jìn)行分析從而進(jìn)行物種鑒定的技術(shù)。DNA序列由A，T，C。G4種堿基組成．如果有n個(gè)堿基，就會(huì)有4n種編碼方式。如果按照這個(gè)公式計(jì)算。15個(gè)堿基位點(diǎn)就能出現(xiàn)近10億種的編碼序列．這個(gè)數(shù)字是現(xiàn)存物種的100倍。由于自然選擇的原因。某些位點(diǎn)上的堿基是同定的．從而導(dǎo)致可能的編碼組合數(shù)減少。這可以通過(guò)只考慮蛋白編碼基因來(lái)解決．因?yàn)樵诘鞍拙幋a基因里。由于密碼子的簡(jiǎn)并性．其第三位堿基通常都不受自然選擇作用的影響，是自由變化。一個(gè)長(zhǎng)度300bp的蛋白質(zhì)編碼基因的核苷酸片段在第三密碼子位點(diǎn)含有100個(gè)核苷酸．這些位點(diǎn)上發(fā)生的替代通常都是中性選擇．并且大多數(shù)都是通過(guò)隨機(jī)漂變?cè)诜N群中固定下來(lái)的。在這100多個(gè)位點(diǎn)上就存在4100種可能性．為隨后的序列比對(duì)分析提供了較大的可能性。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展．獲得100多個(gè)堿基序列變得非常容易?，F(xiàn)在是10頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日理想的DNA條形碼應(yīng)當(dāng)符合下列標(biāo)準(zhǔn)①具有足夠的變異性以區(qū)分不同的物種。②同時(shí)應(yīng)具有相對(duì)的保守性，以便于用通用引物進(jìn)行擴(kuò)增。③必須是一段標(biāo)準(zhǔn)的DNA區(qū)來(lái)盡可能鑒別不同的分類群。④目標(biāo)DNA區(qū)應(yīng)當(dāng)包含足夠的系統(tǒng)進(jìn)化信息以定位物種在分類系統(tǒng)(科，屬等)中的位置。⑤目標(biāo)DNA區(qū)應(yīng)該足夠的短，以便有部分降解的DNA擴(kuò)增。三、DNA條形碼的標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日三、DNA條形碼的標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)點(diǎn)Kress等(2005)和Taberlet等(2007)提出了理想的DNA條形碼標(biāo)準(zhǔn)：(1)可以區(qū)分物種的足夠變異和分化，同時(shí)種內(nèi)變異必須足夠??；(2)有高度保守的引物設(shè)計(jì)區(qū)以便于設(shè)計(jì)通用引物；(3)片段足夠短，以便于DNA提取和PCR擴(kuò)增，尤其是對(duì)部分降解的DNA的擴(kuò)增?，F(xiàn)在是12頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日2004年，由AlfredSloan基金會(huì)贊助，在美國(guó)華盛頓特區(qū)舉辦了一個(gè)關(guān)于DNA條形碼的大型研討會(huì)，此次會(huì)議創(chuàng)立了生命條形碼聯(lián)盟(CBOL,theConsortiumfortheBarcodeofLife)。生命條形碼聯(lián)盟闡述了DNA條形碼的優(yōu)點(diǎn)：(1)以DNA序列為檢測(cè)對(duì)象，生物的DNA是由遺傳信息決定的，因此同種生物不同生長(zhǎng)時(shí)期的DNA序列信息是相同的，即使經(jīng)過(guò)加工，形態(tài)發(fā)生變化，DNA序列信息不會(huì)改變，較之傳統(tǒng)的方法，擴(kuò)大了檢測(cè)樣本范圍；同時(shí)樣本部分受損也不會(huì)影響識(shí)別結(jié)果。(2)可進(jìn)行非專家物種鑒定。只要設(shè)計(jì)一套簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)的技術(shù)員即可操作?，F(xiàn)在是13頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日(3)準(zhǔn)確性高。特定的物種具有特定的DNA序列信息，而形態(tài)學(xué)鑒別特征會(huì)因趨同和變異導(dǎo)致物種的鑒定誤差。(4)通過(guò)建立DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)，可一次性快速鑒定大量樣本。分類學(xué)家新的研究成果將不斷地加入數(shù)據(jù)庫(kù)，成為永久性資料，從而推動(dòng)分類學(xué)科更加快速深入地發(fā)展?