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.     

DNA条形码的应用进展及讨论

DNA条形码(DNA Barcoding)是近几年来国际生物学研究的热点之一。但是在国内,相关概念还存在不同程度的模糊,不利于研究工作的进一步开展。本文在对DNA条形码与DNA分类(DNA Taxonomy)两个不同概念进行辨析的基础上,回顾与总结了DNA条形码的产生背景与应用进展,并对DNA条形码目前所面临的基因交流、取样、计算方法等问题进行了总结和分析,最后对DNA条形码研究前景进行了展望。     

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。     

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。     

密执安棒形杆菌的DNA条形码基因筛选与评价

密执安棒形杆菌是一种重要的植物病原细菌,其包含了能引起不同植物病害的5个亚种。近年来迅速发展起的DNA条形码技术给植物病原细菌快速准确的检测鉴定提供了新思路,本文对棒形杆菌属的4条候选DNA条形码基因进行PCR扩增测序,并从扩增及测序成功率、种内及种间遗传距离、barcoding gap及NJ树等几个方面进行比较,结果表明gyr B基因最适合进行该属内种及亚种的区分,cpn60基因可作为该属分类鉴定的有效补充。     

黑麦草属DNA条形码鉴定技术研究

以毒麦、田毒麦、多花黑麦草、多年生黑麦草、硬直黑麦草、高羊茅与狗牙根等禾本科的7种植物为材料,拟采用 DNA 测序、特异性位点比对、种间遗传距离测定、建立系统树等分析候选 DNA 条形码 psbA-trnH 鉴别黑麦草属常见植物的能力。实验结果表明,以 psbA-trnH 为 DNA 条形码时,建立的系统发育树能较好区分毒麦和田毒麦与其他几种植物。psbA-trnH 序列可以作为黑麦草属植物的潜在条形码。     

植物病原细菌DNA条形码检测技术

植物病原细菌是植物病原菌的重要组成部分,DNA 条形码技术在植物病原细菌的鉴定中应用非常普遍,本文综述了在植物病原细菌鉴定中常用的基因及目前应用的一些数据库,认为在细菌鉴定中比较适用的方法为先通过16S rRNA 基因分析确定到属,然后通过多态性更强的基因或多个基因的联合应用鉴定到种或种下阶元。DNA 条形码技术可以作为常规检测技术的一个强有力补充,提高病原菌鉴定的标准化与速度,尤其对检疫性病原细菌的鉴定具有重要作用。     

利用DNA条形码对10种苍耳属杂草的鉴定

使用ITS、ITS2、psbA-trnH、rbcL和matK等序列对截获的10种苍耳属(Xanthium)杂草进行扩增测序,比较各序列的扩增和测序效率,采用最近距离法和相似性搜索算法评价不同序列的鉴定效率。采用最佳鉴定序列计算种间K2P距离并构建系统进化树。结果表明,ITS、psbA-trnH2个序列的扩增效率和鉴定效率最高;ITS序列的种间变异最大,其次是psbA-trnH序列,matK序列的种间变异最小;ITS序列的NeighborJoining(NJ)树可明显地将不同苍耳属杂草种分开;psbA-trnH序列可明显地将国内苍耳种和检疫性苍耳种分开。说明利用DNA条形码能够准确地鉴别苍耳属杂草,ITS和psbA-trnH序列是鉴别苍耳属杂草较理想的条形码组合。该研究结果为苍耳属杂草的分子鉴别提供了科学依据与新的思路。     

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。     

trnH-psbA序列作为DNA条形码在苍耳属杂草鉴定中的应用

以trn H-psb A序列作为DNA条形码,对从国外截获的9种苍耳属杂草及1种国内苍耳进行物种鉴定研究。采用DNeasy Plant Mini Kit试剂盒进行总DNA的提取,应用通用引物对其trn H-psb A基因进行PCR扩增,测序得到10种苍耳属杂草的trn H-psb A序列,并利用MEGA 7.0软件进行比对分析构建系统进化树。结果显示:苍耳属杂草trn H-psb A基因序列共有543个位点,其中有53个变异位点,31个变异信息位点,22个单突变位点,30个碱基缺失;种间遗传距离为0~0.093,种内无遗传差异;进化树显示10个苍耳物种均处于独立分支,能够利用该条形码对苍耳属杂草进行区分鉴定。     

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)］。     

黑龙江地区农田害鼠发生特点及DNA条形码鉴定技术的应用

黑龙江地区为我国最大的商品粮生产基地之一,鼠害是影响该地区粮食生产的重要因素之一。为了解当地农田害鼠种类、密度及分布特征,本研究于2010-2011年对该省主要作物田的啮齿类动物开展调查,并利用细胞色素C氧化酶Ⅰ亚基(cytochrome C oxidase subunitⅠ,COⅠ)对害鼠种类进行鉴定,分析该地区农田害鼠种类分布和发生特点,为其防治提供基础数据和方法依据。结果表明,所捕获的害鼠经形态鉴定可分为2科7属7种,分别为鼠科的黑线姬鼠、巢鼠、褐家鼠和小家鼠,以及仓鼠科的大仓鼠、黑线仓鼠和东方田鼠。DNA条形码分类结果与形态分类结果一致,但是在近缘种间的区分上还需要与形态数据相结合。黑龙江地区农田害鼠密度呈现出"春低秋高"的时间特征,并且在玉米田中最高;在鼠种特征上,黑线姬鼠为广布种和优势种,其他鼠种则在局部地区密度较高。根据上述结果,应将春季作为黑龙江地区农田害鼠的重点防治时期,重点作物为玉米,同时应重点关注大中型鼠的数量变动情况。     

