DNA条形码技术.doc

专家论坛DNA 条形码技术马英 1，鲁亮 21 青海省地方病预防控制所，西宁 811602；2 中国疾病预防控制中心传染病预防控制所，传染病预防控制国家重点实验 室，北京 102206摘要：DNA 条形码是一种利用短的 DNA 序列对物种进行鉴定的技术。文中简略介绍了 DNA 条形码的背景知识和原理，举例说明其在物种分类、鉴定及遗传多样性等方面的广泛应用研究，并讨论了该技术在生物分类应用中可能存在的一些问题。关键词：DNA 条形码；物种鉴定；应用研究中图分类号：Q-33文献标志码：A文章编号：1003-4692（2012）03-0185-07DNA barcode technologyMA Ying1, LU Liang21 Qinghai Provincial Institute for Endemic Diseases Prevention and Control, Xining 811602, Qinghai Province, China; 2 State KeyLaboratory for Infectious Diseases Prevention and Control, National Institute for Communicable Disease Control and Prevention,Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 102206, ChinaCorresponding author: LU Liang, Email: Supported by the Major National Science and Technology Projects of China（No. 2008ZX0004-010）, the National NaturalScience Foundation of China（No. 31060279）and the National Key Technology R & D Program（No. 2008BAI56B02）Abstract: DNA barcode is a diagnostic technique in which short DNA sequences can be used for species identification. In thisarticle, the background knowledge and principles of DNA barcode were reviewed simply. Also illustrated application research onclassification, identification and genetic diversity in species and some existed problems of DNA barcode.Key words: DNA barcode; Species identification; Application researchDNA 条形码技术是近年发展起来的分子鉴定新技术1-2，它提供了可信息化的分类学标准和有效的分类学手段，成为动物分类学领域进展最迅速的前沿学 科。研究人员即使只具备有限的形态分类能力，也可借助该技术对物种进行科学准确地鉴定，因而 DNA 条形码技术迅速成为生物分类研究的一个强有力的工具3-4。要 150015 000 年的时间才能将所有的分类鉴定工作完成5。目前，传统形态分类工作中有一些物种仅凭形态学特征无法进行鉴别，还存在许多隐含的错误分 法6。另外，繁杂的分类工作需要大批的分类工作者 投入毕生的精力，分类内容枯燥单一，令很多初学者望 而却步。所以，形态分类鉴定工作存在很大局限性，同 时也面临分类学家队伍不断缩减的局面，致使分类学 的发展在相当一段时期内陷入停滞不前的困境。经过20 世纪 90 年代以 PCR 为基础鉴定物种方法的发展，建立标准分子鉴定方法的系统想法很快得已提出。