基于DNA条形码的水生昆虫物种鉴定研究
DNA条形码技术的研究进展及其应用
第32卷第6期水生生物学报Vo.l 32,No .62008年11月AC TA HYDROBI OL OGI C A SI N I C ANov .,2008收稿日期:2006212212;修订日期:2007211209通讯作者:何舜平,E 2m ai:l cl ad@i hb.ac .cn综述DO I 号:1013724/SP 1J 1000012008160916DNA 条形码技术的研究进展及其应用彭居俐1,2王绪桢1 何舜平1(11中国科学院水生生物研究所,武汉 430072;21中国科学院研究生院,北京 100039)THE PROGRE SS AND APPL I CAT I ON OF DNA BARCODINGPENG Ju 2Li 1,2,WANG Xu 2Zhen 1and HE Shun 2P i ng1(11Instit u te o f Hydro bi olo gy ,Ch i neseAc ade my o f Sciences ,Wuhan 430072;21Gradua teScho ol o f the Ch i nes eAc ad e my o f Sci ences ,Beijin g 100039)关键词:D NA 条形码技术;分类学;物种鉴定K ey words :D NA Barcod i ng ;Taxono my ;Speci es identifi catio n中图分类号:Q 233 文献标识码:A 文章编号:100023207(2008)0620916204 D NA 条形码技术(D NA Barcod i ng)是通过对一个标准目的基因的D NA 序列进行分析从而进行物种鉴定的技术。
这个概念的原理与零售业中对商品进行辨认的商品条形码是一样的。
简单地说,D NA 条形码技术的关键就是对一个或一些相关基因进行大范围的扫描,进而来鉴定某个未知的物种或者发现新种[1)3]。
中国襀翅目昆虫DNA条形码技术研究
表 ２ 中国翅目 ＤＮＡ条形码的碱基成分 Ｔａｂｌｅ２ ＮｕｃｌｅｏｔｉｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅＤＮＡ ｂａｒｃｏｄｅｓｅｑｕｅｎｃｅｓｏｆＣｈｉｎｅｓｅＰｌｅｃｏｐｔｅｒａ
序列名称
Ｔ／％
Ｃ／％
Hale Waihona Puke Ａ／％Ｇ／％（Ａ＋Ｔ）／％
ＫＣ８９４９４４＿Ｋａｍｉｍｕｒｉａ＿ｗａｎｇｉ ＮＣ＿０２８０７６＿Ｋａｍｉｍｕｒｉａ＿ｃｈｕｎｇｎａｎｓｈａｎａ ＭＫ１３２３９３＿Ｎｅｍｏｕｒａ＿ｓｅｃｕｒｉｇｅｒａ ＮＣ＿０４４７４９＿Ａｍｐｈｉｎｅｍｕｒａ＿ｙａｏ ＮＣ＿０３８１６７＿Ｉｓｏｐｅｒｌａ＿ｅｘｉｍｉａ ＸＪＤＱＤ１９６－１８＿Ｉｓｏｐｅｒｌａ＿ｌｕｎｉｇｅｒａ ＸＪＤＱＤ１３５－１８＿Ｓｋｗａｌａ＿ｃｏｍｐａｃｔａ ＭＫ１３２４５５＿Ｉｎｄｏｎｅｍｏｕｒａ＿ｓｃａｌｐｒａｔａ ＮＣ＿０４４７２０＿Ｍｅｓｏｎｅｍｏｕｒａ＿ｔｒｉｔａｅｎｉａ ＮＣ＿０４４７５５＿Ｓｐｈａｅｒｏｎｅｍｏｕｒａ＿ｈａｍｉｓｔｙｌａ ＮＣ＿０４４７５０＿Ｉｎｄｏｎｅｍｏｕｒａ＿ｊａｃｏｂｓｏｎｉ ＮＣ＿０３４９３９＿Ｎｅｍｏｕｒａ＿ｎａｎｋｉｎｅｎｓｉｓ ＮＣ＿０４４７５４＿Ｓｐｈａｅｒｏｎｅｍｏｕｒａ＿ｇｒａｎｄｉｃａｕｄａ ＸＪＤＱＤ１０６－１８＿Ａｇｎｅｔｉｎａ＿ｂｒｅｖｉｐｅｎｎｉｓ ＮＣ＿０３４６６１＿Ｃａｐｎｉａ＿ｚｉｊｉｎｓｈａｎａ ＮＣ＿０３８１８９＿Ｓｏｌｉｐｅｒｌａ＿ｗａｎｇｌａｎｇａ ＮＣ＿０３４８０９＿Ｓｔｙｌｏｐｅｒｌａ＿ｓｐｉｎｉｃｅｒｃｉａ ＮＣ＿０３７７５４＿Ｓｕｗａｌｌｉａ＿ｔｅｌｅｃｋｏｊｅｎｓｉｓ ＸＪＤＱＤ１９３－１８＿Ｈａｐｌｏｐｅｒｌａ＿ｕｓｓｕｒｉｃａ ＭＧ６７７９４２＿Ｃａｒｏｐｅｒｌａ＿ｓｉｖｅｃｉ ＫＹ３０４４９７＿Ｒｈｏｐａｌｏｐｓｏｌｅ＿ｄｕｙｕｚｈｏｕｉ ＫＹ３０４４９９．１＿Ｒｈｏｐａｌｏｐｓｏｌｅ＿ｓｉｎｅｎｓｉｓ ＫＹ３０４５０３＿Ｒｈｏｐａｌｏｐｓｏｌｅ＿ｌｏｎｇｉｓｐｉｎａ ＫＣ９５２０２６＿Ｃｒｙｐｔｏｐｅｒｌａ＿ｓｔｉｌｉｆｅｒａ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｃｕｉｈｕａｓｈａｎａ＿１．