，F(xiàn)在是14頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日四、DNA條形碼的操作及分析方法DNA條形碼的操作過(guò)程與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)類似，包括采集材料并提取DNA、利用通用引物PCR擴(kuò)增目的片段、純化PCR產(chǎn)物、序序列測(cè)定與分析以及提交結(jié)果到相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)。條形碼的應(yīng)用目標(biāo)是所有物種，并且每個(gè)物種需要多份材料。采集材料時(shí)應(yīng)以傳統(tǒng)的形態(tài)分類學(xué)知識(shí)為依據(jù)，盡可能地涵蓋傳統(tǒng)分類學(xué)中的變異式樣。通常認(rèn)為每個(gè)物種至少需要10份材料，并最好包括5個(gè)不同居群?，F(xiàn)在是15頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日DNA的提取

根據(jù)樣品的不同，可以采用不同的提取方法，例如CTAB法、TrizolQiagenDNeasykit等(DoyleJJ，DoyleJL.1987)設(shè)計(jì)通用引物一般情況下，可以通過(guò)分析NCBI和GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中的DNA序列，在模板的保守區(qū)內(nèi)利用專業(yè)軟件設(shè)計(jì)引物?，F(xiàn)在是16頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日PCR擴(kuò)增以樣品DNA為模板，利用通用引物進(jìn)行擴(kuò)增。不同序列有不同的PCR程序。有時(shí)需要在實(shí)驗(yàn)中調(diào)整PCR程序，才能得到目標(biāo)序列。一般而言，如果樣品DNA純度高且完整，則有利于PCR的進(jìn)行。如果樣品DNA有較為嚴(yán)重的降解現(xiàn)象，可以根據(jù)基因葉綠體trnL(UAA)內(nèi)含子的短片段重新設(shè)計(jì)通用引物，有利于序列擴(kuò)增?，F(xiàn)在是18頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日全新4通道實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀

普通梯度PCR儀現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日PCR擴(kuò)增原理引物延伸延伸5’5’3’3’變性、退火變性、退火現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日基因組DNA獲取特定DNA片段擴(kuò)增特定DNA片段現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日基因組DNA引物DNA聚合酶DNA片段體外擴(kuò)增現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日瓊脂糖凝膠電泳用于檢測(cè)PCR擴(kuò)增效率，選取擴(kuò)增效果好的樣品，進(jìn)行單向或雙向測(cè)序。測(cè)序原理目前用于測(cè)序的技術(shù)主要是Sanger于1977年發(fā)明的雙脫氧核糖核酸鏈末端終止法?，F(xiàn)在是23頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日這種測(cè)序方法是根據(jù)核普酸在某一固定的點(diǎn)開始，隨機(jī)在某一個(gè)特定的堿基處終止，并且在每個(gè)堿基后面進(jìn)行熒光標(biāo)記，產(chǎn)生以A、T、C、G結(jié)束的四組不同長(zhǎng)度的一系列核普酸，然后在尿素變性的PAGE膠上電泳進(jìn)行檢測(cè)，從而獲得可見的DNA堿基序列?；驹硎敲總€(gè)反應(yīng)含有所有四種脫氧核營(yíng)酸三磷酸(dNTP)使之?dāng)U增，并混入限量的一種不同雙脫氧核普三磷酸(ddNTP)使之終止。由于ddNTP缺乏延伸所需要的3’一OH基團(tuán)，使延長(zhǎng)的寡聚核普酸選擇性地在G、A、T或C處終止，終止點(diǎn)由反應(yīng)中相應(yīng)的雙脫氧而定?，F(xiàn)在是24頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日序列分析生物條形碼工程的首要目標(biāo)是建立可用來(lái)作為鑒定標(biāo)本工具的基因序列數(shù)據(jù)庫(kù)。目前只建立了動(dòng)物條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)，植物條形碼尚處于評(píng)估階段，只有該技術(shù)在植物中進(jìn)一步完善后才有可能建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。