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COI和16S rRNA的库页岛马珂蛤遗传多样性和分子系统进化研究

本研究以库页岛马珂蛤(Pseudocardium sachalinense)为研究对象,讨论COI和16S rRNA两种DNA条形码在贝类的遗传多样性、分子进化和种类鉴定的适用性,并利用两种条形码评估库页岛马珂蛤的遗传多样性。本文在获得库页岛马珂蛤线粒体全基因组的基础上,测序获得库页岛马珂蛤群体的COI和16S rRNA序列,发现COI基因核苷酸多样性为0.00195,高于16S rRNA核苷酸多样性(0.00073)。基于COI基因的单倍型多样性为0.76,大于16S rRNA的单倍型多样性(0.318)。其次,用全线粒体基因组构建8种贝类的系统进化树为参考,发现基于COI和16S rRNA的系统进化树与参考一致,提示这两种条形码片段可用于推断贝类的分子进化关系。最后,分别对马珂蛤科和帘蛤科15属17种贝类的COI基因和16Sr DNA进行序列比较,发现COI基因和16S rRNA的种间遗传距离均是种内距离的62倍。以上结果说明,16S rRNA与COI基因一样,能有效地构建马珂蛤科和帘蛤科的系统发育关系和物种鉴定,但在分析库页岛马珂蛤的遗传多样性时利用COI基因比16S rRNA能发现更多的遗传变异。     

线粒体基因组DNA条形码的应用与分析

DNA条形码技术（DNA Barcoding）是一种用短的标准DNA片段快速、准确地识别与鉴定物种的技术。近年来,物种分类和生物多样一直是研究的热点,目前DNA条形码开始广泛应用于生物的遗传多样性研究。本文主要概述了DNA条形码技术的原理、标准基因片段,着重阐述了其在生物分类学和遗传多样性等研究中的应用及其局限性,展望了其发展状况、应用前景和意义。     

利用DNA条形码COI基因分析我国重要贝类系统进化关系

DNA条形码旨在通过PCR技术获得一段DNA序列,在物种水平上对现存生物类群和未知生物材料进行识别和鉴定。线粒体细胞色素C氧化酶I(COI)基因是常用DNA条形码基因之一,为研究COI基因作为DNA条形码在贝类系统进化中的评估效果,本文利用PCR技术扩增获得了60个贝类物种的353条COI基因序列,通过聚类法构建了neighbor-joining(NJ)进化树,同时还对7个物种不同地理群体的遗传进化情况进行了分析。结果表明,选用的COI基因引物在大多数贝类中通用性较强,除在珍珠贝目中的扩增效率只有10%以外,在整个研究中扩增效率达到82.7%;60个物种中除太平洋潜泥蛤(Panopea abrupta)、沼蛤(Limnoperna fortunei)和魁蚶(Scapharca broughtoni)等8个物种在进化树中的进化地位与传统系统分类具有一定差别外,其他物种的聚类关系与传统分类基本一致;对7个物种、共26个地理群体的聚类分析发现,COI基因基本能对同一物种的不同地理群体进行聚类,只有极个别群体或群体中的某个个体存在聚类混乱现象。综上所述,COI基因在一定程度上适用于贝类物种鉴别和系统发育研究,丰富了COI基因在物种鉴别应用中的科学数据。     

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.     

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。     

DNA条形码在厦门湾鱼卵和仔稚鱼分类鉴定中的应用

本研究选取2017年4月采集的厦门湾鱼卵、仔稚鱼样品进行DNA条形码分析。获得鱼卵、仔稚鱼的COI基因序列27条,共鉴定种类11种,全部鉴定到种,隶属于4目9科11属。在系统进化树的分析中,同一种类的不同个体都聚在一支,所有物种都分别聚为独立的一支,这些物种都能有效地区分开来,说明利用COI基因可以进行有效的仔稚鱼物种鉴定。同时获取11种鱼类浮游生物高清图像,并描述其甄别性的形态特征。以上结果表明,线粒体COI基因作为DNA条形码可以实现鱼卵和仔稚鱼的物种鉴定,且较多能鉴定到种的水平。     