１３ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｃｕｉｈｕａｓｈａｎａ＿１．１５ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｃｕｉｈｕａｓｈａｎａ＿１．２４ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｃｕｉｈｕａｓｈａｎａ＿２．２１ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｃｕｉｈｕａｓｈａｎａ＿２．１５ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｃｕｉｈｕａｓｈａｎａ＿４．１３ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｃｕｉｈｕａｓｈａｎａ＿４．２４ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｃｕｉｈｕａｓｈａｎａ＿４．１５ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｃｕｉｈｕａｓｈａｎａ＿２．１１ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｃｕｉｈｕａｓｈａｎａ＿２．２２ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｃｕｉｈｕａｓｈａｎａ＿３．１１ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｃｕｉｈｕａｓｈａｎａ＿３．１２ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｃｕｉｈｕａｓｈａｎａ＿３．１５ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ＿５．２２ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ＿５．２３ Ｐａｒａｌｅｕｃｔｒａ＿ｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ＿６．２２ ＫＭ２１６８２６＿Ｓｗｅｌｔｓａ＿ｌｏｎｇｉｓｔｙｌａ ＫＭ１９９６８５＿Ａｃｒｏｎｅｕｒｉａ＿ｈａｉｎａｎａ 平均值
双壳贝类DNA分类：贻贝科和牡蛎科DNA条形码及栉江珧隐存种研究
双壳贝类DNA分类：贻贝科和牡蛎科DNA条形码及栉江珧隐存种研究如何准确地界定种和鉴定种对生物学家们来讲仍然是个难题。
尽管已经提出许多界定种的方法，尤其是基于DNA的方法，但在实际应用中仍存在很大困难。
近年来提出的DNA条形码技术由于能快速鉴别大量样品而迅速成为生物多样性研究的热点，但是其作为种界定工具的有效性却备受质疑。
相反，基于多种不同来源标记的整合性种界定方法正逐渐成为种界定的有力工具。
海洋双壳贝类虽然是海洋中一个多样性极丰富的门类，但由于多数种类研究不足以及研究手段的限制，其多样性很可能被低估。
本论文中，我们验证了DNA 条形码技术在两种双壳贝类（贻贝科和牡蛎科）种类鉴定中的应用，以及整合性分类方法在海洋隐存种（栉江珧）发现中的应用，为研究海洋物种分类、多样性保护和演化等问题提供借鉴。
1.基于线粒体COI的贻贝科DNA条形码的研究本研究首次验证了DNA条形码技术在贻贝科中的应用性。
通过线粒体COI（mtCOI）和16S rDNA片段对贻贝科11种52个样品进行DNA条形码分析。
通过构建mtCOI和16S rDNA K2P邻接树，发现基本上所有种均可形成各自独立的单系。
种内和种间K2P（Kimura’s2-parameter）遗传距离计算结果显示，除个别种和个体外，其种间距离一般高达20%以上，远远大于其种内遗传差异。
同时在紫贻贝、凸壳肌蛤和曲线索贻贝中检测到线粒体异质性现象。
结果说明，基于mtCOI的DNA条形码技术在贻贝科物种的鉴定中具有可行性；然而由于线粒体双单亲遗传模式和线粒体异质性现象的存在，应用DNA条形码进行贻贝科种类鉴定时要分外谨慎。
