多位點 DNA 條形碼的研究.pdf

1、DNA條形碼（DNA barcoding）是一種通過較短的DNA序列片段來鑒定物種的方法。由于快速準確的特點，使采用DNA條形碼對生物物種進行鑒定分類的方法越來越為大家所采用，并已經(jīng)應(yīng)用到多個研究領(lǐng)域內(nèi)，例如：物種鑒定,隱蔽物種的發(fā)掘，追蹤入侵物種，物種保護，以及群落生態(tài)學的研究等。當前DNA條形碼方法通常是基于單一的線粒體基因，例如細胞色素氧化酶I（COI）。細胞色素氧化酶 I因為具有突變率高且在大多數(shù)動物群體中容易通過通用引物擴增獲

2、得，所以自從十幾年前被提出以后，就成為動物DNA條形碼的通用標記。不過如果這種條形碼方法應(yīng)用到物種分化時間不長的物種上或者存在基因交流的相近物種上往往不能得到理想的效果。隨著分子生物學的發(fā)展，越來越多的研究者認為使用單個COI序列對生物體進行物種鑒定是不準確的。
　　兩個物種擁有一個相同的位點是可能的，例如兩個物種可能共享相同的COI序列，但是兩個物種擁有多數(shù)相同的獨立位點是不可能的。Dowton等人于2014年提出一個“第二代條

3、形碼”的新概念，指出只用一個基因位點作為條形碼進行物種鑒定有一定的缺陷性，并用兩個基因位點作為DNA條形碼驗證了這一理論框架。第二代條形碼技術(shù)采用COI和CAD這兩個基因位點進行分析，采用BEAST與BPP相結(jié)合的方法進行數(shù)據(jù)分析，從而進一步提高物種鑒定的準確性。不過Dowton等人的研究因為位點數(shù)目太少，選用的物種數(shù)據(jù)也不具有挑戰(zhàn)性，無法證明第二代條形碼比傳統(tǒng)DNA條形碼的優(yōu)越性。
　　多個位點作為條形碼對生物個體進行物種鑒定已

4、受到部分研究者的認同。這里我們基于“第二代條形碼”提出一個更為有效的多位點DNA條形碼的研究框架-基于靶基因富集和二代測序的物種鑒定。本研究中，我們通過使用實際數(shù)據(jù)以及模擬數(shù)據(jù)進行兩方面驗證，結(jié)果均顯示：隨著使用的獨立位點個數(shù)的增加，其物種鑒定的準確率升高。在足夠的長的分化時間或在此基礎(chǔ)上存在一定的基因交流的情況下，單個位點的DNA條形碼鑒定出現(xiàn)錯誤的時候，是可以用多個獨立的位點進行準確的物種鑒定的。同時也根據(jù)模擬數(shù)據(jù)分析得到對物種鑒定

5、準確率的提高不在于單個位點的長度，而在于位點的個數(shù)。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)以及模擬數(shù)據(jù)的分析，我們最終確定使用500個獨立位點作為標記進行物種鑒定，此500個標記是在輻鰭魚類范圍內(nèi)眾多魚類均能富集得到的且變異性較大的。在此基礎(chǔ)上，我們開發(fā)了一套包含三步流程的物種鑒定方法，以此來進行準確的物種鑒定。第一步計算遺傳距離，第二步建立物種樹，第三步進行BFD*貝葉氏物種界定。經(jīng)實驗數(shù)據(jù)及模擬數(shù)據(jù)的多次驗證，我們的方法都能夠?qū)€體進行準確的物種鑒定。我們預(yù)