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DNA条码:COI基因给物种一张“身份证”

2011/11/26 来源:生物探索
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导读
黑白纹相间的条形码是我们再熟悉不过的了,在超市的收银台随处可见。8年前,生物学家也研发出他们自己的条形码,同样用于身份识别,但这种条形码并不是印在物品上,而是存在于所研究的动植物DNA中。

导读:黑白纹相间的条形码是我们再熟悉不过的了。在超市的收银台,收银员用扫描仪扫描商品上的条形码,无论你买的是牛奶还是番茄汤罐头,扫一下便知。8年前,生物学家研发出他们自己的条形码,同样用于身份识别,但这种条形码并不是印在物品上,而是存在于所研究的动植物DNA中。

DNA条形码是指生物体内能够代表该物种的,标准的、有足够变异的、易扩增且相对较短的DNA片段。在发现一种未知物种或者物种的一部分时,研究人员便描绘其组织的DNA条形码,而后与国际数据库内的其他条形码进行比对。如果与其中一个相匹配,研究人员便可确认这种物种的身份。

DNA条形码已经成为生态学研究的重要工具,不仅用于物种鉴定,同时也帮助生物学家进一步了解生态系统内发生的相互作用。

DNA条形编码,根据对一个统一的目的基因DNA序列的分析,把分析的结果储存到计算机里,一旦需要,即可把要分析的物种的目的基因DNA序列与预存的数据进行比对,达到物种鉴定的目的。

这种新检测法将注意力放在线粒体DNA上。与细胞核的DNA相比,线粒体DNA进化的更快。在两个种群停止杂交繁殖后,一些特殊的变化将会在线粒体DNA中积累起来,两个种群的该DNA将会出现差别,因此生物学工作者就能够分辨出两个很相近的生物是否是不同种。

为了让条形码数据库成为一种经济有效的工具,目前主要研究在所有生物当中都存在的一个基因———细胞色素氧化酶I(COI,cytochromecoxidaseI)基因的一部分。这部分DNA序列能够区分出物种差异,就像物种的“身份证”编号。

COI基因的约650个“字母”,构成了每一个物种的DNA条码。

测定COI基因也很简单,因为它只有几百个“字母”的长度。这对于现代测序仪器而言简直易如反掌。而且由于COI基因来自线粒体,它的拷贝数量更多(因为一个细胞只有一个细胞核,却有许多线粒体)。测定一次COI基因只需要数美元的费用。测出一份样本中的COI基因的序列之后,把它们与已经测定完成的序列相比较,就可以知道该样本是否属于某个已知物种,而不需要利用传统的分类学方法进行鉴定。

只要把生物体的一小部分———皮、毛发、叶子等放到DNA条形码扫描仪里,地球上每种植物和动物就能通过快速地分析DNA中的片段加以识别,就像在商店里扫描仪读取条形码那样。

我国将建立检疫性有害生物DNA条形码检测数据库

广东中山检验检疫局参与、由中国检验检疫科学研究院牵头申报的《检疫性有害生物DNA条形码检测数据库建设及应用》项目已被科技部列入国家“十二五”科技支撑计划。

整个项目通过对检疫性有害生物DNA条形码检测技术、标准、数据库与查询系统等关键技术研究以及综合示范,突破DNA条形码检测技术中不同类群、不同分类单元DNA条形码筛选与确认,DNA条形码检测与现有形态学和分子生物学检测技术的比对与验证等技术瓶颈,从而建立我国对外检疫性有害生物DNA条形码检测技术体系,形成DNA条形码检测技术标准体系。

PLoS ONE :DNA条形码技术有助贝类多样性研究

帘蛤科是海洋双壳贝类中物种数量最多的一个门类,命名的种类有500余种,其中许多种类具有重要经济价值。然而,由于种内和种间表型的多态性,一些帘蛤科贝类很难单靠形态特征来鉴定。近年来,人类活动带来的空前的生物多样性危机日益严重,为了准确评估生物多样性并进一步有效保护这些形态分类混乱的帘蛤贝类,亟需一种快速而且简单的方法来界定它们的种的界限。

 

科学家提出DNA物种识别新方法

近日首都师范大学生科院张爱兵教授在著名的进化、生态学国际期刊《分子生态学》(Molecular Ecology)上发表了DNA条形码研究新成果。

张教授将模糊数学理论引入到DNA条形码研究领域,提出了基于模糊成员关系与最小遗传距离的DNA物种识别新方法。他通过实例研究和超过5000次的计算机模拟,证明该方法明显优于常用的基于Bayesian理论的方法和基于NJ建树的方法,尤其能够降低DNA条形码识别中的假阳性错误。

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