2.基于系统发生和距离法的牡蛎科DNA条形码研究牡蛎科牡蛎是一类形态极多变而且分布较广泛的生物类群，其分类和发生关系长期以来一直困扰着分类学家和系统发生学家。
本研究首次利用公共数据库的DNA序列（mtCOI和16S rDNA），通过基于距离法的DNA条形码技术和系统发生方法，对牡蛎科种类进行了鉴定分析。
DNA条形码技术在生物物种鉴定中的应用
DNA条形码技术在生物物种鉴定中的应用生命体的遗传物质DNA（脱氧核糖核酸）是确定物种、种群和个体身份的最重要特征之一。
DNA条形码技术是在基因组学研究领域中出现的一种新的技术，通过对物种的特定区域进行DNA测序来鉴定生物的物种信息。
DNA条形码技术可以在不同生物物种之间进行差异的比较，以快速、准确和可靠的方式进行物种鉴定。
DNA条形码技术在生物物种鉴定中的应用越来越广泛，被广泛应用于生态学、环境科学、保护生物学、药物研发以及食品安全等领域。
DNA条形码技术的基本原理是将物种的特定区域序列进行测序，并对这些序列进行独特性评估。
这些物种特定区域序列在不同物种之间存在差异，可以帮助鉴别不同的生物物种。
在DNA条形码技术中，生物学家通常选择某些基因（如线粒体COI 基因）作为条形码区域。
这些区域通常容易在不同物种之间产生差异，从而在不同生物物种中进行种群和个体身份鉴定以及物种识别工作。
DNA条形码技术主要的应用领域为生物物种鉴定。
通过对物种的分类和鉴定保护物种，减少非法野生动物交易、预防植物病害以及维护生态环境，都可使用该技术区别。
在保护生物多样性方面，DNA条形码技术对于进口非法野生动物交易的打击也发挥着很大作用。
此外，它还可用于识别食物中存在的某些物种，以增加食品安全监管的可靠性。
DNA条形码技术还可以用于药物研发领域，例如制造合成生物物质，以及对药物有效性和安全性进行检测。
DNA条形码技术是物种鉴定和保护生物多样性的有效方法。
它是快速鉴别生物物种的一种可靠、准确、高通量和低成本的方法。
DNA条形码技术在生物物种鉴定中的优点是非常多的。
基于DNA条形码技术的物种鉴定方法可以在极短的时间内进行大规模物种鉴定，从而节省时间和成本。
因此，对于生态学、进化生物学和生物多样性研究等领域的研究人员来说，这是一个高效的鉴定方法。
然而，DNA条形码技术也存在不少的局限性。
DNA条形码技术只能提供物种的分类和鉴定，而无法阐明其生命历程和生态环境等方面的信息，因此有时难以识别其他形似的生物或进行物种内部的亚群体分辨。
基于DNA条形码技术的鱼类物种鉴定
基于DNA条形码技术的鱼类物种鉴定一、DNA条形码技术简介DNA条形码技术是指使用DNA序列作为生物种类鉴定的一种方法，通过对生物基因组中保守的基因区域进行PCR扩增，将DNA序列转化为数字化的条形码序列，从而实现对不同物种进行鉴定的技术。
二、DNA条形码技术在鱼类物种鉴定中的应用鱼类是一类重要的水生生物，其中含有数以千计的不同物种。
传统的鱼类物种鉴定通常通过形态学、生态学等手段进行鉴定。
但是这些方法存在着一定的局限性，因为同一物种在不同生长阶段、生长环境和物种群体之间存在着显著的形态变异。
而DNA条形码技术在鱼类物种鉴定中的应用为克服这些局限性提供了新的途径。
DNA条形码技术可以在鱼类种群中确定遗传标记，通过对不同物种DNA序列的差异进行分析，可以快速准确地进行鉴定。
此外，DNA条形码技术还可以鉴定从鱼类组织样本、食品中提取的DNA，为鱼类种质资源保护、海产品贸易等方面提供了技术手段。
三、鱼类物种鉴定中的实践应用DNA条形码技术在鱼类物种鉴定中的应用已经得到了广泛的实践。
例如，在中国，对崖州湾、琼东南沿海海域和福建沿海地区的多个鱼类群体进行了DNA条形码分析，成功鉴定了大量物种，进一步丰富了鱼类资源数据库。
此外，在欧美等地区，也已经使用DNA条形码技术对许多鱼类进行了鉴定，例如北极鱼类、白鱼类、小丑鱼类等等。
总之，DNA条形码技术在鱼类物种鉴定中的应用已经得到了广泛的实践，并且还在不断发展与提高。
随着技术的不断进步，相信DNA条形码技术在鱼类物种鉴定中的应用将会越来越广泛，发挥出越来越多的作用，对促进鱼类资源保护和开发利用等方面将会产生重要的影响。
DNA条形编码技术在昆虫学中的应用