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。     

matK序列作为DNA条形码在苍耳属中的应用

以matK序列作为DNA条形码,对从国外截获的7种苍耳属植物进行物种区分鉴定研究,采用DNeasyOPlantMiniKit试剂盒进行总DNA的提取,应用通用引物对其matK基因进行扩增,测序得到7种苍耳属植物的marK序列,利用MEGA5．1软件对这7种苍耳属植物的matK序列进行比对和分析并构建系统树,结果显示：matK序列能从基因位点层面对苍耳属植物进行区分鉴定。     

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。     

杀虫剂对稻飞虱高龄若虫的防治效果及对蜘蛛的杀伤率测定

稻飞虱高龄若虫期施药是稻飞虱防治的一个补充措施。经过田间试验,筛选了噻嗪酮、吡虫啉及其混剂防治单季稻中期的白背飞虱高龄若虫,其药后5 d的防效可达90%以上;敌敌畏和毒死蜱防治水稻后期的褐飞虱高龄若虫,药后6 d的防效均在93%以上,对穗期灰飞虱7 d的防效也可达85%。这几种杀虫剂防效较高,对捕食性天敌较为安全;不推荐防效低、容易杀伤天敌的氟虫腈。     

基于DNA条形码的红翅大小蠹和黄杉大小蠹分子鉴定

外来有害生物的快速准确鉴定有助于提高口岸检疫效率。红翅大小蠹(Dendroctonus rufipennis)和黄杉大小蠹(D. pseudotsugae)作为大小蠹属的非中国种是我国口岸原木检疫中频繁截获的检疫性有害昆虫。本研究以mtDNA COI基因5′端和3′端序列为标记对红翅大小蠹与黄杉大小蠹的11个样本开展分子鉴定有效性评价。结果显示,当以COI基因5′端和3′端为靶标时,两种大小蠹间的平均遗传距离分别为0.181和0.144,是种内遗传距离的60.3和48倍,且种内、种间遗传距离间无重叠现象,在系统发育树上都能聚为独立的分支,表明mtDNA COI基因5′端和3′端序列均可有效区分红翅大小蠹与黄杉大小蠹。     

基于DNA条形码技术对新疆罂粟科部分植物系统发生分析

以新疆地区4属5种罂粟科植物为研究对象,利用DNA测序技术测定植物叶绿体rbcL基因、核基因ITS,并研究将这两种特定基因联合作为DNA条形码在识别新疆地区罂粟科植物的可行性和有效性。对15条新疆罂粟科植物的ITS-rbcL序列进行信息分析,发现其基因片段多态性位点较多,种内平均遗传距离小于种间。另外,以4种毛茛属植物做外类群对31种罂粟科植物进行聚类分析。结果显示:同属植物基本聚在一起,说明这一联合片段用来鉴定罂粟科植物中属的分类阶元是可行的。所选择的ITS-rbcL片段对罂粟科植物的分类鉴定有一定的参考价值。通过研究还发现,新疆鳞果海罂粟与伊犁秃疮花的亲缘关系较该属其他植物更为接近;新疆重点保护植物红花疆罂粟与黑环罂粟为近缘种;rbcL基因由于其保守度较高,并不适合作罂粟科植物的进化标记基因。     

线粒体COI基因作为根结线虫条形码的适用性分析

为评估线粒体COI基因作为根结线虫(Meloidogyne spp.)DNA条形码的适用性,对收集的25个根结线虫群体的线粒体COI基因进行扩增、测序,检测其扩增和测序成功率。将测序获得的COI基因序列与Q-bank中下载的根结线虫COI基因序列共同进行比对分析,利用MEGA 6.0计算种内、种间遗传距离进行"Barcoding Gap"检验以及构建NJ系统进化树作聚类分析,检验COI基因对根结线虫的物种识别能力。结果表明:线粒体COI基因扩增和测序成功率极高,扩增成功率达96%,测序成功率为100%。种间平均遗传距离为0.126,远远超过种内平均遗传距离0.002的10倍,种内遗传距离与种间遗传距离存在明显的"Barcoding Gap"间隔区。系统发育分析显示,COI基因可有效分辨出本研究15种根结线虫中的10种,物种识别率约为67%。线粒体COI基因具有极高的扩增和测序成功率、较高的物种识别能力,且扩增片段长度适宜,符合物种鉴定DNA条形码基因的标准,可作为根结线虫候选条形码基因。     

大穗看麦娘与日本看麦娘的DNA条形码鉴定

大穗看麦娘是我国麦田新发生的恶性杂草,与日本看麦娘苗期形态相近,导致难以识别和有效监测.本研究利用4个DNA条形码候选序列(rbcL、matK、trnH-psbA和ITS2)对13份大穗看麦娘和10份日本看麦娘叶片材料进行分子鉴定,采用Vector NTI分析扩增的DNA序列峰图质量并比对碱基差异,通过MEGA 6.0...