DNA条形码在昆虫学中的应用

DNA条形码技术是通过对一段标准化基因DNA序列的分析来实现对生物物种准确、快速鉴定的技术。自2003年提出以来,DNA条形码技术便备受关注,不仅被广泛地应用于生物分类学研究,也为生态学等学科的发展带来了机遇。昆虫是动物界的最大类群,目前条形码数据库中超过65%的序列都来自昆虫纲,DNA条形码的发展无疑为昆虫学带来了勃勃生机。本文综述了DNA条形码的产生、发展、优势及局限,总结并展望了DNA条形码技术在昆虫学基础研究与实践方面的应用。     

基于线粒体COⅠ基因的DNA条形码技术在昆虫分子鉴定中的应用

本文对基于线粒体COⅠ基因的DNA条形码技术在昆虫分子鉴定中的应用进行了综述,对DNA条形码的意义、DNA条形码的原理、线粒体COⅠ基因的特点、DNA条形码的操作、DNA条形码技术在昆虫分子鉴定中的应用研究进展、DNA条形码的发展趋势以及有关DNA条形码的争论进行了介绍.     

基于DNA条形码技术的泰国番石榴中实蝇幼虫分子鉴定研究

实蝇是世界重要的检疫性害虫之一,对果蔬生产及其国际贸易具有很大的影响。而以线粒体DNA细胞色素C氧化酶亚单位I(mtDNACOI)基因的部分序列作为实蝇的DNA条形码能减少对实蝇成虫形态特征的依赖,可检测其任何虫态的样品,有助于实蝇样品的快速鉴定。本研究采用DNA条形码技术,针对采自泰国四色菊市番石榴烂果中的5头实蝇幼虫进行COI扩增测序,与生命条形码数据库(BOLD)中的序列进行比对并利用PAUP4.0软件构建了其系统进化树。根据序列分析和系统进化关系分析的结果,将5头实蝇幼虫样品鉴定为番石榴实蝇(Bactrocera correctaBezzi),并将本研究获得的2条COI序列在GenBank中注册,GenBank的登录号为HM590450和HM590451。     

植物DNA条形码技术在出入境检验检疫领域的应用

DNA条形码技术是一种通过标准的DNA片段鉴定物种的新技术,已成为近年来生物学研究热点之一。由于DNA条形码技术具有快速、准确、自动等优点,可以满足目前出入境检验检疫工作中提出的"检得出、检得快、检得准"的要求。本文对植物DNA条形码的研究进展进行了概述,分析了该技术在检验检疫应用领域中存在的不足,并针对如何更好地将该技术应用于检验检疫工作中提出了建议。     

茶园茶黄蓟马及其近似种的DNA条形码鉴定

基于 mtDNA COI 基因的 DNA 条形码技术是一种新的物种鉴定手段,本文尝试应用该技术对6个不同地理种群的茶黄蓟马与茶园中的其他4种常见蓟马进行了鉴别。测定各种类 mtDNA COI 基因序列并在 BOLD 系统进行比对,采用 MEGA5构建系统进化树,结果表明基于 mtDNACOI 基因的DNA 条形码技术可实现对茶园中茶黄蓟马的快速鉴定。     

基于DNA条形码的广西苦瓜中实蝇幼虫分子鉴定研究*

实蝇是多种热带、亚热带水果和蔬菜的重要害虫,其卵、幼虫、蛹难以通过形态特征进行种类鉴定。DNA条形码是近年来出现的物种分子鉴定技术,能够实现对昆虫非成熟虫态的快速鉴定。本研究利用DNA条形码技术和BOLD系统,选取线粒体DNA细胞色素氧化酶I（COI）基因片段,针对采自于广西南宁地区苦瓜中的实蝇幼虫样品进行了序列测定、比对和分析。结果显示,在所检测的10头实蝇幼虫样品中,有4头为瓜实蝇［Bactrocera cucurbitae (Coquillett)］、6头为南亚果实蝇［Bactrocera tau (Walker)］。     

果园螟蛾总科部分种类DNA条形码鉴定

为检验DNA条形码在鳞翅目螟蛾总科蛾类鉴定中的可行性,对采自山西省太原市晋源区螟蛾总科26种78头蛾类标本分别提取了DNA,扩增了全部78头标本的线粒体cox1基因和其中75头标本的核糖体28S基因,并通过构建系统发育树、计算遗传距离及种间差异阈值等方法,对所有标本进行了鉴定和比较分析,检验了国际DNA条形码数据库BOLD(the barcode of life data)系统的鉴定成功率。结果表明,基于cox1基因和28S基因的系统发育树鉴定成功率分别为100.00%和97.14%,BOLD系统的鉴定成功率达到了67.94%。基于最大简约法、邻接法和最大似然法构建的系统发育树,鉴定结果均相同。基于cox1基因的种内遗传距离全部小于1.00%,种内种间的遗传距离形成明显的3.00%阈值现象。研究表明,cox1及28S基因均适用于供试螟蛾总科种类的鉴定,核糖体28S基因可以作为DNA条形码鉴定的辅助基因;BOLD系统数据库仍有待充实,且标本鉴定工作相对滞后;不同聚类分析方法对结果影响很小,其中邻接法计算速度快,更适合DNA条形码大数据的分析。     