DNA条形编码技术在昆虫学中的应用摘要：DNA条形编码技术是分子生物学领域出现的一项新技术，其本质是一段含有生物信息的DNA片段，通过对这段基因片段的分析来实现对生物物种准确且快速的鉴定。
本文主要针对DNA条形编码技术的产生、发展以及其在昆虫学中的基础研究与实践应用等方面进行综述。
关键字：DNA条形码；昆虫学；应用Abstract:DNA barcoding is a new technology in the field of biological taxonomy. Its essence is a piece of DNA fragment containing biological information. It is a quick and accurate way to identify species by using the gene fragment. This article mainly aims at the production and development of DNA barcoding. Some aspects of insect taxonomy of basic research and practical application will be summarized as well. Key words:DNA barcoding;entomology;application前言所有生物学研究的基础之一就是物种的准确鉴定。
昆虫作为世界上物种数量最多的类群，其在分类上存在大量争议，虽已有达170多万个物种已被命名[1]，目前尚有存在着大量种类有待我们去发现、描述和命名，因此其分类任务复杂而艰巨。
近几年，随着分子生物学技术的飞速发展，DNA条形编码技术的应运而生，它的提出实现了分类学上的一次质的飞跃，其本身具有简便、准确快速、易操作等优点使其被广泛应用在物种的分类工作中[2]。
基于线粒体COI的DNA条形码在对虾科种类鉴定中的研究
基于线粒体COI的DNA条形码在对虾科种类鉴定中的研究摘要：对虾科(Penaeidae)包含有26个属，约有200多种对虾，由于同属内的对虾在形态上非常相似，只呈现细微的差别，因此使得只基于形态学对对虾科物种的鉴别非常困难。
为确定DNA条形码技术在对虾科物种鉴别的可行性，在本研究中，我们采用线粒体细胞色素c氧化酶亚基I （COI）基因研究了32种对虾的核苷酸组成、对虾种间及种内遗传距离，用邻接法( Neighbor-joining) 构建32种对虾COI基因序列系统发生树。
结果表明，对虾COI基因组成偏倚明显，A+T含量（61.5%）显著高于G+C（38.5%）。
基于Kimura 双参数模型计算, 32个物种的种内平均遗传距离为0.003, 种间平均遗传距离(0.468)是种内遗传距离的156倍，符合H e b e r t提出的种间遗传距离大于或等于10倍种内遗传距离的标准。
在系统进化树中，32种对虾中有30种对虾都以都以较高的置信度聚合成独立的分支。
可见，线粒体COI基因作为对虾科DNA条形码在物种的鉴别上具有很好的应用性，可以作为形态学分类系统的必要补充和佐证。
关键词：DNA条形码；COI基因；对虾鉴别中图分类号：Q 785；S 917.4 文献标识码：ADNA条形码技术是一种利用一小段DNA序列来识别物种和发现新物种的有效工具[1][2][3]。
但是，随着这项技术的使用，DNA条形码技术也引起了较多的争议并且它本身的一些缺陷也逐渐被发现[4][5]。
尽管如此，DNA条形码技术仍有效地应用于鉴别和发现物种[6]、探究物种多样性[7]、鉴别亲缘关系近的物种[1]以及发现隐种[8]。
对虾隶属于节肢动物门（Arthropoda)、甲壳纲（Crustacea）、十足目（Decapoda）、游泳亚目（Natantia）、对虾科(Penaeidae)。
在1993年出版的《现生甲壳动物亚门最新分类系统》中被分为26个属，共约200多种[9][10]。
基于DNA条形码技术的动物分类学研究
基于DNA条形码技术的动物分类学研究DNA条形码技术，是利用生物体细胞内某些特定区域高度可变的DNA序列，作为识别物种的标志，来实现物种鉴定和分类研究的一种分子生物学技术。
近年来，这项技术在动物分类学领域取得了巨大的进展，并被广泛应用于动物物种鉴定、分类、进化和生态研究等多个方面，成为一个热门的研究领域。
