植物DNA條形碼技術(shù)

植物DNA條形碼技術(shù)一、本文概述隨著生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，植物分類(lèi)與鑒定方法也在不斷地創(chuàng)新與升級(jí)。植物DNA條形碼技術(shù)作為一種新興的分子鑒定手段，正在逐步成為植物分類(lèi)學(xué)研究的重要工具。本文旨在全面介紹植物DNA條形碼技術(shù)的原理、應(yīng)用及其發(fā)展前景，以期為植物分類(lèi)學(xué)、生物多樣性保護(hù)、生態(tài)學(xué)研究等領(lǐng)域提供有益的參考和啟示。文章首先概述了植物DNA條形碼技術(shù)的基本概念與原理，包括其核心的DNA片段選擇、PCR擴(kuò)增與測(cè)序技術(shù)等；接著介紹了該技術(shù)在植物分類(lèi)與鑒定中的應(yīng)用案例，包括物種鑒定、親緣關(guān)系分析、系統(tǒng)發(fā)育研究等；最后展望了植物DNA條形碼技術(shù)的發(fā)展前景與挑戰(zhàn)，探討了其在未來(lái)植物科學(xué)研究中的重要地位。二、植物DNA條形碼技術(shù)的原理和方法植物DNA條形碼技術(shù)是一種基于DNA序列分析來(lái)快速鑒定植物種類(lèi)的方法。其原理主要基于物種間DNA序列的變異程度，這些變異程度足以區(qū)分不同的物種，而同一物種內(nèi)的個(gè)體則具有相對(duì)一致的DNA序列。通過(guò)選取一段或幾段具有種間差異且容易擴(kuò)增的DNA片段作為條形碼，可以對(duì)植物種類(lèi)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的鑒定。在植物DNA條形碼技術(shù)中，通常選擇葉綠體基因組的某些區(qū)域作為條形碼序列，如rbcL、matK和trnH-psbA等。這些區(qū)域具有較高的種間變異和較低的種內(nèi)變異，因此適合作為條形碼序列。同時(shí)，由于葉綠體基因組在植物中的拷貝數(shù)較高，因此容易進(jìn)行PCR擴(kuò)增和測(cè)序。實(shí)施植物DNA條形碼技術(shù)的方法主要包括以下幾個(gè)步驟：采集植物樣本并提取其DNA；選擇合適的條形碼序列，設(shè)計(jì)特異性引物并進(jìn)行PCR擴(kuò)增；然后，對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)序，獲得條形碼序列的DNA序列信息；將獲得的DNA序列與已知的DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，從而確定植物樣本的種類(lèi)。植物DNA條形碼技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，如鑒定速度快、準(zhǔn)確性高、操作簡(jiǎn)便等。隨著DNA測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展和成本的降低，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的前景也越來(lái)越廣闊。然而，該技術(shù)也存在一些局限性，如對(duì)于近緣物種的鑒定可能存在一定的困難，以及對(duì)于某些特殊植物類(lèi)群（如多倍體、無(wú)性繁殖植物等）的適用性仍需進(jìn)一步探索。植物DNA條形碼技術(shù)是一種基于DNA序列分析的快速、準(zhǔn)確的植物種類(lèi)鑒定方法。通過(guò)不斷優(yōu)化和完善該技術(shù)，有望為植物分類(lèi)學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物多樣性保護(hù)等領(lǐng)域的研究提供有力支持。三、植物DNA條形碼技術(shù)在植物分類(lèi)和鑒定中的應(yīng)用植物DNA條形碼技術(shù)作為一種新興的分子生物學(xué)工具，在植物分類(lèi)和鑒定中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。與傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)分類(lèi)方法相比，DNA條形碼技術(shù)具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性，尤其對(duì)于那些形態(tài)相似、難以區(qū)分的植物種類(lèi)，DNA條形碼技術(shù)提供了一種新的、有效的鑒別手段。植物DNA條形碼技術(shù)主要依賴(lài)于特定的DNA片段，如葉綠體基因組的rbcL和matK序列，以及核基因組的ITS序列等，這些片段在植物界具有較高的保守性和特異性。通過(guò)對(duì)這些片段的擴(kuò)增和測(cè)序，可以獲得植物的DNA條形碼，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)植物種類(lèi)的快速鑒定和分類(lèi)。