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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

黄海沙带鱼的DNA条形码鉴定及其分布

为了对沙带鱼(Lepturacanthus savala)进行有效的分类鉴定, 明确目前黄海海域是否存在沙带鱼的自然分布, 本研究在形态学描述与测量的基础上, 利用 DNA 条形码技术对沙带鱼及其近缘种进行了分析。共采集了来自黄海、东海(台湾海峡)及南海(北部湾)的疑似沙带鱼样品 16 尾及其近缘种样品 1 尾, 测定并获取 DNA 条形码序列 17 条。结合已报道的带鱼科 8 种鱼类的 18 条 DNA 条形码序列对全部样品进行了物种鉴定, 运用 Kimura 2-parameter (K2P)模型构建了其系统进化关系。研究结果显示: 全部疑似沙带鱼样品的 DNA 条形码序列均与 GenBank 中沙带鱼(L. savala)的对应序列具有最高的相似性; 沙带鱼的种内遗传距离远小于其与同属罗氏沙带鱼(Lepturacanthus roelandti)的种间遗传距离; 在系统发育树中, 全部的疑似沙带鱼均与已发表的沙带鱼 DNA 条形码序列聚为一支。 研究结果表明, DNA 条形码技术可弥补形态学方法在沙带鱼及其近缘种鉴定中的不足, 实现沙带鱼的有效鉴定; 与此同时, 本研究进一步证实了沙带鱼在黄海的存在, 结果可为黄海沙带鱼资源的保护和可持续利用提供科学依据。     

鲳亚目鱼类线粒体16S rRNA基因序列变异及其分子系统进化关系

为探讨鲳亚目鱼类的系统进化关系,通过测定中国沿海8种鲳亚目鱼类的线粒体16SrRNA基因部分序列,并结合GenBank上其他鲳亚目鱼类的同源序列,对其序列变异和分子系统进化树进行分析.结果表明,鲳亚目5科13属32种鱼类的16S rRNA基因序列的碱基组成为T 22.2％、C 24.5％、A 30.0％、G 23.3％;科间遗传距离为0.060～0.120,属间遗传距离为0.009 ～0.125,种间遗传距离为0.000 ～0.163;长鲳科位于系统进化树的基部,鲳科的鲳属处于系统进化树的顶端,无齿鲳科、方尾鲳科、双鳍鲳科与鲳科的低鳍鲳属和真鲳属聚类.结合形态学研究结果,认为:长鲳科是鲳亚目中最先分化的原始单系群;无齿鲳科和方尾鲳科为单系群,它们与非单系群的双鳍鲳科有较近的亲缘关系;鲳科为并系群,内部存在与地理区系相对应的2个分支,提示了该科鱼类早期的分化模式.同时,也对16S rRNA基因在鲳亚目鱼类系统进化研究中的适用性进行了剖析.     

鲿科鱼类DNA条形码鉴定及系统进化研究

鲿科鱼类是一类高度多样化的类群,一些具有高度相似特征的物种难以通过形态进行识别,系统分类关系混乱,因此,选择一种更为有效、便捷的鱼类鉴定和分类方法十分必要。对5属36种共214条鲿科鱼类线粒体COⅠ基因序列进行分析,结果表明:36种鲿科鱼类的种内和种间平均遗传距离分别为0.016和0.158,种间平均遗传距离是种内平均遗传距离的9.875倍;大多数鲿科鱼类的种内遗传距离小于种间遗传距离,在种内、种间重叠较少,能形成的一定的DNA条形码间隙。ABGD结果将36个物种定义为25个运算分类单元,运算分类单元的划分与距离法结果大体一致,种间遗传距离较小的物种被划分为同一个运算分类单元,种内遗传距离较大的物种分化为多个运算分类单元。聚类树结果显示:黄颡鱼属、拟鲿属和■属的鱼类聚成一大支;鳠属和半鲿属中各有1个物种聚类到对方的分支中,这两属之间存在不完全的谱系分选。在本研究中,DNA条形码在大部分鲿科鱼类中能进行有效的鉴定,但对一些近缘种,条形码鉴定存在局限性,同时,COⅠ条形码也阐明了鲿科鱼类的系统进化关系,可为鲿科物种的系统分类提供科学依据。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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条形码技术在藻类分类学中的研究现状与展望

本文在对DNA条形码(DNA barcode)技术的发展进程的分析归纳的基础上,总结已发表的各门藻类的DNA条形码序列,并未确定一条通用DNA条形码。认为目前藻类DNA条形码的研究重点仍是加快开发新的DNA条形码片段并对其进行评价,为寻找理想的通用DNA条形码提供理论支持。现阶段较为常用的DNA条形码基因主要包括ITS、COI、rbcL等基因,几种常用基因片段的各自存在优缺点,本文对各片段的主要问题进行了分析。其中原核蓝藻的ITS基因和藻胆蛋白基因可考虑作为首选DNA条形码,真核藻类主要考虑ITS和rbcL基因,很难找到像动物COI基因可在物种鉴定中广泛通用的DNA条形码。不同基因片段间互补应用,并与传统形态学鉴定方法相结合可有效提高近缘藻类分类的准确性。并综述了藻类DNA条形码研究的新进展,展望了其应用前景。     

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。