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。     

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。     

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。     

中国渔业生物DNA条形码信息平台构建及应用

构建DNA条形码数据信息系统是规范管理DNA条形码数据和实现数据共享的有效解决方案。项目在采集我国重要渔业生物的凭证标本及相应DNA条形码的基础上,通过统一提交数据的规范格式,实现物种、凭证标本和DNA条形码的三级关联,构建了中国渔业生物DNA条形码信息平台(http://www.fishery-barcode.cn)。该平台数据信息由物种名录数据库、凭证标本数据库和DNA条形码数据库组成,涵盖6020种渔业生物的凭证信息和DNA条形码资源。平台能够提供方便的网络查询,实现未知渔业生物样本的DNA条形码物种鉴定。研究首次构建涵盖我国重要渔业生物的DNA条形码信息平台,通过平台实现国内外数据共享和合作交流,为渔业生物分类、种质资源利用、濒危物种保护和水产品物种物种鉴定提供重要数据资源。     

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。     

黄渤海虾虎鱼DNA条形码分类体系构建

虾虎鱼(Gobiidae)是海洋底层食物链中的关键环节, 在生态系统的物质循环和能量流动中发挥重要作用。因虾虎鱼种类繁多、分布广泛、体型较小, 加之形态上存在不同程度的特化, 对形态学分类鉴定带来极大挑战。本研究对采自黄渤海的 73 尾虾虎鱼成鱼和幼鱼样本分别进行了形态学鉴定和 DNA 条形码分析, 依据形态学分类特征, 鉴定出 9 属 12 种; 而运用 DNA 条形码技术, 共鉴定出 13 种, 隶属于虾虎鱼科 10 属。可见, 在形态学鉴定经验不足或幼鱼形态学特征不明显的情况下, DNA 条形码可以有效地实现物种鉴定。同时, 系统整理了黄渤海虾虎鱼科记录种名录, 共计 29 属 47 种。依据物种名录, 从 BOLD 及 NCBI 数据库中筛选并下载了 18 属 29 种虾虎鱼科鱼类的 DNA 条形码, 与本研究鉴定出的 10 属 13 种虾虎鱼类合并分析, 构建了虾虎鱼科 26 属 42 种鱼类的系统关系树, 覆盖了黄渤海虾虎鱼科 89.36%的记录种, 通过对虾虎鱼科鱼类的分子系统发育关系与形态学分类地位进行确认和修订, 初步建立了黄渤海虾虎鱼科 DNA 条形码分类体系。本研究结果证明了 DNA 条形码技术对虾虎鱼物种具有较高识别效率, 有效弥补了传统形态学鉴定方法的缺点和局限, 丰富了虾虎鱼 DNA 条形码数据库, 完善了虾虎鱼 DNA 条形码分类体系, 为虾虎鱼的保护生物学、进化生物学及生物地理学等研究提供了科学依据。     

海参DNA条形码的构建及应用

为研究线粒体细胞色素c氧化酶亚基Ⅰ (Mitochondrial cytochrome c oxidase subunit Ⅰ,COⅠ)基因作为DNA条形码鉴定海参品种的可行性,本实验采集了7种海参(Holothuroidea)43个个体并获得其线粒体COⅠ基因序列,利用DNAsar、DNAMAN和MEGA 4.1软件分析计算了7种海参的碱基组成以及不同海参之间的种间遗传距离和种内遗传距离,利用邻接法和最大简约法分别构建了分子系统树.结果表明,海参的种间遗传距离显著大于种内遗传距离,不同海参在系统树中分别形成各自独立的分支,表明以CO Ⅰ作为海参DNA条形码进行品种鉴定具有一定的可行性.在建立海参DNA条形码的基础上,设计了针对仿刺参(Apostichopus japonicas)的特异性探针.对4种海参(仿刺参Apostichopus japonicas、冰岛参Cucumaria frondosa、加州拟刺参Parastichopus californicus及梅花参Thelenota ananas)进行斑点杂交实验,结果显示,该探针具有较好的特性和较高的灵敏度,能够实现对仿刺参的鉴定.本研究为后续开展斑点杂交及基因芯片法鉴定海参种类的研究奠定了理论基础.     