随着 DNA 序列分析技术成本的快速降低，我们对 各种 DNA 序列的进化特点逐步了解，利用 DNA 序列 进行物种的分类和鉴别逐步成为可能，并可以替代分 类学家进行常规物种的鉴别和分类。因此，2002 年 Tautz 等7提出用 DNA 序列作为生物分类系统的主要 平台。虽然从严格意义上说，分类和鉴定是两种不同 的研究工作，但是 Tautz 等的设想，已经为 DNA 序列用 于物种的快速鉴定，以及 DNA 条形码概念的提出打开 了一扇窗。随后 Hebert 等通过对不同类群动物的线粒 体 DNA 细胞色素氧化酶亚基（CO）的碱基序列和 氨基酸序列进行分析后，认为该序列可以作为动物物 种鉴定的核心序列，在此基础上构建的 CO动物物种1DNA 条形码技术背景介绍物种鉴定和分类隶属于传统生物分类学范畴，物种命名是对其进行科学研究的基础和前提。人类在利 用有益生物资源和防治有害生物的生产实践中，在保 护生物多样性和维持全球健康稳定的生态系统过程 中，依赖于分类学家丰富的专业知识和准确的鉴定能 力，正确地描绘、鉴定和管理物种。自从林奈创立双命名法以来的 250 年中，170 多万种生物已经被分类及命 名，但这只是地球上估计现存的 1000 万至 1 亿种生物 中的很小一部分，按照此分类速度推测下去，人类还需基金项目：国家科技重大专项课题（2008ZX0004-010）；国家自然科学基金（31060279）；国家科技支撑计划资助项目（2008BAI56B02）作者简介：马英（1973-），女，从事鼠疫宿主、媒介分类和防治研究。Email: 通讯作者：鲁亮，Email: 鉴定系统同时具备可靠、廉价、易推广等特点，从而提出利用 DNA 条形码进行生物学鉴定的设想1。此后， 生物学家们便积极研发出各自研究的动物类群的条形码，用于对包括脊椎动物和无脊椎动物身份识别。他 们根据成熟的基因扩增及测序技术，再结合比较发达 的网络与信息技术，利用生物体内能够代表该物种的、 标准的、有足够变异的、易扩增且相对较短的 DNA 片 段建立生物分子鉴定技术。2003 年 3 月，20 多位分类专家、分子生物学家和生 物信息学家聚会美国冷泉港，召开了题为“Taxonomy and DNA”的会议。提出对全球所有生物种的某个特 定基因进行大规模测序，以期实现物种鉴定的目标，进 而推进生物进化历史的研究8。9 月，在冷泉港再次召 开题为“Taxonomy，DNA and the Bar Code of Life”的会 议，旨在启动和促进快速廉价的物种鉴定方法，不管使 用者的背景情况。对 DNA 条形编码所有真核生物的 科学性、社会利益有了更深入的讨论和确定，并且还提 出 组 织 策 略 及 国 际 生 物 条 形 编 码 计 划（international barcode of life project）的发展蓝图。提出以自然历史博 物馆为核心，将 DNA 序列鉴定技术、物种收集机构的凭 证标本和当前的林奈分类系统统一起来的科学构想9。生物建立 DNA 条形编码，从而达到对生物的识别与鉴定10，并在全球开展相关的协作研究，推动以分子生物学技术为基础的物种鉴定技术。在此基础上成立生命 条形码联盟（Consortium for the Barcode of Life，CBOL）， 对标本的管理、条形码基因的扩增方法和程序、数据的 管理等都提出规范化的要求，该联盟现拥有来自 50 多 个国家的 150 多个成员组织，旨在促进全球物种鉴定 DNA 条形码标准的探索和开发。生命 DNA 条形码计划 致力于建立标准、快捷、低成本的物种鉴定方法，也可 以让非专业分类学家快速掌握和使用这项分类技术。2.1 CO的选定 生物是进化的，它们都是由共同 的祖先在漫长的历史进化过程中适应不同的自然环境 进化而来，而形成现今能够反映亲缘关系的自然系 统。DNA 是生命遗传物质，通过 DNA 序列分析能反映 生物的亲缘关系，并为建立反映亲缘关系的分类系统 提供依据。这就是遗传物质 DNA 序列分析得以应用 于生物分类的理论基础。考虑到细胞核内基因含量虽然丰富，但其变化速 率较低，太过保守。线粒体 12S 和 16S 核糖体基因中存 在大量的插入和缺失现象，会使序列比对受到障碍，不 便操作，还容易造成错误的比对。