序列數(shù)據(jù)分析是DNA條形碼探索的最重要環(huán)節(jié)，由于植物的種間雜交現(xiàn)象比較普遍，因此植物條形碼的分析方法也處于不斷的摸索中?，F(xiàn)在是27頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日目前報(bào)道的序列分析方法基本分為以下幾步：(1)序列比對(duì)和人工校正。一般采用ClustalW，生命條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)中使用HiddenMarkovModels行序列比對(duì)，也可以BLASTsearch在Genbank中搜索相似的基因片段對(duì)比片段信息的可靠性。(2)遺傳分析。植物條形碼需要對(duì)不同片段的種間和種內(nèi)變異進(jìn)行對(duì)比，以選擇最佳的片段或片段組合。種間距離基本采用Kimura-2-parameterdistance(K2P)模型計(jì)算。理想的DNA條形碼檢測(cè)到的種間遺傳變異應(yīng)明顯大于種內(nèi)遺傳變異。(3)系統(tǒng)學(xué)分析。采用標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)學(xué)分析方法，建立系統(tǒng)發(fā)生樹，檢驗(yàn)同一個(gè)物種的不同個(gè)體能否聚在一起?，F(xiàn)在是28頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日五、DNA條形碼在植物中的研究現(xiàn)狀在植物中DNA條形碼的研究進(jìn)展相對(duì)緩慢，主要有兩方面原因：(1)植物線粒體基因組進(jìn)化速率較慢，遺傳分化小，因此動(dòng)物中的標(biāo)準(zhǔn)片段COI不適用于植物；(2)系統(tǒng)學(xué)研究中常用的片段變異較小，不適合用作條形碼片段(Chaseetal.,2005;Kressetal.,2005)。由于核基因組通常具有多拷貝的特性，且物種內(nèi)變異較大，引物通用性差，并且擴(kuò)增時(shí)對(duì)模板DNA的質(zhì)量要求高，不適用于存在DNA降解的材料(Kressetal.,2005)，因此，植物中最可能的條形碼還是從葉綠體基因組中選擇(Chaseetal.,2005;Cowanetal.,2006)?，F(xiàn)在是31頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日生物條形碼聯(lián)盟(CBOL)最初建議的植物條形碼片段均為葉綠體段：matK，rpoC1，rpoB，accD，nhdJ和YCF5。但因?yàn)楹?個(gè)片段在一些主要的植物類群中有缺失，如YCF5在苔蘚類植物中缺失，accD在禾本科植物中缺失，而ndhJ在松屬植物中缺失，因此它們?cè)诘诙A段的更新中已被排除。由于越來(lái)越多的研究表明單靠某一個(gè)片段不太可能對(duì)所有的植物物種進(jìn)行準(zhǔn)確鑒定，研究者又相繼提出了不同的片段組合方案。現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日片段組合方案最早由Kress等(2005)提出。Kress等(2005)通過(guò)對(duì)53科88屬99個(gè)物種的9個(gè)質(zhì)體基因片段(trnK-rps16、trnH-psbA、rp136-rps8、atpB-rbcL、ycf6-psbM、trnV-atpE、trnC-ycf6、psbM-trnD和trnL-trnF)和核基因ITS序列進(jìn)行分析，提出了片段組合方案,并預(yù)測(cè)ITS+trnH-psbA組合將在有花植物(floweringplants)中有較廣泛的應(yīng)用價(jià)值?，F(xiàn)在是33頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日為了尋求一種通用的植物條形碼，許多學(xué)者進(jìn)行了積極的探索，已提出了多種條形碼片段或組合方法，但至今仍沒(méi)有達(dá)成明確的共識(shí)?，F(xiàn)有的研究報(bào)道了在2種組合方案中選擇片段的方法，分別是Chase等(2005)提出的交通燈法(trafficlightapproach)和Newmaster等(2006)提出的等級(jí)(tier)分類法?，F(xiàn)在是34頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日2007年9月，在第二屆國(guó)際生命條形碼大會(huì)上，總結(jié)了5種片段組合：Chase等(2007)提出的rpoC1+rpoB+matK或rpoC1+matK+trnH-psbA；Kress和Erickson(2007)提出的rbcL+trnH-psbA，其可以對(duì)陸生植物進(jìn)行識(shí)別和鑒定。