DNA 条形码在鲱形目鱼类物种鉴定和系统进化分析中的应用

采用PCR特异性扩增获得中国近海鲱形目(Clupeiformes)2科6属7种的48条线粒体COI基因序列,结合从Gen Bank筛选出的4科40属83种的COI基因序列225条,对鲱形目鱼类的COI条形码基因特征、种内与种间遗传距离及其分子系统进化关系进行了分析,探索了DNA条形码技术在辅助鱼类物种鉴定和分类中的适应性。结果表明,4科41属90种273条COI基因序列的平均碱基组成为T:28.3%、C:28.3%、A:24.2%、G:19.2%,碱基组成表现出明显偏倚性。鲱形目鱼类种间的平均遗传距离为0.131,种内平均遗传距离为0.003,种间距离为种内距离的41倍;系统学分析结果显示,97.8%的鱼类在系统进化树上均为单系。可见,鲱形目鱼类DNA条形码符合物种鉴定的要求,且基于COI基因所建的NJ树对物种分类具有较为准确的辨识力。系统进化分析结果表明,COI基因不仅能够解决低阶分类单元的系统进化关系,对于高阶分类单元的系统分析研究结果也有一定参考价值。     

线粒体COI基因条形码在鲿科鱼类物种鉴定中的应用

为了探讨线粒体COI基因作为DNA条形码在中国鲿科(Bagridae)鱼类物种鉴定中的有效性,以及系统发育中的适用性,本研究对4属11种鲿科鱼类进行PCR扩增,获得48条线粒体COI基因序列,同时从Gen Bank筛选获得8种鲿科鱼类的12条COI基因序列进行分析。19种鲿科鱼类的COI基因序列特征显示:长度为674 bp的COI序列片段平均碱基组成为24.82%A,30.44%T,27.10%C和17.64%G,碱基组成呈现明显的AT偏倚性(55.26%),具有硬骨鱼类的线粒体COI基因的碱基组成的典型特征。核苷酸位点中有变异位点226个,简约信息位点195个,单一信息位点31个,转换颠换比为3.35。19种鲿科鱼类的种内、种间和属间平均遗传距离分别为0.0041、0.1136和0.1268,种间遗传距离平均为种内遗传距离的27.7倍。在本研究中,鲿科鱼类所有的物种均形成单系,在物种鉴别上与形态学分类结果基本一致,然而鲿科的4个属中只有鱯属形成单系,黄颡鱼属、属和拟鲿属均未形成单系,其进化地位需要进一步研究。线粒体COI基因作为条形码可有效对鲿科鱼类进行物种鉴定,也为鲿科的系统发育提供了参考。     

山东近海习见鱼类DNA条形码及其电子芯片分析

从GenBank下载到13目50科73属77种山东近海鱼类的线粒体细胞色素c氧化酶I(CO I)序列,通过分析其遗传距离及系统进化,并基于CO I序列筛选物种特异性探针来分析DNA芯片技术在进行物种鉴定时的可行性。结果表明,在CO I基因DNA条形码的分析中,77种鱼类的种间遗传距离(平均0.117)明显大于种内遗传距离(平均0.0034),且每个物种的不同个体在进化树上都能聚在一起,提示DNA条形码能全部区分77个物种;根据CO I基因设计的用于芯片的特异性探针中,77个物种最终有64个可以筛选出物种特异性探针,占总物种数的83.1%,本研究旨在为山东近海鱼类物种鉴定提供了技术支持。     

中国近海习见头足类DNA条形码及其分子系统进化

应用DNA条形码通用引物扩增了11种中国近海习见头足类(Cephalopoda)共计97个个体的线粒体细胞色素C氧化酶亚基I(Cytochrome Coxidase I,COI)基因片段,与GenBank收录的19种95条头足类同源序列进行比对.结果表明,头足类COI基因存在碱基插人缺失现象,杜氏枪乌贼(Uroteuthis duvauceli)插人缺失位点数多达33个;碱基组成偏倚明显,A+T含量(66.70%)显著高子G+C(33.30%)含量.基于Kimura双参数模型计算,29个物种的种内平均遗传距离为0.0072,种间平均遗传距离(0.20-2 4)是种内遗传距离的28.11倍.针对剑尖枪乌贼(Loligo edulis,Uroteuthis edulis,Photololigo edulis)分类和命名的分歧,DNA条形码分类结果显示,该物种与枪乌贼属(Loligo)和尾枪乌贼属(Uroteuthis)的COI基因同源性较低,不支持将其划归到Lolig.或Uroteuthis.近爱尔斗蛸属(Pareledone)6个代表物种的种间遗传距离较小(0.0120-0.0385),对于此类变异程度较低的物种,DNA条形码仍可准确区分,但其种间遗传距离的阈值尚待深人探讨.系统发育树的聚类分析结果表明,COI基因在种、属水平的分类鉴定及其系统进化关系与传统方法所得结果一致性较高,分别为100%,91.67%;科、目水平的一致性略低,分别为80%和66.67%.可见,线粒体COI基因作为头足类DNA条形码在物种鉴定中适用性较高,亦适用于种属水平的系统进化分析,是形态学分类系统的必要补充和佐证.     