DNA条形码技术在小花蝽属昆虫分类鉴定中的应用

本研究利用DNA条形码技术对13种小花蝽属Orius Wolff昆虫进行了鉴定,进行了59条COI基因序列碱基组成及种内、种间遗传距离的分析,采用邻接法、最大简约法、贝叶斯推论法构建了系统发育树。结果表明,小花蝽属昆虫COI基因序列碱基组成与典型的昆虫线粒体DNA一致,A+T平均含量(66.4%)明显高于G+C含量,密码子的第3位A+T含量高达90.7%,碱基替换多为同义替换;13种小花蝽种内平均遗传距离为0.008,种间平均遗传距离为0.128,种内、种间遗传距离没有重叠区域。3种方法构建的系统发育树的聚类分析与形态学鉴定结果基本一致,除微小花蝽Orius minutus(Linnaeus)可能存在隐存种现象外,其他同一种群的不同个体单独聚为一支。利用DNA条形码技术对小花蝽属昆虫进行物种快速分子鉴定具有可行性。     

基于DNA条形码技术的河南省夏季重要实蝇害虫分子鉴定

以夏季采自河南省洛阳市、郑州市的实蝇幼虫、成虫为研究材料,采用DNA条形码技术,通过测定、比对线粒体DNA细胞色素氧化酶I(COI)基因片段序列,对其进行种类鉴定。结果表明,检测的实蝇样品种类为橘小实蝇(Bactrocera dorsalis)、具条实蝇(Zeugodacus scutellatus)和三点棍腹实蝇(Dacus trimacula),与相关种已知序列的相似度均在99.39%以上,其系统发育树明显与我国其他常见实蝇近缘种区分开。     

DNA条形码技术在入侵植物刺萼龙葵检验检疫中的应用

刺萼龙葵(Solanum rostratum)是危害严重的外来入侵植物,基于种子形态的传统检疫方法有一定的局限性,不依赖于形态学特征的DNA条形码技术是基于DNA序列差异对物种进行鉴定的新方法,是传统形态学鉴定方法的有力补充。以刺萼龙葵及其8种龙葵亚属近缘植物为材料,从Gen Bank数据库中下载rbc L、mat K和内转录间隔区(ITS)序列,进行DNA条形码分析,结果显示ITS鉴定效果优于其他片段,可把刺萼龙葵从其近缘植物中鉴别出来。     

PCR–RFLP and Sequence Data Delineate Three Diaporthe Species Associated with Stone and Pome Fruit Trees in South Africa

Diaporthe species include canker pathogens on a wide variety of hosts. In South Africa, Diaporthe canker of apple, pear and plum rootstocks has been attributed to Diaporthe ambigua. Recently, we recognized that isolates of D. ambigua exhibited different morphological features and thus questioned the identity of these isolates. A small set of isolates was thus chosen for comparison using DNA-based methods. Polymerase chain reaction amplification of ribosomal DNA, Restriction Fragment Length Polymorphisms and DNA sequencing revealed that isolates which had been regarded as D. ambigua in the past were three distinct species. These are D. ambigua, D. perjuncta and an unknown Phomopsis sp. This discovery has special relevance to research done on a dsRNA virus previously thought to occur in D. ambigua and now shown to infect D. perjuncta.     

柑橘黄龙病病原DNA微量提取方法比较

对比分析了3种黄龙病病原DNA微量提取方法,方法1和方法2分别采用Sandrine等人和Hung等人的黄龙病病原DNA提取方法,但取样量分别由100mg和250mg减少为20mg和10mg;方法3采用周常勇等人的微量核酸提取方法,取样量为10mg.实验结果表明:方法1提取的病原DNA浓度低、杂质多,PCR效果差;方法2提取的病原DNA浓度较高、杂质少,PCR效果好,但提取周期较长,不适合大批量样品的PCR快速检测;方法3提取的病原DNA浓度较高、杂质少,PCR效果好,且提取速度快,适宜大批量样品的PCR快速检测.     

Short communication: Satellite DNA-based species-specific identification of single individuals of the pinewood nematode <Emphasis Type="Italic">Bursaphelenchus xylophilus</Emphasis> (Nematoda: Aphelenchoididae)

The pinewood nematode Bursaphelenchus xylophilus is a severe pest of coniferous trees, and has been designated as a quarantine organism in the European Union. From the sequence of a satellite DNA family characterized in the genome of this nematode, we developed a PCR procedure that allowed the specific discrimination of this species from closely related Bursaphelenchus species found on coniferous trees. Moreover, because of the repetitive nature of satellite DNA, positive amplification was achieved from B. xylophilus single individuals, which should contribute to an easy diagnostic procedure for assisting in the management of this major pest of conifer forests.     