在植物分類(lèi)方面，DNA條形碼技術(shù)為植物學(xué)家提供了一個(gè)全新的視角。通過(guò)對(duì)大量植物種類(lèi)的DNA條形碼進(jìn)行比對(duì)和分析，可以揭示出植物之間的親緣關(guān)系和進(jìn)化歷程，有助于構(gòu)建更加準(zhǔn)確、全面的植物分類(lèi)系統(tǒng)。DNA條形碼技術(shù)還可以發(fā)現(xiàn)一些形態(tài)學(xué)分類(lèi)方法難以察覺(jué)的隱存種，進(jìn)一步完善植物種類(lèi)的多樣性。在植物鑒定方面，DNA條形碼技術(shù)具有很高的實(shí)用價(jià)值。在植物資源調(diào)查、生態(tài)保護(hù)、中藥材鑒定等領(lǐng)域，DNA條形碼技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地鑒定植物種類(lèi)，避免了傳統(tǒng)方法中的誤判和混淆。DNA條形碼技術(shù)還可以應(yīng)用于植物檢疫和打擊非法植物貿(mào)易等方面，為保障植物資源的安全和合理利用提供了有力支持。然而，值得注意的是，雖然植物DNA條形碼技術(shù)在植物分類(lèi)和鑒定中展現(xiàn)出巨大的潛力，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些挑戰(zhàn)和限制。例如，不同植物種類(lèi)的DNA條形碼可能存在重疊和交叉，導(dǎo)致鑒定結(jié)果的不確定性；DNA條形碼技術(shù)的成本和操作難度也是限制其廣泛應(yīng)用的因素之一。因此，未來(lái)需要在技術(shù)優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)等方面繼續(xù)努力，以推動(dòng)植物DNA條形碼技術(shù)在植物分類(lèi)和鑒定中的更廣泛應(yīng)用和發(fā)展。四、植物DNA條形碼技術(shù)在植物保護(hù)中的應(yīng)用隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展，植物DNA條形碼技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在植物保護(hù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)為植物分類(lèi)學(xué)、生物多樣性研究以及植物保護(hù)提供了新的工具和方法。在植物保護(hù)中，DNA條形碼技術(shù)主要用于物種鑒定和植物檢疫。傳統(tǒng)的植物鑒定方法往往依賴(lài)于形態(tài)特征，但由于植物形態(tài)易受環(huán)境、生長(zhǎng)階段和人為干擾等因素影響，鑒定結(jié)果往往存在誤差。而DNA條形碼技術(shù)通過(guò)提取植物DNA中的特定片段，能夠準(zhǔn)確、快速地鑒定植物種類(lèi)，為植物保護(hù)提供了可靠的基礎(chǔ)。DNA條形碼技術(shù)還在植物檢疫中發(fā)揮著重要作用。通過(guò)該技術(shù)，可以快速檢測(cè)并鑒別植物中的有害生物，如病蟲(chóng)害、雜草等。這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并控制有害生物的擴(kuò)散，保護(hù)農(nóng)作物和生態(tài)系統(tǒng)的健康。在實(shí)際應(yīng)用中，植物DNA條形碼技術(shù)還需要與其他技術(shù)手段相結(jié)合，如遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)植物資源的全面、精準(zhǔn)保護(hù)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，植物DNA條形碼技術(shù)有望在植物保護(hù)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為保護(hù)生物多樣性、維護(hù)生態(tài)平衡提供有力支持。植物DNA條形碼技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在植物保護(hù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。通過(guò)不斷優(yōu)化和完善技術(shù)方法，我們有望更好地利用這項(xiàng)技術(shù)，為保護(hù)植物資源和生態(tài)環(huán)境做出更大貢獻(xiàn)。五、植物DNA條形碼技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)隨著科技的不斷進(jìn)步，植物DNA條形碼技術(shù)也在不斷發(fā)展，未來(lái)的發(fā)展前景十分廣闊。