南极鱼类DNA条形码及分子系统进化研究

本文采用COI基因兼并引物对15种36个南极鱼类DNA进行扩增测序,并结合Gen Bank已有序列进行联配分析,对南极鱼2科22属43种共97条COI基因片段(539 bp)进行序列比较和系统发生关系研究,探索了DNA条形码技术在辅助鱼类物种鉴定和分类中的适应性与可行性。结果分析表明,43种南极鱼科和鳄冰鱼科的鱼类COI基因的平均碱基组成为T:31.9%、G:18.3%、A:22.2%和C:27.6%,具有明显的碱基偏倚性。南极鱼类的种间平均距离为0.157,种内平均遗传距离为0.002,种间平均遗传距离是种内平均距离的79倍;系统分析结果显示,除南极小带腭鱼(Cryodraco antarcticus)和罗斯海小带腭鱼(Cryodraco atkinsoni)外,其余的鱼类皆能够形成独立的分支,且与形态学分支一致。由此可见,DNA条形码对南极鱼亚目鳄冰鱼科和南极鱼科鱼类能够进行有效的物种鉴定,基于COI基因所建的NJ(neighbor-joining)树对物种分类具有较为准确的辨识力。系统发生关系表明,DNA条形码可以对除南极小带腭鱼(Cryodraco antarcticus)和罗斯海小带腭鱼(Cryodraco atkinsoni)外的南极鱼物种进行鉴定,不仅可以作为形态学的辅助手段为南极鱼分类系统的必要补充和佐证,并且可以用于探讨南极鱼类近缘种的系统发育关系。     

鲹科鱼类DNA条形码分类系统

为了验证 DNA 条形码在鲹科(Carangidae)鱼类物种鉴定和系统分类中的适用性, 本研究自测 6 属 7 种 17 条序列, 同时筛选了 BOLD 数据库中的有效序列, 共获得 25 属 95 种 273 条鲹科鱼类 DNA 条形码序列, 通过 BLAST 比对、遗传距离和系统关系树, 构建了鲹科鱼类的 DNA 条形码分类系统。结果表明: (1)鲹科鱼类属间、种间、属内种间和种内三级分类单元遗传距离的平均水平分别为 0.186、0.169、0.090 和 0.008, 种间平均遗传距离是种内平均遗传距离的 21 倍, 可见 DNA 条形码适用于鲹科鱼类分类鉴定; (2)运用 DNA 条形码技术可以识别出形态鉴定有误的物种, 表明 DNA 条形码可以弥补传统形态学鉴定的局限性, 可对鲹科鱼类形态学分类结果进行精准修正; (3)鲹科鱼类 DNA 条形码分析表明, BOLD 数据库中仍存在一定的“同种异名”和“异种同名”现象, 建议使用该数据库信息时应严格评估信息的准确性; (4)鲹科鱼类系统发生关系研究对物种的分类地位提出了新的见解, 即拟鲳鲹 (Parona signata)和镰鳍波线鲹(Lichia amia)亲缘关系较近, 支持将二者均归为鲳鲹亚科(Trachinotinae)。本研究旨在为丰富鲹科鱼类 DNA 条形码数据, 完善鲹科 DNA 条形码分类系统, 并为鲹科鱼类物种鉴定和系统分类提供分子证据。     

鳅科鱼类DNA条形码分析及泥鳅和大鳞副泥鳅的分子鉴定

采集了23种鳅科鱼类89尾个体的线粒体COI基因5端序列,分析了碱基组成以及不同鳅科鱼类之间的种间遗传距离和种内遗传距离。结果显示,鳅科鱼类的种间遗传距离显著大于种内遗传距离,表明以COI作为鳅科鱼类DNA条形码进行品种鉴定具有一定的可行性。在建立鳅科鱼类DNA条形码的基础上,设计了主要物种泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)和大鳞副泥鳅(Paramisgurnus dabryanus)特异性引物,结果显示,该引物具有较高的特异性和灵敏度,能够实现对泥鳅、大鳞副泥鳅及其混合样品的物种鉴定。     