Cyt b和12S rRNA基因条形码在灯笼鱼科鱼类物种鉴定中的应用

灯笼鱼科鱼类种类繁多, 且同属鱼类形态学相近, 因此利用分子标记对灯笼鱼进行准确的物种鉴定具有重要价值。为探讨线粒体细胞色素 b 基因(Cyt b)和 12S rRNA 基因在灯笼鱼科物种鉴定中的适用性, 对西北太平洋采集的 56 尾灯笼鱼进行扩增, 并进行序列对比与系统发育分析。研究表明, 采集的样本包括 6 种灯笼鱼, 分别为瓦氏角灯鱼(Ceratoscopelus warmingii)、长体标灯鱼(Symbolophorus californiensis)、粗鳞灯笼鱼(Myctophum asperum)、 细泰勒灯鱼(Tarletonbeania crenularis)、日本背灯鱼(Notoscopelus japonicus)以及某背灯鱼属鱼类(Notoscopelus sp.)。 核苷酸多态性分析显示, 基于 Cyt b 基因的种内与种间遗传距离比基于 12S rRNA 基因的更大。比较灯笼鱼科 2 种基因序列的结构特征, 发现 Cyt b 基因的种间平均遗传距离是种内平均遗传距离的 25 倍, 12S rRNA 基因的种间平均遗传距离是种内平均遗传距离的 26 倍, 均符合作为 DNA 条形码的基本要求。系统进化分析显示, 每种灯笼鱼均能形成独立分支, 2 个基因均能对 6 种灯笼鱼类进行鉴别; 但在 Cyt b 基因构建的进化树中, 每种鱼类能更好与数据库中已有的序列进行聚类。综上所述, Cyt b 和 12S rRNA 作为 DNA 条形码可以有效地对灯笼鱼科鱼类物种进行鉴定, 且 Cyt b 基因在系统进化关系的研究上具有更高的适用性。     

三种养殖石首鱼类的DNA条形码鉴定及有效种名确认

针对部分养殖石首鱼种质资源存在命名混乱、物种鉴定不准确的问题, 本研究在形态学观察与测量的基础上, 利用 DNA 条形码技术对 3 种养殖石首鱼类进行了物种鉴定。测序获取待测样品 DNA 条形码序列 15 条, 在 GenBank 中对序列进行相似性比对分析, 同时在中国重要渔业生物 DNA 条形码信息平台验证了比对结果的准确性; 结合已报道的 18 条石首鱼类 DNA 条形码序列对全部样品进行分析, 运用 Kimura 2-paramater (K2P)模型构建其系统进化关系, 进一步确定待测样品的种类及分类地位。研究结果将 3 种养殖石首鱼分别定种为黄唇鱼[Bahaba taipingensis (Herre, 1932)]、元鼎黄姑鱼(Nibea chui Trewavas, 1971)和双棘原黄姑鱼[Protonibea diacanthus (Lacepède, 1802)], 厘清了 3 个物种的有效种名及分类特征, 证实了石首鱼外部形态、鳔、耳石的典型特征可作为其物种鉴定的重要证据, 对 DNA 条形码物种鉴定具有辅助作用, 表明 DNA 条形码技术可解决石首鱼类幼鱼由于形态特征尚不明显等问题造成的定种困难。研究结果为国家一级保护野生动物黄唇鱼的繁殖驯养报备和登记提供了科学证据, 也为石首鱼类种质资源鉴定、评价及其开发和保护提供了技术支撑。     

基于CO I基因的福建近海部分仔稚鱼DNA条形码分析

为研究DNA条形码技术在遭遇瓶颈的仔稚鱼种类鉴定中的适用性,2015年7月17-20日采集福建近海仔稚鱼样品,并挑选80尾进行DNA条形码分析.获得仔稚鱼的CO I基因序列73条,鉴定仔稚鱼26种,隶属于7目22科25属,另有5个物种仅鉴定到属,2个物种仅鉴定到科.种内平均遗传距离为0.0023,属内种间遗传距离为0.1797,约为种内遗传距离的78倍,说明利用CO I基因可以进行有效的仔稚鱼物种鉴定.科内属间、目内科间的遗传距离分别为0.1937、0.2420,遗传距离随着分类阶元的提高而增大.在系统进化树的分析中,同一种类的不同个体都聚在一支,所有物种都分别聚为独立的一支,这些物种都能有效区分开来.以上结果表明,线粒体CO I基因作为DNA条形码可以实现仔稚鱼的物种鉴定,且较多能鉴定到种的水平.