本文将重点介绍基于DNA条形码技术的动物分类学研究的原理、方法和应用。
一、DNA条形码技术的原理DNA条形码技术基于基因的现象，包括遗传多样性和物种特异性，可以将一个物种的DNA序列鉴定和区分出来。
这部分DNA区域被称为“条形码”，可以进行从个体、种属到群落水平的物种鉴定。
一般来说，DNA条形码采用线粒体COI基因、Y染色体haplogroup、核基因ITS等作为末端的标记序列，这些序列都具有很好的整体审稿性、随机性、变异性和物种特异性。
二、DNA条形码技术的方法DNA条形码的提取和测序是DNA条形码技术的两个核心步骤。
提取DNA的方法多种多样，可以从组织、筒子、口器、粪便、水等样品中提取DNA，常规使用的提取方法有琼脂糖磁珠法和酚-氯仿法等。
DNA测序的技术也非常多样，包括Sanger法、高通量测序和单分子测序等。
随着DNA测序技术的不断发展和普及，高通量测序和单分子测序成为了DNA条形码技术中常用的测序方法。
三、DNA条形码技术的应用DNA条形码技术已经成为现代动物分类学研究中一个不可或缺的工具，具有广泛应用前景。
1、物种鉴定。
DNA条形码技术可以在分子水平上从物种的DNA序列中识别和鉴定物种，尤其在田野和野外研究中，可以通过样品DNA的形态、大小、颜色等信息来快速识别物种。
同时，DNA条形码技术还可以对物种进化和生态方面作出推断，从而了解研究对象的起源、适应性和生存状态。
2、动物系统发育重构。
DNA条形码技术可以通过分析多个物种线粒体COI 基因的序列变异情况，对物种的系统发育关系作出推断。
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基于DNA条形码的水生昆虫物种鉴定研究
随着生物多样性的逐步被重视，物种鉴定成为了一个备受关注的领域。
水生昆
虫是水生生态系统中至关重要的物种，但由于它们的外形和生态特征有相当的相似性，传统的形态学鉴定方法已经无法满足需求，因此DNA条形码技术被引入到这
个领域。
本文将探讨基于DNA条形码的水生昆虫物种鉴定研究。
一、DNA条形码技术的原理
DNA条形码技术是一种基于PCR扩增的分子鉴定方法，它利用生物物种在线
粒体DNA或核DNA的某些区域上高度保守的序列，在保守的区域上引物扩增，
以此实现对生物物种特定DNA序列的快速鉴定。
由于不同物种DNA序列在条形
码区域上存在巨大的差异，这种方法被广泛应用于物种鉴定中。
二、水生昆虫的DNA条形码鉴定
由于水生昆虫物种数量众多，传统的形态学鉴定方式需要费时费力，而且容易
出现识别错误的情况，因此越来越多的研究者开始采用DNA条形码技术进行鉴定。
目前，已经有许多水生昆虫不同种类的甲壳动物、原足类、蜉蝣和水丝蚓等物种在相应的DNA条形码区域上进行研究。
三、DNA条形码技术在水生昆虫鉴定中的应用
在水生昆虫的DNA条形码鉴定研究中，许多研究者使用线粒体COI基因的片
段（约650个碱基对）作为其标准条形码区域。
例如，有研究者通过对中国大陆河南省太行山脉区的24种蜉蝣、15种水丝蚓进行DNA条形码鉴定，结果显示，此
方法可较好地区分不同水生昆虫物种。
此外，还有研究者使用线粒体16S rRNA基因、核ITS、CYTB、ND1等高度
可变的序列作为鉴定区域，这种方法在物种鉴定中也取得了不错的结果。
四、DNA条形码技术存在的问题和发展方向
在实际应用中，DNA条形码技术仍然存在一些问题。
首先，条形码的选择需要更加合理，针对不同物种选择不同的条形码；其次，当前比较成熟的DNA条形码鉴定技术不能直接应用于卵期和幼期昆虫，这个问题也需要通过持续的研究来解决。
此外，常见的PCR扩增和Sanger测序技术的时间和费用成本较高，难以符合大规模鉴定的需求，因此，如果有更快且经济的测序技术产生，就有可能解决这一问题。
未来，DNA条形码技术还有很大的发展前景，比如应用于样本库污染检测、物种组成分析，以及基于多种DNA序列联合进行鉴定等方面。
同时，也需要加强这种方法的“标准化”，建立更加完善的数据库，并为更广泛的物种提供可靠性和准确性较高的物种鉴定方法。
五、结语
可以看出，基于DNA条形码的水生昆虫物种鉴定研究领域正在快速发展，我们相信在科学家的不断努力下，DNA条形码技术一定可以为物种鉴定提供更加准确、高效的方法，为生物多样性保护和研究做出积极的贡献。