线粒体 13 个蛋白编 码 基 因 中 仅 CO 、线 粒 体 细 胞 色 素 b（Cyt b）基 因 、 ND4、ND5 这 4 个基因满足基因插入删除少，长度适用 现有技术条件与要求。但 ND4 和 ND5 进化太快，不可 能设计出通用引物，限制了它们作为全面 DNA 鉴定系 统的目标基因，CO和 Cytb 都拥有适合的长度和慢 的进化速率，Hebert 等2最终选定了 CO。究其原因， 是因为 CO在能够保证足够变异的同时又很容易被 通用引物扩增，其 DNA 序列本身很少存在插入和缺 失。它在基因序列上变化又比 Cytb 慢，拥有系统发育 信号多，所以更适合解析亲缘关系密切的分类类群。 同时，它还拥有蛋白编码基因所共有的特征，即密码子 第 3 位 碱 基 不 受 自 然 选 择 压 力 的 影 响 ，可 以 自 由 变 异。依据每百万年 2%的进化速率，一个有 100 万年生 殖隔离历史的物种类群，650 bp 的 DNA 序列约有 12 个 特征信号位点可用于识别。即使在亲缘关系很近的类 群中，大多数物种的进化历史都超过 100 万年，所以 CO基因 650 bp 的 DNA 片段足够分析绝大多数的动 物物种。并且 4650 的碱基组合可保证每一种物种都有 唯一的 DNA 条形码基因11。当动物类群中各谱系的分子进化速率差异达到100 倍时，由于进化快的物种谱系存在二次突变，在这 个类群中鉴定进化速率慢的物种将变得非常困难。但 大多数动物类群中 CO基因的进化速率比较慢，这种 局限不会影响一般水平的物种鉴定12-13。Hebert 等22DNA 条形码技术的原理加拿大动物学家 Hebert 等1-2首次提出“生物条形码”概念，即用单一的小片段基因（CO基因）作为动物物种快速鉴定的标记，希望利用 DNA 序列（条形码）建立起物种名称和生物实体之间一一对应的关系。DNA 条形码技术产生的基础就是现代商品零售 业条形码系统Universal Product Code（UPC），它使 用代表不同数字的条带排列组合方式区别各种各样的 商品。条形码技术是在计算机的应用实践中产生和发展起来的一种自动识别技术，它是为实现对信息的自 动扫描而设计的，是实现快速、准确可靠的采集数据的 有效手段。在 DNA 序列中每个碱基有 A、T、G、C 4 种可能的 情况，只需要 15 个碱基位点就能出现 41（5 10 亿）种编 码方式，这个数字是现存物种的 100 倍。由于考虑到 在蛋白编码基因中密码子的简并性，其第 3 位碱基通 常不受自然选择的作用，是自由变化的，因此只要考虑45 个碱基就可以获得近 10 亿种可选择的编码。更何 况，由于分子生物学技术的发展，在实际研究过程中， 要获得一段几百个碱基长度的序列已经比较容易，所 以根本没必要考虑仅仅 45 个碱基长度的序列。DNA 条形编码工作可以建立在一段长度为几百个碱基的基 因序列信息基础之上，理论上该技术可对地球上每种利用鳞翅目的序列数据分析结果表明，同属各种 CO序列的差异程度最大可达 10%，而种内的 CO序列差异程度通常都2%，因此不妨碍物种鉴定。DNA 条形码的主要难题是寻找理想基因来区分所有的动物种群。条形码理想状况是一对通用引物14能扩增科、属、种的 DNA，所以探索不同物种分类引物 的组合，对更准确地获得种间基因非常必要。如为了 获得鱼类 DNA 条形码，对几组引物进行组合并按一定 比例配制而成的“鸡尾酒引物”就是很好的例子15-16。2.2 DNA 条形码的工作流程及分析方法 DNA 条形 码 的 工 作 流 程 主 要 步 骤 ： 采 集 所 需 样 品 并 提 取 DNA；设计和合成通用引物；进行 PCR 扩增，筛选 引物，优化反应条件；PCR 产物的纯化与克隆；测 序和序列分析；结果提交至 DNA 条形码数据库。即 把来自不同生物个体的同源 DNA 序列进行 PCR 扩增 和测序，随后对测得的序列进行多重序列比对和聚类 分析，从而将某个体精确定位到一个已描述过的分类 群中。对某些物种来说，甚至还具有足够的结构特征 可将其定位到特定的地理种群，已有的关于线粒体 DNA 系统地理学的研究已经证实这一点。