基于线粒体COI序列的DNA条形码在中国海口足类物种鉴定中的应用分析

中国海口足类动物区系具有丰富的物种多样性,是我国海洋底栖生物中的重要经济类群。口足类的属内种间鉴别特征有的极为相似,仅依靠传统的形态分类方法很难对近缘种和疑难种进行准确的鉴定。DNA条形码技术可以弥补传统形态学鉴定的某些局限,为物种鉴定提供了有效的工具。该研究探讨了利用线粒体COI序列对中国海口足类进行物种鉴定的可行性,共获得口足目4总科6科24属38个种的204条线粒体COI序列,与Gen Bank收录的14种42条口足类同源序列进行比对,结果显示口足类COI基因不存在碱基插入缺失现象,碱基组成偏倚明显,A+T含量(63.5%)显著高于G+C含量(36.5%)。基于Kimura双参数模型计算遗传距离,结果显示遗传距离随着分类阶元的增高而增大。同物种种内个体间的遗传距离变化范围在0%~3.91%,平均值为0.76%。同属内各物种间的遗传距离变化范围为6.55%~18.99%,平均值为12.91%。同科内不同属间的遗传距离变化范围为9.16%~23.32%,平均值为16.89%。不同科间的遗传距离变化范围为16.52%~26.6%,平均值为21.31%。由此可见,口足类COI基因的种间和种内遗传距离存在明显的间隙。基于COI序列构建的口足类邻接关系树显示所有包含大于1个个体的物种均可形成单系群,且节点支持率均为100%。本研究证明了COI序列作为DNA条形码标准基因在口足类物种鉴定中的有效性。此外,研究发现中国沿海分布的口虾蛄可能至少存在两个隐存种,实证了基于COI序列的DNA条形码技术能够用于口虾蛄隐存多样性的探究。     

基于线粒体COI基因序列的亚东鲑DNA条形码研究

以亚东鲑为研究对象,测定分析了线粒体COI基因638bp碱基序列,探讨了该基因作为DNA条形码在鲑科三种鱼类(亚东鲑、大西洋鲑和红点鲑)鉴定方面的可行性和有效性。亚东鲑33个个体共享1种单倍型。利用Kimura-2模型分析得到亚东鲑与大西洋鲑遗传距离最小,为0.079;大西洋鲑与红点鲑遗传距离最大,为0.141;亚东鲑与红点鲑遗传距离为0.120。基于COI基因片段序列构建的NJ显示,亚东鲑和大西洋鲑首先聚到一起,然后再与红点鲑相聚。结果表明COI基因片段作为三种鱼类DNA条形码进行分类鉴定具有一定可行性。     

基于线粒体COI的DNA条形码在对虾科种类鉴定中的研究

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Hebert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。     

一种鱼类DNA的简便提取方法

比较了鱼类ＤＮＡ提取的２种方法。ＤＮｅａｓｙ Ｔｉｓｓｕｅ Ｋｉｔ抽提法所用材料少、ＤＮＡ得率高、简便，尤其适用于小型鱼类，抽提一般鱼类的组织用量只须２５ｍｇ。     

鳀科(Engraulidae)鱼类DNA条形码电子芯片研究

本研究将基于线粒体COⅠ部分序列的DNA条形码和DNA芯片技术相结合,以鳀科11属30种鱼类为研究对象,在比对分析其DNA条形码序列的基础上,利用软件Oligo Array 2.1筛选探针,经OligoCalc优化探针,去除易形成发夹(Hairpin)、茎环(Stem-loop)及自身二聚体结构(Homodimers)的探针,再利用Oligo heat map对探针与靶标序列进行虚拟杂交,共有14个物种的24条探针能与靶标序列特异性结合.利用DNA条形码芯片技术能将14个物种鉴定到种,虽然物种识别能力仅占总物种数的46.7％,但鉴定准确率可达100％.因此,基于COⅠ基因的DNA芯片技术对鳀科鱼类物种鉴定有一定的实用价值,但该技术对物种的识别能力尚有较大提升空间,通过筛选和优化得到高质量的分子探针则是突破该项技术的关键.     