隨著新一代測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)，如高通量測(cè)序技術(shù)、單分子測(cè)序技術(shù)等，植物DNA條形碼數(shù)據(jù)的獲取將更加快速、準(zhǔn)確和低成本。這將極大地推動(dòng)植物DNA條形碼技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。在未來(lái)，植物DNA條形碼技術(shù)將更加注重對(duì)物種的全面覆蓋，特別是對(duì)于生物多樣性豐富的地區(qū)，如熱帶雨林、珊瑚礁等。通過(guò)擴(kuò)大條形碼的范圍，我們可以更全面地了解地球上的生物多樣性，為生物保護(hù)提供更有力的支持。植物DNA條形碼技術(shù)也將與其他技術(shù)相結(jié)合，如宏基因組學(xué)、代謝組學(xué)等，以提供更全面的物種鑒定和分類(lèi)信息。這將使我們對(duì)植物的認(rèn)識(shí)更加深入，對(duì)于植物資源的開(kāi)發(fā)和利用也將更加科學(xué)和有效。同時(shí)，植物DNA條形碼技術(shù)的應(yīng)用范圍也將進(jìn)一步擴(kuò)大。除了生物多樣性研究和物種鑒定，它還可以應(yīng)用于植物遺傳育種、植物檢疫、生態(tài)恢復(fù)等多個(gè)領(lǐng)域。通過(guò)利用植物DNA條形碼技術(shù)，我們可以更好地保護(hù)和管理植物資源，促進(jìn)植物科學(xué)的發(fā)展。隨著大數(shù)據(jù)和技術(shù)的不斷發(fā)展，植物DNA條形碼數(shù)據(jù)的分析和利用也將更加高效和智能。這將使我們能夠更快速、更準(zhǔn)確地獲取物種信息，為植物科學(xué)研究和應(yīng)用提供更有力的支持。植物DNA條形碼技術(shù)的未來(lái)發(fā)展將更加注重?cái)?shù)據(jù)的獲取、物種的全面覆蓋、與其他技術(shù)的結(jié)合以及應(yīng)用范圍的擴(kuò)大。我們相信，在科技的推動(dòng)下，植物DNA條形碼技術(shù)將在未來(lái)的植物科學(xué)研究中發(fā)揮更大的作用，為生物多樣性的保護(hù)和植物資源的利用提供更有力的支持。六、結(jié)論植物DNA條形碼技術(shù)作為一種新興的分子生物學(xué)工具，已經(jīng)在植物分類(lèi)、系統(tǒng)發(fā)育、生物多樣性研究以及生態(tài)保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力和價(jià)值。本文詳細(xì)闡述了植物DNA條形碼技術(shù)的發(fā)展歷程、基本原理、應(yīng)用方法以及其在實(shí)踐中的應(yīng)用案例。通過(guò)對(duì)植物DNA條形碼技術(shù)的深入剖析，我們可以清晰地看到，這一技術(shù)不僅提高了植物分類(lèi)的準(zhǔn)確性和效率，還為植物系統(tǒng)發(fā)育的研究提供了新的視角和方法。更重要的是，植物DNA條形碼技術(shù)在生物多樣性評(píng)估和生態(tài)保護(hù)方面也發(fā)揮了重要作用，為制定更加科學(xué)和有效的生態(tài)保護(hù)策略提供了有力支持。然而，植物DNA條形碼技術(shù)也面臨著一些挑戰(zhàn)和限制。例如，不同植物的DNA條形碼選擇存在差異，選擇合適的條形碼序列對(duì)于研究結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。DNA條形碼技術(shù)的應(yīng)用還需要結(jié)合其他生物學(xué)和生態(tài)學(xué)信息，以全面評(píng)估植物的生物多樣性和生態(tài)價(jià)值。植物DNA條形碼技術(shù)作為一種創(chuàng)新的分子生物學(xué)手段，為植物分類(lèi)、系統(tǒng)發(fā)育、生物多樣性研究和生態(tài)保護(hù)等領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變革。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，我們有理由相信，植物DNA條形碼技術(shù)將在植物科學(xué)研究和生態(tài)保護(hù)領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。參考資料：隨著分子生物學(xué)和生物信息學(xué)的快速發(fā)展，植物DNA條形碼技術(shù)已成為生物分類(lèi)學(xué)和生態(tài)學(xué)研究的重要工具。DNA條形碼是一種利用基因序列作為識(shí)別生物物種的新興技術(shù)，其目的是通過(guò)比較物種間的DNA序列差異來(lái)準(zhǔn)確、快速地鑒定物種。本文將綜述植物DNA條形碼的最新研究進(jìn)展，包括其研究意義、技術(shù)發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域以及未來(lái)挑戰(zhàn)。