苷酸碱基顺序）；经典系统发育法，应用遗传距离最大似然比/贝叶斯法和不同的突变模型19；多特征分 析法；纯统计分类法；谱系方法，是一种综合理论， 其基础是遗传演化模型和最大似然比法/贝叶斯法20。2.3DNA 条形码技术的优势条形码技术能够快速从部分零散组织中鉴别出物种，例如通过鉴别胃内食物小块能够帮助重建食物链循环，土壤层里植物根 的样本可准确鉴定该植物。不同生长发育时期的不同形态都能够利用该技术。例如，当 DNA 条形码数据库中积累了足够多的数据后，对以后截获的卵、幼虫和蛹等非成虫虫态以及肢体残缺不全的物种，可以根据 其条形码数据直接和数据库的数据进行对比，而达到 物种鉴定的目的，没有必要将其培养为成虫再行鉴定， 为进一步采取相应的检疫措施节约大量时间。准确 地辨别形态近似种和区分潜在危险物种，快速准确鉴 定濒危物种、土著种和入侵种。条形码数据库提供 的大量遗传信息可构建地球上生物的生命之树，新种 也可通过其条形码数据追寻它在生命之树中的系统位 置。对鉴定者的经验和专业背景知识将大大降低。随着 DNA 扩增技术越来越成熟，分子分类只要求工作者接受一定的训练，有简单的分子操作技能就可以进行物种鉴定工作。Ratnasingham 和 Hebert 明确指出提交动物条形码序列应包含以下信息：物种信息（名称、性别、生长17阶段和繁殖过程、分类地位）；凭证标本信息（目录、馆藏号和提供样本的单位）；采集信息（采集人、采集 日期和 GPS 定位的采集地点）；标本鉴定人；DNA 条形码序列（基因名称和位置、PCR 扩增引物、比对细 节）；序列峰图。并要求配有物种照片、采集地、形态 特征等相关信息的文字描述。DNA 条形码是一个特定的 DNA 片段序列，拥有足 够的可变性以确定物种出身。在发现一种未知物种或 者物种的一部分时，研究人员便描绘其组织的 DNA 条 形码，而后与国际数据库内的其他条形码进行比对，如 果与其中一个相匹配，研究人员便可确认这种物种的 身 份 。 鉴 于 NCBI（National Center for Biotechnology Information） 、 EMBL （European Molecular Biology Laboratory）和 DDBJ（DNA Data Bank of Japan）中 的 序 列数据也不是完美的，可能会产生样本污染、序列错 误、鉴定错误或其他分类问题，BOLD（The Barcode of Life Data System）作为全球最早推行保存物种分类鉴定观 点的组织，为使用者建立专门数据库（如病原菌株、疾 病媒介种类和濒危物种）。其职责是描述凭证标本（如 DNA 标记、形态分类、样本细节、采集信息、凭证标本 照片等），并允许修正形态特征和重测已保存的序列。 DNA 条形码数据主要分析方法：相似法18，基 于全部 DNA 条形码或其中一部分序列的相似性（寡核3不同类群种内、种间遗传距离变化准确的物种鉴定是人类认知自然和可持续发展的必要前提，利用形态学特征鉴定物种已难以满足科学 发展的巨大需求。鉴于传统形态分类会出现外部形态 特征相似造成鉴定困难、幼体容易产生错判以及比较 普遍的隐种等许多问题，今后动物鉴定应将外部形态 鉴定和分子生物学技术有机地结合起来，更好地发现 和纠正传统形态学鉴定中的错误，从而科学地鉴别物种。DNA 条形码不仅是传统物种鉴定的强有力补充，而且使标本鉴定过程实现自动化和标准化，突破了对经验的过度依赖，能够在较短时间内建立形成易于利 用的应用系统。加拿大动物学家 Hebert 等21-22对动物界，包括脊 椎动物和无脊椎动物共 11 门 13 320 个物种的 CO基 因序列比较分析，除腔肠动物 Cnidaria 外，98%的物种 遗 传 距 离 差 异 在 种 内 为 02% ，种 间 平 均 可 达 到11.3%。DNA 条形码数据表明遗传距离是进行物种间鉴定的重要标志，较大的种间差异是对物种进行准确鉴定的先决条件。Ward 等16发现澳大利亚海洋鱼种 间距离为 9.93%。