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DNA條形碼(DNA Barcoding)是利用標(biāo)準(zhǔn)基因片段對物種進(jìn)行快速和準(zhǔn)確鑒定的新技術(shù)。加拿大科學(xué)家Paul Hebert等于2003年提出這一概念后，DNA條形碼已成為生物學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最迅速的學(xué)科前沿之一。線粒體細(xì)胞色素C氧化酶基因CO1由于其引物通用性高、長度合適、進(jìn)化速率較快、可以區(qū)分近緣物種等優(yōu)點(diǎn)，已成為較為理想的動(dòng)物DNA條形碼。隨后，Hebert等人發(fā)起了“國際生命條形碼計(jì)劃”，并提出了實(shí)施方案框架。

由于植物線粒體基因進(jìn)化速率較慢，CO1基因不能用做植物DNA條形碼。篩選有效的植物DNA條形碼已成為國際生命條形碼研究的首要任務(wù)之一。從2005年至今，美、英、韓等國多個(gè)研究組提出了若干個(gè)植物DNA條形碼或條形碼組合的動(dòng)議。2009年8月，國際生命條形碼聯(lián)盟（CBOL）植物工作組推薦rbcL+matK組合作為陸生植物的DNA條形碼，在同年11月被第三屆國際生命條形碼大會(huì)確定為核心條形碼。由于該組合條形碼尚存在研究樣本量偏小和物種分辨率低等問題，大會(huì)建議trnH-psbA和ITS作為輔助條形碼，并在2011年下半年前對相關(guān)條碼進(jìn)行進(jìn)一步評價(jià)，以最終確定通用的植物DNA條形碼。

作為對國際生命條形碼聯(lián)盟這一建議的回應(yīng)，2009年8月起，在中國科學(xué)院大科學(xué)裝置開放研究項(xiàng)目“依托種質(zhì)資源庫的植物DNA條形碼研究”的支持下，中國科學(xué)院昆明植物研究所李德銖研究員聯(lián)合全國19個(gè)科研院所和高校62名研究人員組成的“中國植物條形碼研究團(tuán)隊(duì)（China Plant BOL Group）” (名單見http://english.kib.cas.cn/images/2011-10-28.pdf)，深入開展了種子植物DNA條形碼的研究。研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)對主要來自中國的種子植物75科141屬1757種共約6286個(gè)樣本（每個(gè)種至少2個(gè)樣本）的四個(gè)DNA候選條形碼片段（rbcL, matK, trnH-psbA和ITS）引物通用性、序列質(zhì)量和物種分辯率等的綜合分析，發(fā)現(xiàn)三個(gè)質(zhì)體DNA候選條形碼片段具有較高的通用性；核糖體核DNA候選條形碼ITS在被子植物中的通用性較高，而在裸子植物中稍低。研究還發(fā)現(xiàn)，ITS具有最高的物種分辯率，與三個(gè)質(zhì)體DNA條形碼片段的任何一個(gè)組合均可分辨69.9-79.1%的物種，顯著高于rbcL +matK條形碼組合49.7%的分辨率。此外，ITS的部分序列ITS2也表現(xiàn)出較高的物種分辨率。因此，研究團(tuán)隊(duì)建議將ITS作為種子植物的核心DNA條形碼（rbcL+matK +ITS)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了利用多個(gè)樣本取樣和不同遺傳方式的DNA片段開展植物DNA條形碼研究的重要性。該文于本月18日在線發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊（Proceedings of the National Academy of Sciences USA）》”（China Plant BOL Group 2011, PNAS, 108: 19641–19646. doi: 10.1073/pnas.1104551108）。

繼2009年由10個(gè)國家24個(gè)研究單位52名研究人員組成的 CBOL植物工作組對7個(gè)植物DNA候選條形碼片段評價(jià)后，“中國植物條形碼研究團(tuán)隊(duì)”的此項(xiàng)研究是組織規(guī)模最大、獲得數(shù)據(jù)量最豐富和參加人員最多的一項(xiàng)。該文也是該研究團(tuán)隊(duì)2011年5月在“Journal of Systematics and Evolution”組織發(fā)表“中國植物DNA條形碼研究”專輯后又一重要研究成果。國際生命條形碼聯(lián)盟植物工作組主席Pete Hollingsworth教授應(yīng)邀發(fā)表專題評論（11月 22日在線發(fā)表于PNAS, doi: 10.1073/pnas.1116812108），對中國研究團(tuán)隊(duì)的工作給予了高度評價(jià)。他指出，研究團(tuán)隊(duì)通過大樣本取樣的比較分析，對ITS序列的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了綜合評估，對將ITS納入植物條形碼的常規(guī)運(yùn)用提供了有說服力的研究案例。他強(qiáng)調(diào)，該文的發(fā)表代表了將DNA序列數(shù)據(jù)納入植物物種水平分類和鑒定常規(guī)應(yīng)用邁出的重要一步。

 圖1、不同條形碼和條形碼組合的物種分辨率比較

 圖2、不同條形碼和條形碼組合基于四種分析方法的物種分辨率比較