植物DNA條形碼研究對(duì)于生物多樣性保護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和環(huán)境變化的研究等方面具有深遠(yuǎn)的影響。DNA條形碼能夠提供一種高效、準(zhǔn)確的物種鑒定方法，這對(duì)于保護(hù)生物多樣性、防止非法采伐和貿(mào)易有著重要的意義。通過(guò)DNA條形碼可以監(jiān)測(cè)植物物種的分布和遷移，對(duì)于研究氣候變化和生物地理學(xué)具有重要作用。DNA條形碼還可以用于植物資源的開(kāi)發(fā)利用，為新藥研發(fā)、植物育種等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。植物DNA條形碼技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)階段。最初，研究人員主要利用核糖體內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（ITS）進(jìn)行DNA條形碼研究。然而，隨著研究的深入，ITS的局限性逐漸顯現(xiàn)，如低分辨率和種內(nèi)變異等問(wèn)題。隨后，葉綠體基因組和核基因組序列被廣泛應(yīng)用于植物DNA條形碼研究中。其中，葉綠體基因組具有母系遺傳、高變異性和豐富的多態(tài)性等優(yōu)點(diǎn)，使得葉綠體DNA條形碼在物種鑒定和系統(tǒng)演化研究中發(fā)揮重要作用。而核基因組則具有更高的分辨率和遺傳背景信息豐富等優(yōu)勢(shì)，但其在序列分析中存在較大的工作量和成本。植物DNA條形碼已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。在物種鑒定方面，DNA條形碼技術(shù)已成為植物分類(lèi)學(xué)研究的重要工具，可以幫助科研人員快速準(zhǔn)確地鑒定物種。在生態(tài)學(xué)研究中，DNA條形碼技術(shù)可以用于監(jiān)測(cè)物種的分布和遷移，揭示生態(tài)系統(tǒng)的演變規(guī)律。在環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)方面，DNA條形碼可以幫助監(jiān)測(cè)環(huán)境污染和生物入侵等情況，為環(huán)境治理和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，在農(nóng)業(yè)和林業(yè)育種方面，DNA條形碼技術(shù)可以為品種選育和新品種注冊(cè)提供快速準(zhǔn)確的鑒定方法，提高育種效率和品質(zhì)。雖然植物DNA條形碼技術(shù)在近年來(lái)得到了廣泛應(yīng)用和認(rèn)可，但仍存在一些挑戰(zhàn)和限制。DNA條形碼的標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)仍需加強(qiáng)。雖然國(guó)際上已經(jīng)建立了一些植物DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)，但仍存在數(shù)據(jù)不完整、不準(zhǔn)確等問(wèn)題。DNA條形碼技術(shù)在系統(tǒng)發(fā)育和進(jìn)化生物學(xué)方面的應(yīng)用還需進(jìn)一步深化。如何結(jié)合其他技術(shù)手段如宏基因組學(xué)和代謝組學(xué)等來(lái)提高DNA條形碼的準(zhǔn)確性和分辨率也是未來(lái)需要解決的問(wèn)題。植物DNA條形碼技術(shù)作為一種新興的生物分類(lèi)學(xué)和生態(tài)學(xué)研究工具，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域取得了顯著成果。然而，仍需加強(qiáng)技術(shù)研究和應(yīng)用探索，以更好地服務(wù)于生物多樣性保護(hù)、生態(tài)監(jiān)測(cè)和環(huán)境治理等方面的工作。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們有理由相信，植物DNA條形碼技術(shù)將在未來(lái)為解決環(huán)境和生物多樣性問(wèn)題提供更有效的方法。DNA條形碼（DNAbarcode）是指生物體內(nèi)能夠代表該物種的、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。DNA條形碼技術(shù)是利用生物體DNA中一段保守片段對(duì)物種進(jìn)行快速準(zhǔn)確鑒定的新興技術(shù)?？茖W(xué)家們用DNA條形碼技術(shù)鑒定物種及物種間親緣關(guān)系，修改已有的分類(lèi)學(xué)結(jié)論等。