韓國(guó)植物學(xué)家Ki-JoongKim等提出的matK+atpF-atpH+psbK-psbI或matK+atpF-atpH+trnHpsbA(Pennisi,2007)現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日Steele等(2010)用5個(gè)葉綠體DNA片段組合，對(duì)葫蘆科Psiguria屬的6個(gè)種進(jìn)行了條形碼鑒定，發(fā)現(xiàn)每個(gè)物種均擁有各自獨(dú)特的條形碼。2009年11月7日至13日在墨西哥召開的第三屆DNA條形碼國(guó)際學(xué)術(shù)大會(huì)上，與會(huì)者達(dá)成共識(shí)，一致建議在rbcL和matK之外，選擇進(jìn)化速率較快的ITS和trnH-psbA，探討它們?cè)陉懙刂参镏械耐ㄓ眯?、分辨率和適合程度?，F(xiàn)在是36頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日植物基因組的進(jìn)化與動(dòng)物基因組的完全不同。動(dòng)物存在生殖隔離，不同物種的動(dòng)物無(wú)法繁殖雜交后代，可以此為標(biāo)準(zhǔn)鑒定動(dòng)物物種，但許多植物物種間可以互相雜交，這就模糊了它們之間的遺傳邊界(geneticboundary)，造成了植物在種的水平上有較大的差異。因此在尋求整個(gè)植物界通用的條形碼過(guò)程中，可首先找出適合于大部分植物的片段或組合，其它少部分則作為特例，再針對(duì)不同的科屬選擇不同的條形碼。編碼基因通常變異較小，特別是葉綠體基因組相對(duì)比較保守，使用編碼基因和非編碼基因的組合，可能會(huì)更好地識(shí)別和鑒定物種。多片段組合將是植物條形碼選擇的最終方案?，F(xiàn)在是37頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日六、DNA條形碼在藥用植物鑒定中的應(yīng)用DNA條形碼已經(jīng)在動(dòng)物中得到廣泛應(yīng)用，在植物中的研究也正在快速開展，這將有助于非分類學(xué)專業(yè)工作者對(duì)有關(guān)材料進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的鑒定，尤其是對(duì)于藥材的鑒定。由于各片段(尤其是多片段的組合選擇)在不同類群中的應(yīng)用效果不同，目前尚未獲得一致的植物條形碼標(biāo)準(zhǔn)片段，因此，當(dāng)前的研究熱點(diǎn)仍然是選擇和評(píng)價(jià)可能的條形碼片段，進(jìn)行更大規(guī)模的分析和整體評(píng)價(jià)?，F(xiàn)在是41頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日目前，DNA條形碼以其快速、準(zhǔn)確和自動(dòng)化，在生物物種鑒定領(lǐng)域的研究方興未艾，而在藥材鑒定中的應(yīng)用尚處于萌芽狀態(tài)。如能將DNA條形碼用于市場(chǎng)品種混亂的多來(lái)源藥材的鑒定，彌補(bǔ)其在藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)方面的不足，形成能夠全面反映藥材的生物基原、質(zhì)量、產(chǎn)地等信息的DNA條形碼系統(tǒng)，則可以快速準(zhǔn)確的鑒定多來(lái)源的藥材。該系統(tǒng)不僅能夠用于藥材的鑒定與質(zhì)量評(píng)價(jià)，還可以探討原植物間的親緣關(guān)系及系統(tǒng)發(fā)育。現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日遠(yuǎn)景預(yù)期技術(shù)成熟后可形成供企業(yè)使用的藥材生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)貨時(shí)以DNA條形碼系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量控制，在藥材成品上標(biāo)識(shí)DNA條形碼，質(zhì)檢部門可對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證判斷真?zhèn)渭笆欠穹仙庂|(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。隨著DNA條形碼技術(shù)的飛速發(fā)展，可以預(yù)見地球上幾乎所有生物種類都將具備唯一的DNA條形碼。該技術(shù)有著巨大的應(yīng)用潛力，不久的將來(lái)，手持式快速物種鑒定設(shè)備的投入使用將給藥材的快速鑒定工作帶來(lái)巨大的便利?