Hubert 等23研究加拿大淡水鱼的种 间遗传距离为 8.37%，Wang 等24分析鲶鱼 CO序列， 其种间距离为（18.31.3）%，种内遗传距离很低，仅为0.8%。种间遗传距离显著大于种内遗传距离，不同的类群遗传距离不相同。Virgilio 等25研究了 1995 种昆虫的15 948 条 CO基因序列发现，95%的物种其种内遗传距离在 07.64%之间，种间遗传距离为 2.47%21.00%，表明不同类群种内和种间遗传距离数值不一，鉴别物种时应进行多基因标记，综合分析判断鉴定结果。 赵明等26利用 DNA 条形码对蚊类进行研究，结果表明利用 DNA 条形码信息研制 DNA 芯片能够鉴定 15种蚊虫。孙家梅27利用 CO作为分类条形码，CO序列的遗传距离和分子系统树分析结果显示 DNA 条形码能够很好地对白蛉进行物种识别。杨瑞生等28研究发现橡实象虫（Curculio arakawai）与鞘翅目象甲科Kyklioacalles 属昆虫的进化关系最近，遗传距离最小。 与鳞翅目丝角蝶科 Macrosoma sp.属昆虫间的进化关系 最远，遗传距离最大。根据 CO基因序列的多样性， 能将橡实象虫明显地与其它昆虫区分开。陈春生等29 应用条形码技术对中尼边境鼠类物种鉴定时发现，17 个鼠标本的种内遗传距离平均值为 3.5%，种间遗传距 离平均值为 47.0%，种间遗传距离是种内遗传距离的10 倍以上，表明条形码技术可以很好地区分鼠类。马英等30研究青海省小型兽类时发现长尾仓鼠（Cricetuluslongicaudatus）、朝鲜姬鼠（Apodemus peninsulae）和山地 背纹鼩鼱（Sorex bedfordiae）3 个物种分支内遗传距离 明显不同，表明 DNA 条形码技术还存在一些不足之 处，如果根据现阶段积累的部分物种判断阈值可能对 物种多样性造成一定的误判，需要考虑更多的 DNA 条 形码基因/片段，进行综合分析，才能做出科学的判断。 如果说 DNA 条形码的主要功能侧重于对以往已 有描述的物种或类群的鉴定，那么在分子手段介入的 同时，难免会出现一系列问题，这主要体现在与形态分 类学研究结果的冲突，如隐形种的出现和 DNA 条形码 的通用性等。在这种情况下，研究者需要利用各方面 的证据进行权衡，确定标准，从而做出决定。由于不同 分类学家对种的概念、大小或界限有着不同的理解，各 类分子标记片段具有不同的进化速率，以及同一片段 在不同分类群中进化速率存在差异，所以对所有的物 种进行鉴定提倡使用 CO与其他线粒体基因和核基因配合使用31-32。的，包括腹足类、蝶类、弹尾目、有翅目昆虫、鱼类、蚁类、甲壳类和新近研究的硅藻属、原生动物等的鉴定。 Hajibabaei 等33研究发现鳞翅目 521 种昆虫约 97.9%可 以通过 DNA 条形码区分，即使外形极其相似的物种其 CO基因序列也很少有重叠。DNA 条形码计划也可 作为个体生物的新视点。例如，机体鉴定包括胃容物 的鉴定，它可以解释某些野生动物食物链组成。尤其 在一些行为学研究未知条件下，它还可解释宿主及其 媒介的寄生关系，为物种地理区域分布研究提供新思 路。DNA 条形码除了扩充已探明物种的 DNA 条形码 信息外，也发现许多新种和隐存种，如巨藻34、马达加 斯加蚂蚁35、澳大利亚鱼11等。在整个基因组中，理论上不存在一种普遍适用的 DNA 条形码基因，因为任何一个基因都不可能在各种 生物中都保守，同时又包含足够的序列变异信息来进 行物种的辨别，因此在鉴定不同的物种类群时需要确 定不同的目的基因。在珊瑚虫、水母和海葵中，由于存 在线粒体 DNA 修复体系，线粒体基因显然不适合作为 条形码技术的标准基因。真菌线粒体 DNA 含有内含 子，其 DNA 条形码系统以 CO基因和核糖体 RNA 基 因内转录间隔区（ITS）同时作为基础36。在高等植物 中，由于线粒体 DNA 碱基置换速率低，变异很小，CO 片段不适于做植物分类鉴定37，生命条形码协会植物 工作组同意用多基因标记植物条形码，来鉴定相关亲 缘种38-39。当前多数研究者倾向于 matK 和 trnHpsbA 片段参与组合，而第 3 个片段将可能是 Kim 等提出的 atpFatpH 或 psbKpsbI 片段40。