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鉴定植物技术——DNA条形码研究进展

信息来源:中国科学报    发布日期:[2015-04-29 11:11:30]    编辑:系统管理员    点击:

  手持一个植物DNA条形码测定仪,即能迅速获知路边植物的准确名称和所归科、属等,这对于众多植物爱好者来说无疑是一个值得欢欣鼓舞的好消息。

  一些植物学家们目前正致力于植物DNA条形码的研究。他们认为,这样一个简便、快捷的仪器离我们并不太远。

  DNA条形码(DNAbarcode)是指生物体内能够代表该物种的DNA片段,具有标准、有足够变异、易扩增且相对较短等特点。植物DNA条形码的主要作用就是物种鉴定,尤其对一个区域内物种快速鉴定的作用很大。

  此外,据中科院华南植物园分子生态研究组组长葛学军介绍,对于昆虫的食性,如普食性昆虫还是专一食性昆虫,它们吃什么植物,以前很难进行准确定性,仅靠观察进行估计。目前,可以采用植物DNA条形码引物,从昆虫整体DNA中进行扩增,然后对目标片段进行序列测序、鉴定,从而了解昆虫的食物是什么。

  植物DNA条形码最早由加拿大皇家学会会员保罗·赫伯特等于2003年提出,如今已迅速成为生命科学和生物技术领域研究的前沿学科之一,被视为是对传统物种鉴定的一个非常有利的补充,尤其是对采用传统系统学方法难以鉴定的物种特别有用。例如,对于植物的幼苗、碎片、根系以及植物制成品(如茶饮料、中药)等非常有用,未来在生命科学、法医学、流行病学、医药、食品卫生安全等方面具有广阔的应用前景。

  中国的一些植物学家联手,试图依托中国西南野生生物种质资源库等已有积累,建立一个植物DNA条形码的原始数据库--条形码“大厦”。

  不过,复杂繁多的植物多样性,要以标准、统一的条形码为代表,是一项艰巨的任务,仅筛选基因条形码一项内容就不简单。

  日前,由中国科协主办,云南省科学技术协会、中科院昆明植物研究所、云南省植物学会承办,在于昆明举行的中国科协第62期新观点新学说学术沙龙--“植物DNA条形码前沿探讨”上,中科院昆明植物研究所院重点实验室副主任高连明表示,筛选基因条形码必须遵循三个基本准则:第一,通用性,即所用条形码在所有的生物类型中都能够扩增出来;第二,序列的可读性,测序后得出的序列质量要好,既要扩增,还能够测序;第三,物种的分辨率,所用条形码必须要有一定的物种分辨率,能够把物种分开。

  植物的进化伴随着杂交和多倍化,多倍化即染色体数目加倍现象,由此形成一系列的变化。在这种情况下,研究人员尝试以叶绿体基因代表母系、核基因代表双亲,由此一组基因做完,不仅可以把物种鉴定清楚,还有助于弄清该物种是否是杂交来源。中国植物条形码委员会副主任、中国科学院植物研究所系统与进化植物学国家重点实验室主任汪小全表示:“在将来,可能就是以叶绿体基因做主码,这样很容易鉴定到科属和常见的、孤立的物种。”

  未来植物DNA条形码测定仪的应用正是基于这个条形码“大厦”。软件和网站构建出“大厦”的筋骨,除了要有DNA材料为填充,还必须要有规范的凭证标本内容,而且凭证标本还要有对应的地理信息(GIS),即标本采集地等信息。

  国际生命条形码委员会中国代表、中科院昆明植物研究所所长李德铢指出,DNA条形码可以解决很多问题,但并不能包打天下。DNA条形码的发展必须是在分类学家的指导下,或者依托分类学家去开展,才能建起一个可靠的数据库。

 
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