2002年生物學(xué)家研發(fā)出生物自己的條形碼，用于對(duì)動(dòng)物界，包括脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物身份識(shí)別，但這種條形碼并不是印在物品上，而是存在于所研究的動(dòng)植物DNA中。根據(jù)在2011年8月舉行的美國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)會(huì)議上公布的研究，DNA條形碼已經(jīng)成為生態(tài)學(xué)研究的重要工具，不僅用于物種鑒定，同時(shí)也幫助生物學(xué)家進(jìn)一步了解生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的相互作用。DNA條形碼是一個(gè)特定的DNA片段序列，擁有足夠的可變性以確定物種出身。在發(fā)現(xiàn)一種未知物種或者物種的一部分時(shí)，研究人員便描繪其組織的DNA條形碼，而后與國(guó)際數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的其他條形碼進(jìn)行比對(duì)。如果與其中一個(gè)相匹配，研究人員便可確認(rèn)這種物種的身份。條形碼技術(shù)(Barcodetechniques)是為實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的自動(dòng)掃描而設(shè)計(jì)的，它在零售業(yè)的發(fā)展過(guò)程中起到了重要作用，節(jié)省了交易時(shí)間，提高了銷(xiāo)售效率。隨著分子生物學(xué)技術(shù)和生物信息學(xué)的發(fā)展，基于DNAbar．coding技術(shù)進(jìn)行鑒定和分類(lèi)的研究已成為生物分類(lèi)學(xué)研究中引人注目的新方向和研究熱點(diǎn)。關(guān)于DNAbarcoding的大量報(bào)道見(jiàn)諸于相關(guān)學(xué)術(shù)刊物和其他媒體上，如Science_1I2，Nature，PNAS_5I6，TheNewYorkTimes¨，NationalGeographicNews等。生物條形碼協(xié)會(huì)(ConsortiumfortheBarcodeofLife)已有40個(gè)國(guó)家的130多個(gè)研究單位參與其中。2007年5月10日，世界上第一個(gè)DNAbarcoding鑒定中心在加拿大UniversityofGuelph成立。本文綜述了DNAbarcoding技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并就該技術(shù)在中藥材鑒定中應(yīng)用的技術(shù)方法、技術(shù)路線、關(guān)鍵問(wèn)題以及應(yīng)用范圍等方面開(kāi)展研究進(jìn)行了論述，為建立中藥材DNAbarcoding鑒定技術(shù)奠定基礎(chǔ)。在DNA分類(lèi)學(xué)(DNATaxonomy，即以DNA序列作為生物分類(lèi)系統(tǒng)平臺(tái))的基礎(chǔ)上加拿大動(dòng)物學(xué)家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(mén)13320個(gè)物種的線粒體細(xì)胞色素C氧化酶亞基基因序列比較分析，除腔腸動(dòng)物Cnidaria外，98%的物種遺傳距離差異在種內(nèi)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，作為物種的條形編碼，為全球生物編碼’，即DNAbarcoding(DNA條形碼)是利用一段標(biāo)準(zhǔn)DNA序列作為標(biāo)記來(lái)實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確和自動(dòng)化的物種鑒定，類(lèi)似于超市利用條形碼掃描區(qū)分成千上萬(wàn)種不同的商品。由于PaulHebert首先倡導(dǎo)將條形碼編碼技術(shù)應(yīng)用到生物物種鑒定中，因此他被稱(chēng)為DNA條形編碼之父。理想的DNAbarcoding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，同時(shí)具有相對(duì)的保守性；(2)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(lèi)群；(3)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(lèi)系統(tǒng)(科、屬等)中的位置；(4)應(yīng)該是高度保守的引物設(shè)計(jì)區(qū)以便于通用引物的設(shè)計(jì)；(5)目標(biāo)DNA區(qū)應(yīng)該足夠的短以便于有部分降解的DNA的擴(kuò)增…。