，F(xiàn)在是43頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日謝謝現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日植物DNA條形碼技術(shù)的應(yīng)用范疇1.物種鑒定以及新種和隱種的發(fā)現(xiàn)除了可以進(jìn)行物種鑒定外，利用DNA條形碼技術(shù)還可以發(fā)現(xiàn)許多新種和隱種。例如，Lahaye等單獨(dú)使用matK片段對(duì)分布在中美洲的l000多種蘭科植物進(jìn)行分析，顯示單獨(dú)使用matK片段能夠揭示隱種并且證明了DNA條形碼的可行性；2010年，Newmaster等通過(guò)DNA條形碼技術(shù)發(fā)現(xiàn)了感應(yīng)草屬(BiophytumDC．)中的3個(gè)隱種，并發(fā)現(xiàn)了草沙蠶屬(TripogonRoem．etSchuh．)的1個(gè)新種。協(xié)助傳統(tǒng)分類方法發(fā)現(xiàn)那些形態(tài)相似但存在遺傳分化的隱種是DNA條形碼技術(shù)對(duì)分類學(xué)研究的重要貢獻(xiàn)，可顯著提高實(shí)地生態(tài)學(xué)考察研究的準(zhǔn)確性和效率?，F(xiàn)在是45頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日2.用于解決一些生物學(xué)問(wèn)題Jurado—Rivera等舊副認(rèn)為：DNA條形碼還可用于解決一些復(fù)雜的牛物學(xué)問(wèn)題，如寄生關(guān)系等。通過(guò)擴(kuò)增草食性動(dòng)物牛的trnL基因，發(fā)現(xiàn)Peltoschema與4種寄生植物關(guān)系密切。因此，利用DNA條形碼可以正確識(shí)別寄生植物并確定營(yíng)養(yǎng)關(guān)系。現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日3.在民族植物學(xué)研究中的應(yīng)用值得一提的是，DNA條形碼技術(shù)在民族植物學(xué)研究中也得到了一定的應(yīng)用。民族植物學(xué)以傳統(tǒng)社會(huì)管理和利用的植物為主要研究對(duì)象，在研究過(guò)程中常常通過(guò)借助民間分類學(xué)家(parataxonomist)的知識(shí)來(lái)獲得當(dāng)?shù)厝藢?duì)植物進(jìn)行分門別類的信息。這些民間分類學(xué)家的知識(shí)有些是傳承自長(zhǎng)輩、有些則結(jié)合了自己的觀察和實(shí)踐，他們不必像分類學(xué)家那樣一般需要獲得植物的繁殖器官才能有效鑒定物種，而是基于他們長(zhǎng)期積累的知識(shí)、通過(guò)植物某個(gè)生長(zhǎng)階段的某個(gè)(些)器官(通常是營(yíng)養(yǎng)器官)，就能準(zhǔn)確說(shuō)出植物的當(dāng)?shù)孛Q、生長(zhǎng)習(xí)性、資源和分布狀況、用途和用法等現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日在開展民族植物學(xué)研究的過(guò)程中，由植物分類學(xué)家和民間分類學(xué)家分別獲得的植物種數(shù)往往存在一定的差異，或前者數(shù)量多于后者，或后者數(shù)量多于前者。到底哪一個(gè)物種數(shù)是準(zhǔn)確的?在沒(méi)有足夠的時(shí)間等待植物開花和結(jié)果的情況下，采集植物葉片通過(guò)DNA條形碼技術(shù)進(jìn)行分類簽定，是一種理想的快速鑒別方法。現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有53頁(yè)\編輯于星期日基于這樣的設(shè)想，加拿大圭爾夫大學(xué)的Newmaster博士及其合作者，將DNA條形碼技術(shù)應(yīng)用于民族植物學(xué)的研究。印度南部西高止山脈的2個(gè)山地部落Irulas和Malasars把在當(dāng)?shù)乇环Q為“Sunaipul”的1種草沙蠶屬禾草用于祭祀和其他經(jīng)濟(jì)用途，這種植物對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)居民十分重要，因而當(dāng)?shù)氐拿耖g分類學(xué)家(或信息提供者informant)能輕易識(shí)別這一物種。有趣的是，這是1個(gè)植物分類學(xué)上的隱種，植物分類學(xué)家難以通過(guò)形態(tài)特征朱識(shí)別。Newmaster等采用DNA條形碼技術(shù)，不僅證實(shí)了民問(wèn)分類學(xué)家鑒定該物種的正確性，而且發(fā)現(xiàn)Sunaipul是植物學(xué)上的1個(gè)新種，將其命名為TripogoncopeNewmaster。因此，他們認(rèn)為DNA條形碼技術(shù)可以