中国科学: 生命科学

2010年 第40卷 第4期: 342 ~ 358 www.51wendang.com life.scichina.com

《中国科学》杂志社

SCIENCE CHINA PRESS

SCIENTIA SINICA Vitae

论 文

基于芸香科的植物通用DNA条形码研究

罗焜, 陈士林*, 陈科力, 宋经元, 姚辉, 马新业, 朱英杰, 庞晓慧,

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余华, 李西文, 刘震

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① 中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所, 北京 100193; ② 湖北中医学院药学院, 武汉 430061;

③ 西南交通大学生命科学与工程学院, 成都 610031; ④ 清华大学化学系, 北京 100084 * 联系人, E-mail: slchen@implad.ac.cn

收稿日期: 2009-12-12; 接受日期: 2010-01-15

国家国际科技合作项目(批准号: 2007DFA30990)和卫生部卫生行业科研专项基金(批准号: 200802043)资助项目

摘要 植物DNA条形码研究是近10年来进展最迅速的学科之一, 其通用序列的筛选一直是该领域研究的热点问题. 2009年, 生命条形码联盟植物工作组推荐rbcL+matK组成复合序列作为植物通用条形码, 但其研究对象中近缘属、种较少, 且物种水平鉴定成功率仅为72%, 所以仍在进行验证和新序列的研究工作. 本研究选取nrDNA ITS2序列, 利用其具有Ⅱ级结构的特性、通过不同物种类型模型判定全长, 将其和目前热点候选序列(matK, rbcL, psbA-trnH, rpoC1, ycf5)及nrDNA ITS序列针对芸香科72属192种300个样本进行比较, 试图在同一科属下更多近缘种存在时, 真实判定候选序列的鉴定能力. 结果表明, 自行设计引物的ITS2序列具有较好的PCR扩增和测序成功率, 在所考察的候选序列中具有最大的种间变异和较小的种内变异, 且两者存在极显著差异, 同时物种鉴定成功率最高, 各评价指标均优于其他候选序列. 证实ITS2序列在单一科属内的“高效性”, 故推荐其作为植物DNA条形码通用序列之一.

关键词

DNA条形码ITS2 芸香科 鉴定

DNA条形码(DNA barcoding)由加拿大动物学家Hebert等人[1]首次提出, 即通过使用一段标准 DNA片段, 对物种进行快速、准确地鉴定, 是近年来发展最迅速的学科之一. Gregory[2]认为, DNA条形码的研究将会是全球性的“大科学计划”. Miller[3]以“DNA条形码与分类学的文艺复兴”为题发表文章, 认为DNA条形码技术将对分类学产生革命性的影响. 2003年, Hebert等人[4]对动物界中共11个门13320个物种的CO1(cytochrome c oxidase subunit 1)基因序列进行分析, 发现该序列种间变异能较好地区分除刺胞动物

门以外的物种. 随后的研究中[5~7], CO1基因被公认为动物界中标准的DNA条形码基因. 植物由于在进化历程中容易发生杂交、网状进化等事件, 而且同一基因在不同类群的进化速率可能不同, 导致植物条形码的研究比动物要复杂得多[8,9]. 近几年提出了一些植物DNA条形码候选序列及其组合[10~12], 但尚未达成一致意见. 2009年, 生命条形码联盟植物工作组(the plant working group of the consortium for the barcode of life, CBOL)[13]分析了550个物种907个样品后, 推荐以rbcL+matK组成的复合序列作为整个植

英文版见: Luo K, Chen S L, Chen K L, et al. Assessment of candidate plant DNA barcodes using the Rutaceae family. Sci China Life Sci, 2010, doi:

10.1007/s11427-010-0089-1