DNA條形碼讓植物走出書本
手持一個植物DNA條形碼測定儀,即能迅速獲知路邊植物的準確名稱和所歸科、屬等,這對于眾多植物愛好者來說無疑是一個值得歡欣鼓舞的好消息。
一些植物學(xué)家們目前正致力于植物DNA條形碼的研究。他們認為,這樣一個簡便、快捷的儀器離我們并不太遠。
DNA條形碼(DNA barcode)是指生物體內(nèi)能夠代表該物種的DNA片段,具有標準、有足夠變異、易擴增且相對較短等特點。植物DNA條形碼的主要作用就是物種鑒定,尤其對一個區(qū)域內(nèi)物種快速鑒定的作用很大。
此外,據(jù)中科院華南植物園分子生態(tài)研究組組長葛學(xué)軍介紹,對于昆蟲的食性,如普食性昆蟲還是專一食性昆蟲,它們吃什么植物,以前很難進行準確定性,僅靠觀察進行估計。目前,可以采用植物DNA條形碼引物,從昆蟲整體DNA中進行擴增,然后對目標片段進行序列測序、鑒定,從而了解昆蟲的食物是什么。
植物DNA條形碼最早由加拿大皇家學(xué)會會員保羅?赫伯特等于2003年提出,如今已迅速成為生命科學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域研究的前沿學(xué)科之一,被視為是對傳統(tǒng)物種鑒定的一個非常有利的補充,尤其是對采用傳統(tǒng)系統(tǒng)學(xué)方法難以鑒定的物種特別有用。例如,對于植物的幼苗、碎片、根系以及植物制成品(如茶飲料、中藥)等非常有用,未來在生命科學(xué)、法醫(yī)學(xué)、流行病學(xué)、醫(yī)藥、食品衛(wèi)生安全等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
中國的一些植物學(xué)家聯(lián)手,試圖依托中國西南野生生物種質(zhì)資源庫等已有積累,建立一個植物DNA條形碼的原始數(shù)據(jù)庫——條形碼“大廈”。
不過,復(fù)雜繁多的植物多樣性,要以標準、統(tǒng)一的條形碼為代表,是一項艱巨的任務(wù),僅篩選基因條形碼一項內(nèi)容就不簡單。
日前,由中國科協(xié)主辦,云南省科學(xué)技術(shù)協(xié)會、中科院昆明植物研究所、云南省植物學(xué)會承辦,在于昆明舉行的中國科協(xié)第62期新觀點新學(xué)說學(xué)術(shù)沙龍——“植物DNA條形碼前沿探討”上,中科院昆明植物研究所院重點實驗室副主任高連明表示,篩選基因條形碼必須遵循三個基本準則:第一,通用性,即所用條形碼在所有的生物類型中都能夠擴增出來;第二,序列的可讀性,測序后得出的序列質(zhì)量要好,既要擴增,還能夠測序;第三,物種的分辨率,所用條形碼必須要有一定的物種分辨率,能夠把物種分開。
植物的進化伴隨著雜交和多倍化,多倍化即染色體數(shù)目加倍現(xiàn)象,由此形成一系列的變化。在這種情況下,研究人員嘗試以葉綠體基因代表母系、核基因代表雙親,由此一組基因做完,不僅可以把物種鑒定清楚,還有助于弄清該物種是否是雜交來源。中國植物條形碼委員會副主任、中國科學(xué)院植物研究所系統(tǒng)與進化植物學(xué)國家重點實驗室主任汪小全表示:“在將來,可能就是以葉綠體基因做主碼,這樣很容易鑒定到科屬和常見的、孤立的物種。”
未來植物DNA條形碼測定儀的應(yīng)用正是基于這個條形碼“大廈”。軟件和網(wǎng)站構(gòu)建出“大廈”的筋骨,除了要有DNA材料為填充,還必須要有規(guī)范的憑證標本內(nèi)容,而且憑證標本還要有對應(yīng)的地理信息(GIS),即標本采集地等信息。
國際生命條形碼委員會中國代表、中科院昆明植物研究所所長李德銖指出,DNA條形碼可以解決很多問題,但并不能包打天下。DNA條形碼的發(fā)展必須是在分類學(xué)家的指導(dǎo)下,或者依托分類學(xué)家去開展,才能建起一個可靠的數(shù)據(jù)庫。
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