一种快速简便的植物病原真菌基因组DNA提取方法

 尿素提取法是最新报道的一种植物拟南芥基因组DNA的提取方法,但是还没有应用于植物病原真菌DNA的提取。本研究采用改进的4种不同的方法(尿素提取法、CTAB提取法、氯化苄提取法以及SDS-CTAB提取法),分别对5种分类地位不同的植物病原真菌(草莓疫霉病菌、西瓜蔓枯病菌、草莓炭疽病菌、西瓜枯萎病菌和水稻纹枯病菌)的基因组DNA进行提取和比较。结果表明,尿素提取法和SDS-CTAB法均能提取到所有5种真菌的基因组DNA,而尿素提取法提取DNA的效率更高、质量更好,操作步骤更为快速简单。     

棉花曲叶病研究进展

 棉花曲叶病(Cotton leaf curl disease,CLCuD)是棉花上的重要病害,在巴基斯坦和印度已造成严重危害。已发现7种双生病毒与亚洲和非洲发生的CLCuD相关,在田间这些双生病毒常复合侵染且病毒基因组重组现象较为普遍。CLCuD伴随不同类型的小分子DNA,其中新型卫星DNA分子——DNAβ与CLCuD致病性紧密相关,是诱导田间典型症状所必需的。重组导致CLCuD的病毒多样化,而DNAβ分子能与不同双生病毒互作,这可能是引起CLCuD流行的重要原因。本文介绍了CLCuD的分布与危害、病害病原致病因子的发现及CLCuD病害复合体各组份之间的互作、病毒及小分子DNA的变异与进化关系、病害流行及防治等方面的研究进展。     

DNA barcoding as an identification tool for selected EU‐regulated plant pests: an international collaborative test performance study among 14 laboratories

DNA barcoding protocols for selected EU‐regulated arthropods, bacteria, fungi, nematodes and phytoplasmas were developed within the Quarantine organisms Barcoding of Life (QBOL) project financed by 7th framework program of the European Union. DNA barcodes generated with the developed protocols were stored in the Q‐bank database. An test performance study (TPS) was set up involving 14 participating laboratories to validate the use of the developed protocols as a diagnostic tool and to identify possible difficulties in the use of the protocols and Q‐bank. This paper describes the steps that were used to set up the TPS, to validate the protocols and to identify difficulties. TPS data shows that the developed tests are very robust and produce highly reproducible results. Participants managed to define good consensus sequences which allowed them to correctly identify their samples using Q‐bank in 78% of all cases. Q‐bank outperformed NCBI and BOLD in terms of diagnostic sensitivity and diagnostic specificity for all organism groups. Using general qualifiers, performance criteria and feedback from TPS participants, difficulties in the set‐up of the TPS, the use of the protocols and databases, and the proficiency of participants were identified/evaluated and recommendations for future work were made. The developed DNA barcoding protocols and Q‐bank have proven to be useful tools in support of the identification of selected EU‐regulated plant pests and pathogens on the desired taxonomical level.     

小麦条锈菌水源11类群的RAPD分析及SCAR标记的建立

鉴于水源11类群近年来一直处于优势地位,为简化其检测手段,本研究利用RAPD技术对该类群的8个主要致病类型进行了多态性分析,以寻找其中主要流行类型的特异性分子标记。结果如下:共筛选出10个碱基随机引物190条,其中94条可得到稳定清晰的扩增图谱,用该94条引物进行RAPD分析,发现各致病类型间遗传变异丰富;以引物S1410扩增得到了水源11-4的特异性DNA条带;以引物S1412和S1304扩增得到了水源11-14的特异性DNA条带;对引物S1304扩增得到的特异性DNA条带回收、克隆和测序,设计了1对19bp/18bp的引物,并成功地将其转化为对水源11-14特异的SCAR标记。以上结果表明,通过规模筛选来寻找小麦条锈菌生理小种的特异性DNA片段,并将其转化为稳定的SCAR标记,有可能建立起中国小麦条锈菌流行生理小种的快速分子鉴定体系。     

A molecular genetic assessment of herbicide-resistant Sinapis arvensis

The acquisition of resistance to both the auxinic herbicide dicamba and the sulfonylurea herbicide chlorsulfuron has been recorded in Canadian populations of the weed species Sinapis arvensis L. (charlock, wild mustard) To study the effect of this selection for herbicide resistance on levels of genetic variation, polymerase chain reaction-based DNA fingerprinting techniques were used to characterize two herbicide-resistant and one susceptible population of S. arvensis . Analysis of the resultant DNA marker profiles revealed extensive polymorphism between individuals. However, segregation of the three biotypes was detectable despite high levels of intrabiotype polymorphism. No reduction in the levels of heterozygosity within the resistant populations were found compared with the susceptible population.