此外，片段组合后分 析应该分步进行，编码基因选择压力大，变异通常较小 但通用性好，应该先用编码基因锚定到科或属，再用变 异更大的片段（编码或非编码的）区分到种。DNA 条形码在其他领域研究也有很大进展，CO 可以用于少数真菌目、藻类41和原核生物（草履虫和四 膜虫），但要达成预期的标准化还比较困难，目前普遍 认为仅用线粒体 CO基因序列比对解决近缘种基因 进化率、遗传距离差异、线粒体 DNA 渗入过程和基因 间隔差异有很大难度，基于单一位点的序列分配方法 常常缺乏精确性42。生命条形码计划的最大挑战是评价单细胞生物物 种的多样性（如细菌、原生物、单细胞真菌）。微生物是 引起多种疾病的根源，在营养吸收和传递中发挥重要 作用43。微生物一个有趣的特点是在它短暂的生命周 期中其种群大小是不稳定的，在特殊时间和场所中某 一优势种群在其他时间或场所却很难被调查到。种群 量小时评价系统进化会掩盖其优势种群，导致对微生 物多样性估计过低44。CO条形码方法可以探索真4DNA 条形码技术的应用随着全球气候变化、环境问题和能源问题的加剧，人类可持续发展对理解和认识生物多样性的要求日益 迫切，物种的准确和快速鉴定作为对生物多样性保护 和持续利用的基础，成为全球性的重大需求。迄今为止，CO基因在动物分类鉴定中被证明是行之有效核微生物的生物多样性45-46，有报道说根据一小段核糖体亚单位的 5区域（约 600 bp）47在深海中成功找到 这一类型或物种。遗传学家应用 Mega 分析方法使得 人们可以重新关注原核生物分子进化和多样性48-49， 但对真核生物选用 Mega 遗传方法技术上不可行并且 成本昂贵，评价真核生物多样性和其 DNA 条形码的资 源共享是大家关注的热点50。Ward 等16对澳大利亚 273 种鱼类的 CO基因序 列进行分析，认为 DNA 条形编码不仅可以形成物种鉴 定系统，还包含一定的系统发育信息，并对相关种类进 行系统发育研究。Vences 等51探讨了 DNA 条形码对两 栖类和爬行类物种的鉴定能力，结果显示选用的 CO 基因能够准确地辨别两栖类和爬行类各物种。Amir 等52用线粒体 DNA 作为条形码研究果蝇（Drosophila melanogaster）时，发现 2 个隐存种以及 1 个入侵种。此 外对于那些在种水平上形态差异较小且存在不同生活 史阶段的物种，如线虫、两栖动物53和群居的社会性昆 虫等，用传统方法进行鉴定困难重重，但应用 DNA 条 形码技术则可很好地解决此类问题。线粒体或核的基因演化速率在所有生命中是不一 样的，例如软体动物比其他多细胞动物进化速率快，6 种革翅目昆虫显示其进化速率不同，植物线粒体基因 序列的变异也是不同的36。有学者认为对于脊椎动物 尤其是系统关系远的物种，最好将 16S RNA 和 CO一 起作为 DNA 条形编码的标记基因，尝试多个分子标记 的结合使用和一些新的有潜力解决问题的基因。研究 发现多分子标记，无论对于植物还是许多其他类型的 生物来说似乎都是必须的。未来的发展趋势是多位点 基因标记的 DNA 条形码生物物种分类鉴定方法，包括 CO基因和其他基因联合标记54-55。另外，核糖体 RNA 基因因含量充足且一侧区域相对保守，有望作为 分类基因。若选用核糖体 RNA 来区分特有种，能为传 统分类提供分子鉴定依据56。诸立新等57基于 CO基因约 640 bp 片段序列的 遗传距离分析，对尾凤蝶属（Bhutanitis）4 种蝴蝶的 20 只标本进行鉴定分类，并探讨分子系统发育关系。张 合彩和乔格侠58总结了核基因和线粒体基因在半翅目 蚜虫分子系统发育研究中的应用，得出核基因和线粒 体基因间以及不同线粒体基因间的联合分析在解决不 同层次问题中均有应用的结论。叶军等59基于 CO 序列构建了系统发育树中鉴定地中海实蝇（Ceratitis capitata）幼虫的种类。美国联邦航空管理局和军方正在利用 DNA 条形 码技术分析与飞机相撞的鸟类种类、时间、高度和迁徙 路线，可能会避免每年数千起鸟类和军用、民航飞机相撞事故。摸清物种的身份对于控制某些传染病也有重要的 意义。