DNAbarcoding作為生物“種水平species—level”鑒定的工具引人注目。Genbank數(shù)據(jù)庫(kù)中COI序列正在快速增加。Min等分析了COI序列及其來(lái)源基因組核苷酸含量之間的關(guān)系，結(jié)果表明849個(gè)COI基因的5端的DNAbarcoding序列令人驚奇地準(zhǔn)確地代表了其來(lái)源完整線粒體基因mtDNA的重要信息，也就是說(shuō)對(duì)于未測(cè)序的基因組，從DNAbarcoding能快速預(yù)知完整基因組的組成。2003年，詹森的研究小組開(kāi)始為目錄中的昆蟲(chóng)描繪DNA條形碼。根據(jù)他們的研究發(fā)現(xiàn)，1種他們?cè)詾橐?0種植物為食的蝴蝶實(shí)際上是10種不同的蝴蝶種群，每一種以1種植物為食；1種看似單一種群的黃蜂實(shí)際上是36種截然不同的種群；對(duì)16種蒼蠅種群進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，它們實(shí)際上是73種獨(dú)特的種群。詹森在相隔僅1000米的區(qū)域內(nèi)捕捉皇帝蛾，兩群皇帝蛾的DNA條形碼差異比例達(dá)到8%，證明一個(gè)單一種群分化成兩個(gè)種群。在南太平洋塔希提島附近的法屬波利尼西亞島嶼茉莉亞島，一項(xiàng)大型DNA條形碼計(jì)劃已經(jīng)進(jìn)行到第4個(gè)年頭。從山頂?shù)缴詈＃恢?guó)際科學(xué)家小組確認(rèn)了體長(zhǎng)超過(guò)大約1毫米的所有生物并描繪DNA條形碼。迄今為止，科學(xué)家共為茉莉亞島上超過(guò)三分之二的居民編制目錄，涉及到大約6500個(gè)物種。如此高的覆蓋率是研究茉莉亞島生態(tài)系統(tǒng)的第一步。在這座島嶼的一些棲息地，物種擁有的可辨認(rèn)特征并不是很多。茉莉亞島生物代碼項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、史密森尼學(xué)會(huì)的克里斯·梅耶表示，根據(jù)魚(yú)類(lèi)胃內(nèi)容物破譯其飲食結(jié)構(gòu)就像根據(jù)干衣機(jī)內(nèi)的棉絨判斷衣服使用何種布料一樣。如果你找到一個(gè)紐扣，判斷它來(lái)自哪條褲子并非難事。但如果是一小團(tuán)絨毛，你就很難判斷到底是來(lái)自藍(lán)毛巾還是藍(lán)色牛仔褲。在這種情況下，DNA條形碼便成為一個(gè)強(qiáng)有力的工具。梅耶與同事馬特希·萊雷和J.T.伯赫姆對(duì)3種魚(yú)類(lèi)的胃內(nèi)容物進(jìn)行DNA排序，而后描繪條形碼。令他們感到吃驚的是，有多達(dá)69種捕食性物種與他們數(shù)據(jù)庫(kù)中的條形碼相匹配。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋一個(gè)生物目錄，涉及到蠕蟲(chóng)、其他魚(yú)類(lèi)、軟體動(dòng)物和甲殼類(lèi)動(dòng)物。研究發(fā)現(xiàn)，只有一種槍蝦和一種東方扁蝦這兩種捕食性物種成為一種以上的捕食者的獵物。梅耶表示：“捕食者的獵物選擇——至少這項(xiàng)研究中涉及的物種——要比我們此前認(rèn)為的更具有配置性。”目前，生態(tài)學(xué)家開(kāi)始將捕食者與獵物間的這種關(guān)系與生態(tài)系統(tǒng)模型結(jié)合在一起，用于測(cè)試這種資源配置如何支持珊瑚礁的恢復(fù)，尤其是在面臨氣候變化以及最近的外來(lái)物種入侵呈上升趨勢(shì)的情況下。運(yùn)用COI作為條形碼對(duì)韓國(guó)92種鳥(niǎo)類(lèi)物種進(jìn)行了有效鑒定。同時(shí)，COI基因特定片段作為DNAbarcoding在真菌的鑒定研究中也取得了有價(jià)值的結(jié)果。Min等對(duì)Aseomyeota、Basidiomyeota、Chytridiomycota的31個(gè)真菌物種COI進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示約600bp的COI基因片段長(zhǎng)度可以準(zhǔn)確進(jìn)行鑒定。由于COI基因在植物中的進(jìn)化速率遠(yuǎn)慢于在動(dòng)物中的進(jìn)化速率，不適合作為大多數(shù)植物的編碼基因，許多學(xué)者對(duì)植物中適合作為DNAbarcoding的基因進(jìn)行了積極的探索。Kress等應(yīng)用rDNAITS序列和質(zhì)體trnH—psbA基因間序列對(duì)53個(gè)科88個(gè)屬99個(gè)物種的進(jìn)行研究，結(jié)果表明rDNAITS序列和質(zhì)體trnH—ps—基因間序列可以對(duì)植物物種進(jìn)行DNA條形編碼。Chase等評(píng)價(jià)了葉綠體rbcL序列和rDNAITS序列，并提出在陸地植物長(zhǎng)期的DNA條形編碼目標(biāo)研究中，需要進(jìn)行更為精確的多標(biāo)記序列條形碼研究。