多位點(diǎn) DNA 條形碼的研究.pdf

1、DNA條形碼（DNA barcoding）是一種通過(guò)較短的DNA序列片段來(lái)鑒定物種的方法。由于快速準(zhǔn)確的特點(diǎn)，使采用DNA條形碼對(duì)生物物種進(jìn)行鑒定分類的方法越來(lái)越為大家所采用，并已經(jīng)應(yīng)用到多個(gè)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(hù)，以及群落生態(tài)學(xué)的研究等。當(dāng)前DNA條形碼方法通常是基于單一的線粒體基因，例如細(xì)胞色素氧化酶I（COI）。細(xì)胞色素氧化酶 I因?yàn)榫哂型蛔兟矢咔以诖蠖鄶?shù)動(dòng)物群體中容易通過(guò)通用引物擴(kuò)增獲

2、得，所以自從十幾年前被提出以后，就成為動(dòng)物DNA條形碼的通用標(biāo)記。不過(guò)如果這種條形碼方法應(yīng)用到物種分化時(shí)間不長(zhǎng)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(xué)的發(fā)展，越來(lái)越多的研究者認(rèn)為使用單個(gè)COI序列對(duì)生物體進(jìn)行物種鑒定是不準(zhǔn)確的。
　　兩個(gè)物種擁有一個(gè)相同的位點(diǎn)是可能的，例如兩個(gè)物種可能共享相同的COI序列，但是兩個(gè)物種擁有多數(shù)相同的獨(dú)立位點(diǎn)是不可能的。Dowton等人于2014年提出一個(gè)“第二代條

3、形碼”的新概念，指出只用一個(gè)基因位點(diǎn)作為條形碼進(jìn)行物種鑒定有一定的缺陷性，并用兩個(gè)基因位點(diǎn)作為DNA條形碼驗(yàn)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(gè)基因位點(diǎn)進(jìn)行分析，采用BEAST與BPP相結(jié)合的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而進(jìn)一步提高物種鑒定的準(zhǔn)確性。不過(guò)Dowton等人的研究因?yàn)槲稽c(diǎn)數(shù)目太少，選用的物種數(shù)據(jù)也不具有挑戰(zhàn)性，無(wú)法證明第二代條形碼比傳統(tǒng)DNA條形碼的優(yōu)越性。
　　多個(gè)位點(diǎn)作為條形碼對(duì)生物個(gè)體進(jìn)行物種鑒定已

4、受到部分研究者的認(rèn)同。這里我們基于“第二代條形碼”提出一個(gè)更為有效的多位點(diǎn)DNA條形碼的研究框架-基于靶基因富集和二代測(cè)序的物種鑒定。本研究中，我們通過(guò)使用實(shí)際數(shù)據(jù)以及模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行兩方面驗(yàn)證，結(jié)果均顯示：隨著使用的獨(dú)立位點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加，其物種鑒定的準(zhǔn)確率升高。在足夠的長(zhǎng)的分化時(shí)間或在此基礎(chǔ)上存在一定的基因交流的情況下，單個(gè)位點(diǎn)的DNA條形碼鑒定出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候，是可以用多個(gè)獨(dú)立的位點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的物種鑒定的。同時(shí)也根據(jù)模擬數(shù)據(jù)分析得到對(duì)物種鑒定

5、準(zhǔn)確率的提高不在于單個(gè)位點(diǎn)的長(zhǎng)度，而在于位點(diǎn)的個(gè)數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(gè)獨(dú)立位點(diǎn)作為標(biāo)記進(jìn)行物種鑒定，此500個(gè)標(biāo)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(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確的物種鑒定。第一步計(jì)算遺傳距離，第二步建立物種樹，第三步進(jìn)行BFD*貝葉氏物種界定。經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及模擬數(shù)據(jù)的多次驗(yàn)證，我們的方法都能夠?qū)€(gè)體進(jìn)行準(zhǔn)確的物種鑒定。我們預(yù)