DNA分子标记技术概述

综述了DNA分子标记技术的类型及代表性分子标记技术的基本原理和优缺点,对常用分子标记技术进行了对比,并对其发展趋势进行了展望。     

DNA条形码在渔业生物多样性保护中的应用

生物多样性与人类存亡休戚相关,保护生物多样性是实现人类社会可持续发展的基础。本文立足我国渔业生物多样性现状,针对我国渔业生物过度开发和保护不足等难题,提出了通过开展渔业生物DNA条形码研究来推动我国渔业生物多样性学科发展的思路,详细阐述了DNA条形码在渔业生物资源可持续开发、物种分类鉴定、生物多样性监测、外来物种评价、水产品市场监管、渔业信息化等多个领域的应用现状,进一步展望了DNA条形码可以成为渔业生物区系研究、水域生态研究、电子分类技术以及宏DNA条形码新技术等多个方面的研究热点,呼吁扎实推进我国渔业生物DNA条形码数据库和信息化平台的建设和共享。     

基因组微卫星DNA位点的分离方法及其在水产动物中的应用

微卫星 DNA 是分布于基因组的1～6个碱基组成的串联重复序列,或简单序列重复。微卫星 DNA 具有多态性高、数量丰富、共显性遗传和分析简单等特点,应用越来越广泛,已成为最受青睐的分子标记之一。微卫星分子标记的获得首次必须从实验生物中分离。分离微卫星 DNA 位点的方法有多种。文章对几种微卫星 DNA 位点分离技术进行介绍和分析比较,为选择合适的分离方法提供参考。     

家鸡囊胚细胞微量DNA提取方法的探讨

为了提取微量的家鸡囊胚细胞DNA应用于种蛋孵化前的PCR性别鉴定,本实验应用Chelex-100法、常规试剂提取法、DNA试剂盒提取法进行微量囊胚细胞的DNA提取,并应用W染色体性别鉴定引物进行PCR鉴定。结果表明,3种方法均能提取适合于PCR的模板,其中以Chelex-100法提取的效果最好,最小细胞数为10个,其次为常规试剂提取法和DNA试剂盒提取法,最小细胞数分别为50个和1200个。本研究对微量家鸡囊胚细胞DNA提取方法进行了大量的摸索和改进,为家鸡种蛋孵化前性别鉴定技术研究奠定了一定的基础。     

鱼类环境DNA研究中通用引物的筛选验证

为了筛选一个通用性和适用性良好的能够运用于环境DNA(eDNA)研究的鱼类引物,从相关文献中选取了鱼类线粒体基因组部分片段的5对引物,分别对线粒体D-loop区、16S rRNA基因、COI基因以及Cytb基因部分片段进行扩增。对千岛湖48种鱼类基因组DNA进行扩增后比较发现,引物16s和COI均可以取得良好的扩增效果,通用性优于其他几对引物。引物16s的扩增产物经凝胶电泳检测均出现明亮的目的条带,引物COI则有3种鱼的条带经凝胶电泳检测亮度较暗。利用上述引物对环境样品eDNA扩增时发现,只有16s和COI的引物具有良好的扩增效果,能够得到明显单一的亮带。对该两种引物的PCR产物克隆后测序比对发现,16s的PCR产物均为千岛湖常见鱼类物种的基因片段,COI的PCR产物则为细菌COI基因的部分片段。综上,我们认为引物16s在通用性和适用性上都更为适合作为鱼类群落结构eDNA研究的通用引物。     

不同DNA条形码基因在帘蛤目贝类分类鉴定中的比较分析

DNA条形码基因已经广泛应用在海洋贝类的分类鉴定、系统发育进化、种群遗传分析等领域的研究。为进一步研究评估不同DNA条形码基因在海洋贝类鉴定中的作用,本研究利用从Gen Bank数据库随机下载的帘蛤目COI、16S r RNA、18S r RNA和28S r RNA基因序列,通过传统距离法和单系聚类法结合分析,比较了上述DNA条形码基因在鉴定物种及系统发育进化中的鉴定效率,并以本实验室已获得的部分贝类DNA序列进行了验证。结果表明,根据"10倍法则"和"2%"阈值标准,本研究中COI能够鉴定57.1%物种,16S r RNA能够鉴定60.9%,18S r RNA鉴定16.7%,而28S r RNA无法有效鉴定;多数种COI和16S r RNA基因序列的种间遗传距离和种内遗传距离存在"条形码间隙",而18S r RNA和28S r RNA序列的种间和种内的遗传距离存在显著重叠,没有明显"条形码间隙";聚类分析结果表明,基于COI基因序列,87.9%的个体与同种聚为单系,以16S r RNA序列,65.6%的个体与同种聚为单系,未聚成单系的个体则形成姐妹系,未出现不同种聚为单系现象,能够呈现与形态分类基本一致的系统发生关系;但18S r RNA和28S r RNA呈现的聚类关系相对混乱。相对而言,在鉴定帘蛤目物种时,COI和16S r RNA都能够作为条形码基因,且COI有效性更高,18S r RNA和28S r RNA基因由于种内变异较大,不适于作为条码基因。研究结果为科学选用DNA条形码基因进行帘蛤目贝类的鉴定提供了参考资料。