Taberlet等研究認(rèn)為葉綠體trnL(UAA)內(nèi)含子全序列(254—767bp)及其P6環(huán)(10—143bp)在作為DNA條形編碼中雖有不足，但仍具有許多優(yōu)勢(shì)，如引物高度保守，擴(kuò)增體系穩(wěn)定，P6環(huán)在高度降解的DNA樣本中仍然可以擴(kuò)增出來(lái)，在食品行業(yè)，法醫(yī)鑒定和永凍層中的樣品的鑒定研究中優(yōu)勢(shì)明顯。一系列DNA條形碼計(jì)劃正在世界各地進(jìn)行。在加拿大丘吉爾的北極圈附近地區(qū)，科學(xué)家對(duì)6000種物種進(jìn)行編目，包括數(shù)量驚人的昆蟲(chóng)；在新幾內(nèi)亞，DNA條形碼用于了解蝴蝶的進(jìn)化；在波多黎各，這種條形碼又被用于破譯森林的結(jié)構(gòu)。梅耶說(shuō)：“DNA條形碼就像是放大倍率10x到100x的顯微鏡?！苯柚谶@項(xiàng)技術(shù)，研究人員能夠較以往更進(jìn)一步了解生態(tài)系統(tǒng)，獲取更多細(xì)節(jié)。由此可見(jiàn)，DNA．barcoding技術(shù)可以利用一段或幾段標(biāo)準(zhǔn)DNA序列實(shí)現(xiàn)動(dòng)物、植物和真菌物種的快速鑒定，該技術(shù)將是今后生物物種鑒定發(fā)展的必然趨勢(shì)以DNA序列為檢測(cè)對(duì)象，其在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中不會(huì)改變。同種生物不同生長(zhǎng)時(shí)期的DNA序列信息是相同的。同種生物不同生長(zhǎng)時(shí)期的DNA序列信息是相同的，即經(jīng)過(guò)加工，形態(tài)發(fā)生變化，而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?？蛇M(jìn)行非專(zhuān)家物種鑒定。該技術(shù)是機(jī)械重復(fù)的，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。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。通過(guò)建立DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)，可以一次性快速鑒定大量樣本。分類(lèi)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(lèi)學(xué)更加快速深入地發(fā)展。DNA條形碼技術(shù)簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是通過(guò)使用一個(gè)或一些短的DNA基因片段作為條形碼來(lái)對(duì)物種進(jìn)行快速、準(zhǔn)確識(shí)別的技術(shù)。DNA條形碼技術(shù)的出現(xiàn)將極大地增強(qiáng)人類(lèi)監(jiān)測(cè)、了解和利用生物多樣性資源的能力，其在生命科學(xué)、法醫(yī)學(xué)、流行病學(xué)，以及醫(yī)藥、食品質(zhì)量控制等領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景。DNA條形碼技術(shù)不僅會(huì)進(jìn)一步發(fā)展傳統(tǒng)的分類(lèi)學(xué)研究，更會(huì)加速微生物資源的保藏、鑒定工作，推動(dòng)微生物資源的更有效利用。植物DNA條形碼技術(shù)的基礎(chǔ)是DNA序列的標(biāo)準(zhǔn)化。這些序列是特定DNA片段，它們?cè)诓煌锓N之間變化很大，因此可以用于識(shí)別和分類(lèi)物種。科學(xué)家已經(jīng)確定了數(shù)千種植物的標(biāo)準(zhǔn)DNA序列，這些序列可以作為植物物種的條形碼。植物DNA條形碼技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于其高精度和高效率。使用該技術(shù)，科學(xué)家可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)大量植物樣本進(jìn)行分析，從而確定它們的身份和親緣關(guān)系。該技術(shù)還可以幫助科學(xué)家更好地了解植物的遺傳特征和進(jìn)化歷程，從而為保護(hù)物種提供更多信息。植物DNA條形碼技術(shù)可以幫助科學(xué)家更好地了解植物物種的數(shù)量和分布情況。這對(duì)于保護(hù)物種和生態(tài)系統(tǒng)非常重要，因?yàn)橹挥辛私饬宋锓N的數(shù)量和分布情況，才能制定出更加有效的保護(hù)措施。例如，如果科學(xué)家知道某個(gè)地區(qū)存在瀕危植物物種，他們可以采取措施來(lái)保護(hù)這些物種，并防止它們滅絕。