“蚊虫条码计划”是 CBOL 发起的一个展示性质 的项目，该计划打算测定全世界 3000 多种已知蚊虫中 的 80%。迄今为止，已经有250 种蚊虫的条形码被 测定出来。蚊虫的条形码数据可以帮助控制通过蚊虫 传播的疾病，例如疟疾、西尼罗病毒病和登革热。全世 界每年有 5 亿人感染疟疾，该病的病原体是通过蚊虫 叮咬人类传播的。但是并非所有的蚊虫都能传播疟 疾，借助蚊虫条形码，人们就可以更有针对性地控制传 播疟疾的蚊虫，包括发现蚊虫幼虫的栖息地并喷洒杀 虫药。DNA 条形码已经成为生态学研究的重要工具，不 仅用于物种鉴定，同时也帮助生物学家进一步了解生 态系统内发生的相互作用。在发现一种未知物种或者 物种的一部分时，研究人员便描绘其组织的 DNA 条形 码，而后与国际数据库内的其他条形码进行比对。如 果与其中一个相匹配，研究人员便可确认这种物种的 身份。DNA 条形码技术是利用生物体 DNA 中一段保 守片段对物种进行快速准确鉴定的新兴技术，借助于 这项技术，科学家们可以鉴定物种及物种间亲缘关系， 修改已有的分类学结论，更进一步了解生态系统，以便 获取更多细节信息60。目前，一系列 DNA 条形码计划正在世界各地如火 如荼地进行。在加拿大丘吉尔的北极圈附近地区，科 学家对 6000 种物种进行编目，包括数量惊人的昆虫；Juli将 DNA 条形码用于了解蝴蝶的进化；在波多黎各，这种条形码又被用于破译森林的结构。DNA 条形码技术将分子鉴定在细菌、微生物多样性调查62和常61规病原菌诊断63以及与之相关的分类、食品、法医学、媒介64等多个领域广泛应用，极大地促进人类疾病监 测，掌握和利用生物多样性的能力。参考文献1 Hebert PDN，Cywinska A，Ball SL，et al. Biological identificationsthrough DNA barcodesJ. Proc R Soc Lond B Biol Sci，2003，270（1）：313-321.2 Hebert PDN，Ratnasingham S，de Waard JR. Barcoding animal life:cytochrome c oxidase subunit 1 divergences among closely relatedspeciesJ. Proc Biol Sci，2003，270（Suppl 1）：S96-99.3 Hajibabaei M，Janzen DH，Burns JM， et al. DNA barcodesdistinguish species of tropical LepidopteraJ. Proc Natl Acad Sci，USA，2006，103（4）：968-971.4 Janzen DH，Hajibabaei M，Burns JM，et al. Wedding biodiversityinventory of a large and complex Lepidoptera fauna with DNAbarcodingJ. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci，2005，360（1461）：1835-1845.5 Hawksworth DL. Challenges in mycologyJ. Mycol Res，1995，99：127-128.6 Dayrat B. Towards integrative taxonomyJ. Biol J Linn Soc，2005，85（3）：407-415.7 Tautz D，Arctander P，Minelli A，et al. DNA points the way aheadin taxonomyJ. Nature，2002，418（6897）：479.30马英，李海龙，鲁亮，等. DNA 条形码技术在青海海东地区小型兽类鉴定中的应用J. 生物多样性，2012，20（2）：193-198.Rubinoff D，Cameron S，Will K. 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