DNA条形码技术研究进展

概念：利用足够变异且容易扩增的相对相对较短的标准DNA片段，在种内的特异性和种间的多样性中建立的一种新的生物身份识别系统从而实现对物种进行快速、准确的识别和鉴定。

1. DNA条形码的筛选开发

1.1 DNA条形码标准

理想的DNA条形码应该符合以下几个标准：（1）序列变异水平适宜，可以将不同各种区分开来，同时种内变异较小。（2）变异区域两端序列高度保守，可以设计众多物种稳定扩增的通用引物。（3）扩增序列尽量短，便于DNA提取和一个反应可以完成测序，尤其是对存在DNA降解的材料（如：腊叶标本，民间药材）。

细胞核内基因含量丰富，但其变化速率较低，过于保守。而线粒体基因组插入删除很少，基于长度差异的考虑，900bp最适合现有技术要求与条件，线粒体13个蛋白编码基因中仅有COI、Cytb（细胞色素b）、ND4、ND5满足上述条件。ND4、ND5进化太快，不能设计通用引物。COI和Cytb都拥有适合的长度和慢的进化速率。Hebert等最终选定了COI，因为COI 在能够保证足够变异的同时容易被通用引物扩增，自身DNA序列很少存在缺失和插入，COI的序列变化上又比Cytb慢，拥有系统发育信号多，所以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COI基因650 bp的DNA片段足够分析绝大多数的动物物种。据此，已有研究表明COI基因是许多鱼类、昆虫和鸟类等动物分类与鉴别的理想DNA条码。

对于植物而言线粒体COI基因进化速率慢，遗传分化小，不宜用作条形码。因此植物中最可能的条形码是从叶绿体基因组中选择的。虽然叶绿体基因组相对保守，但仍然包含许多变异区域，同时叶绿体基因组相对保守有其自身优势：单亲遗传避免基因重组；植物中均有大量叶绿体，即使DNA高度降解也容易扩增。生物条形码联盟（CBOL）最初建议的植物条形码均为叶绿体片段：matK，ropC1，ropB，accD，nhdJ和YCF5。但因为后三个片段在一些主要植物类群中有缺失，如YCF5在苔藓类植物中缺失，accD在禾本科植物中缺失，而ndhJ在松属植物中缺失，