植物DNA條形碼技術(shù)還可以幫助科學(xué)家研究植物物種之間的雜交和遺傳多樣性。這些研究可以幫助科學(xué)家更好地了解植物的進(jìn)化歷程和適應(yīng)環(huán)境的能力。該技術(shù)還可以幫助科學(xué)家研究植物的基因改造，從而更好地了解轉(zhuǎn)基因植物的安全性和影響。植物DNA條形碼技術(shù)是一種非常有用的生物識(shí)別技術(shù)，它可以幫助科學(xué)家更好地了解植物物種的多樣性和保護(hù)措施。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，我們可以期待更多的研究將利用該技術(shù)來(lái)保護(hù)物種和生態(tài)系統(tǒng)。就像超市通過(guò)條形碼識(shí)別商品一樣，有一天，你可以手持DNA條形碼掃描儀，到森林里去認(rèn)識(shí)每種動(dòng)植物設(shè)想在一個(gè)悶熱的夏日夜晚，突然你的手臂被蚊子叮了一下。你立刻揮起另一只手，把這只蚊子拍死在手臂上。然而，手臂已經(jīng)腫起了一個(gè)小包。你有沒(méi)有產(chǎn)生這樣的后怕：這只蚊子是否攜帶西尼羅河病毒？如果科學(xué)家保羅·赫伯特的構(gòu)思能夠?qū)崿F(xiàn)，那么10年內(nèi)，你就可以輕而易舉地解決這種疑問(wèn)。只需把被你打扁的蚊子身上的一部分放到掌上型掃描儀中，幾分鐘之內(nèi)，這個(gè)小機(jī)器就能顯示出有關(guān)這個(gè)蚊子種類(lèi)的信息，告訴你剛才有沒(méi)有接觸到西尼羅河病毒。赫伯特是加拿大圭爾夫大學(xué)的動(dòng)物學(xué)家，他被稱(chēng)為DNA條形碼技術(shù)之父。這一概念認(rèn)為，就像在商店里掃描儀讀取條形碼那樣，地球上每種植物和動(dòng)物也都能通過(guò)快速地分析DNA中的一小段加以識(shí)別?！斑@種技術(shù)的使用將十分簡(jiǎn)單，每個(gè)人都能識(shí)別遇到的任何一種生物?！彼f(shuō)。只要把生物體的一小部分——皮、毛發(fā)、葉子等放到DNA條形碼掃描儀里，它就能識(shí)別出任何一種生物。赫伯特設(shè)想了這種裝置的許多用途：幫助航空公司識(shí)別與飛行器相撞的鳥(niǎo)類(lèi)；協(xié)助生物學(xué)家確定被解剖的青蛙最后吃的是什么東西；讓衛(wèi)生監(jiān)督人員在加工食品中發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)格的動(dòng)植物成分；讓每個(gè)人都能隨時(shí)學(xué)習(xí)周?chē)膭?dòng)植物知識(shí)。生命條形碼協(xié)會(huì)的執(zhí)行秘書(shū)戴維·欣德?tīng)栔赋?，DNA條形碼還可以加速發(fā)現(xiàn)新的物種。分類(lèi)學(xué)者已經(jīng)識(shí)別了大約200多萬(wàn)種的動(dòng)植物，而據(jù)估計(jì)，地球上共生存著1000多萬(wàn)種動(dòng)植物。欣德?tīng)栒J(rèn)為，使用DNA條形碼技術(shù)，科學(xué)家能夠找出那些在條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有的種類(lèi)，讓分類(lèi)學(xué)家解放出來(lái)去關(guān)注那些“全新的和激動(dòng)人心的事物”?？茖W(xué)家將在倫敦召開(kāi)生命條形碼協(xié)會(huì)的第一次國(guó)際會(huì)議。屆時(shí)，他們將討論DNA條形碼科學(xué)的進(jìn)展，以及為1000萬(wàn)個(gè)物種建立條形碼庫(kù)打開(kāi)國(guó)際合作的局面。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)將設(shè)置在美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院，向公眾開(kāi)放的DNA序列數(shù)據(jù)庫(kù)GenBank中。赫伯特和同事已經(jīng)在圭爾夫大學(xué)匯編了一個(gè)條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)。雙方正在進(jìn)行討論以確定這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)是否互補(bǔ)。為了讓條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)成為一種經(jīng)濟(jì)有效的工具，生命條形碼協(xié)會(huì)正集中研究在所有生物當(dāng)中都存在的一個(gè)基因——細(xì)胞色素氧化酶1（CO1，cytochromecoxidase1）的一部分。這部分DNA序列能夠區(qū)分出物種差異，其方式與超市利用條形