DNA條形碼在原生動(dòng)物系統(tǒng)分類學(xué)中的應(yīng)用

王紹彬 唐發(fā)輝 趙元莙

摘要：DNA條形碼技術(shù)是利用目的基因中一段標(biāo)準(zhǔn)的、有足夠變異的且相對(duì)較短的DNA序列來(lái)進(jìn)行物種快速與準(zhǔn)確鑒定的一種分子生物學(xué)技術(shù)。DNA條形碼技術(shù)歷經(jīng)十幾年的發(fā)展，在動(dòng)物、植物和微生物等領(lǐng)域的物種分類和鑒定研究中得到應(yīng)用。本文從DNA條形碼的概念和特點(diǎn)、DNA條形碼在原生動(dòng)物系統(tǒng)分類學(xué)研究中的應(yīng)用等方面進(jìn)行了綜合介紹，以期拓展中小學(xué)生的知識(shí)面，促進(jìn)中小學(xué)素質(zhì)教育的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：DNA條形碼；原生動(dòng)物；系統(tǒng)分類；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）07-0158-02

一、DNA條形碼的簡(jiǎn)介

2003年，Herbert等人首次定義了DNA條形碼概念，即“通過(guò)使用一段標(biāo)準(zhǔn)的、有足夠變異的、易擴(kuò)增且相對(duì)較短的DNA片段進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的物種鑒定”，他們研究發(fā)現(xiàn)線粒體細(xì)胞色素C氧化酶亞基I（Cox I）基因中一段DNA片段可以區(qū)分大多數(shù)物種，顯示出其作為條形碼基因的適用性，故線粒體Cox I基因可作為DNA條形碼基因用于物種的鑒定。理想的DNA條形碼應(yīng)具備兩大特點(diǎn)：（1）能做到同屬內(nèi)種間差異明顯大于種內(nèi)差異，兩者之間有明顯的間隔區(qū)；（2）序列相對(duì)保守，引物通用性高。生物DNA條形碼技術(shù)歷經(jīng)十幾年的發(fā)展，已經(jīng)在動(dòng)物、植物和微生物等領(lǐng)域的物種分類和鑒定研究中得到應(yīng)用。

二、DNA條形碼在原生動(dòng)物系統(tǒng)分類中的應(yīng)用

原生動(dòng)物種類較多，個(gè)體微小，絕大多數(shù)需要在顯微鏡或電鏡下觀察，加之許多種類之間形態(tài)結(jié)構(gòu)極其相似，且其親緣關(guān)系不明，因而原生動(dòng)物學(xué)家力圖尋求各類方法對(duì)該類群進(jìn)行鑒別及親緣關(guān)系的探討。盡管目前國(guó)際上DNA條形碼用于原生動(dòng)物的研究并不多，本文對(duì)DNA條形碼應(yīng)用于自由生與寄生原生動(dòng)物的系統(tǒng)分類學(xué)研究方面進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。

纖毛蟲(chóng)作為一類特化程度最高、最為復(fù)雜的原生動(dòng)物，以營(yíng)自由生活為主，在微食物網(wǎng)的物質(zhì)和能量流動(dòng)中扮演著重要的角色。僅在近年來(lái)才有研究者通過(guò)對(duì)寡膜綱和旋唇綱纖毛蟲(chóng)中四個(gè)主要代表階元的條形碼基因進(jìn)行了評(píng)估和篩選，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)Cox I基因可作為草履蟲(chóng)近緣物種區(qū)分的DNA條形碼基因；ITS2二級(jí)結(jié)構(gòu)信息可在一定程度上反映旋唇綱丁丁類近緣種的遺傳差異；核基因ITS2、LSU-D2區(qū)及Cox I基因可作為前口蟲(chóng)DNA條形碼基因且Cox I基因效果更好；與線粒體Cox I基因相比ITS2及LSU-D2區(qū)間更適合作為游仆蟲(chóng)的DNA條形碼基因。系列研究表明DNA條形碼技術(shù)應(yīng)用于纖毛蟲(chóng)科屬水平鑒定上表現(xiàn)良好。然而，部分研究者通過(guò)對(duì)各種DNA條形碼片段的廣泛篩選，發(fā)現(xiàn)線粒體Cox I基因并不適合作為纖毛蟲(chóng)的DNA條形碼基因，適于做纖毛蟲(chóng)條形碼的基因還有待進(jìn)一步挖掘。故為了揭示真實(shí)自然的親緣關(guān)系，選擇合適的基因作為分類研究中的DNA條形碼是至關(guān)重要的。

DNA條形碼技術(shù)在寄生性原生動(dòng)物分類鑒定中得到了廣泛的應(yīng)用。到目前為止，DNA條形碼已主要應(yīng)用于葉足蟲(chóng)（阿米巴蟲(chóng)）、鞭毛蟲(chóng)（錐蟲(chóng)）、孢子蟲(chóng)（球蟲(chóng)）等寄生性原生動(dòng)物的種類鑒定中。Kosakyan等人以Cox I基因?yàn)闂l形碼和形態(tài)學(xué)鑒定相結(jié)合共同分析物種復(fù)合體Nebela tincta-collaris-bohemica的系統(tǒng)發(fā)育地位，確保種類鑒定的準(zhǔn)確性。Adams等人利用18S、ITS1、28SrRNA這3個(gè)分子標(biāo)記作為DNA條形碼對(duì)Tanzania地區(qū)舌蠅傳播的錐蟲(chóng)進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)研究，鑒定這兩個(gè)蟲(chóng)種為新種。部分研究測(cè)定火雞隱孢子蟲(chóng)的部分序列，研究發(fā)現(xiàn)利用18S rDNA作為分子標(biāo)記對(duì)長(zhǎng)春鴨源火雞隱孢子蟲(chóng)與國(guó)外隱孢子蟲(chóng)同源性比較，并確18S rDNA基因成為系統(tǒng)發(fā)育分析、病原學(xué)診斷、鑒別隱孢子蟲(chóng)種類及其基因型的重要靶基因之一。Ogedengbe等人利用Cox I基因?qū)?shí)驗(yàn)室艾美球蟲(chóng)屬樣本進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析，證實(shí)Cox I基因可作為球蟲(chóng)亞綱理想的DNA條形碼基因。國(guó)內(nèi)同類研究如王鑫對(duì)6種11株雞艾美耳球蟲(chóng)樣本進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)線粒體Cox I基因比18S rRNA基因更適合作為種間鑒定的理想靶基因，并且可以作為寄生蟲(chóng)DNA條形碼的候選基因。

三、展望

DNA條形碼技術(shù)歷經(jīng)十幾年的發(fā)展，在生物系統(tǒng)分類學(xué)研究中具有突出的優(yōu)勢(shì)，在后生動(dòng)物和植物領(lǐng)域中的研究成果顯著，相比之下在原生動(dòng)物領(lǐng)域方面的研究還極其薄弱。因而，DNA條形碼在原生動(dòng)物系統(tǒng)分類學(xué)方面的工作任重而道遠(yuǎn)，應(yīng)避免分子標(biāo)記選取時(shí)的單一性，建議通過(guò)多基因聯(lián)合分析去識(shí)別和鑒定類群，探究其內(nèi)部真正的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系。

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