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中国种子植物DNA条形码研究取得重要进展

  DNA条形码(DNA Barcoding)是利用标准基因片段对物种进行快速鉴定的新技术。加拿大皇家学会会员Paul Hebert等于2003年提出这一概念后,DNA条形码已成为生物学领域发展最迅速的学科前沿之一。随后,Hebert等人发起了“国际生命条形码计划”,提出了基于标准基因片段鉴定生物物种的实施方案框架。线粒体细胞色素C氧化酶基因CO1由于其引物通用性高,长度合适,进化速率较快,可以区分近缘物种等优点,已发展成为鉴定动物物种较为理想的DNA条形码。然而,CO1基因却不适用做为植物DNA条形码。

  筛选有效地用于植物的DNA条形码已成为国际植物DNA条形码研究的首要任务之一。英、美等国先后有多个研究组提出了若干个植物DNA条形码或条形码组合的动议。2009年8月,国际生命条形码联盟(CBOL)植物工作组推荐rbcL + matK组合作为陆生植物的DNA条形码,并在2009年11月墨西哥城召开的第三届DNA条形码国际会议将这一组合确定为陆生植物的核心DNA条形码。由于该组合条形码尚存在分辨率低等问题,会议建议trnH-psbA和ITS作为辅助条形码,并提出在之后的18个月内对相关条码进行评价,以最终确定植物的DNA条形码。

  作为对国际生命条形码联盟关于植物DNA条形码重新评价的回应,以及发挥中国植物学家在国际DNA条形码研究中的重要作用,2009年,在中国科学院大科学装置开放研究项目—“依托种质资源库的植物DNA条形码研究”项目的支持下,首席科学家李德铢研究员领导的“中国植物生命条形码工作组(China Plant BOL Group)”,通过与来自国内19个科研院所和高校的62名作者(http://english.kib.cas.cn/images/2011-10-28.pdf)合作开展了对植物DNA条形码的评价工作。根据对中国种子植物75科141属1757种共约6286个样本(每个种至少2个样本)的四个DNA条形码片段(rbcL, matK, trnH-psbA和ITS)引物通用性、序列质量和物种分辩率等的综合分析,发现三个质体DNA条形码片段具有较高的通用性,ITS片段在被子植物中的通用性较高,而在裸子植物中稍低。研究还发现,ITS具有最高的物种分辩率,与三个质体DNA条形码片段的任何一个组合均可达到70-79%物种分辨率,显著高于rbcL + matK条形码组合49.7%的分辨率。此外, ITS2也表现出较高的物种分辨率。

  有鉴于此,文章建议将ITS(或ITS2)作为种子植物DNA条形码的核心条形码之一,同时强调了多个样本取样与利用不同遗传方式,开展植物DNA条形码研究的重要性。该成果以“China Plant BOL Group”的名义的文章,于本月7日在线发表在“Proceedings of the National Academy of Sciences, USA”上(China Plant BOL Group 2011, PNAS, doi….)。该文的发表显示了中国植物DNA条形码研究团队在国际生命条形码研究中的重要作用,为国际植物DNA条形码的最终确定做出了贡献。

  继2009年国际生命条形码联盟植物工作组联合10个国家24家研究单位的52名作者对七个植物DNA条形码片段评价后,这是“中国植物生命条形码工作组(China Plant BOL Group)”开展的规模最大、获得数据量最丰富,参加人员最多的一项研究;也是该研究团队于2011年5月在“Journal of Systematics and Evolution”组织发表的我国植物DNA条形码研究专辑后的又一重要研究成果,为提高我国植物学家在生命条形码领域的地位和影响,推动我国DNA条形码相关研究的发展,以及国际生命条形码计划做出应有的贡献。

Title: 中国种子植物DNA条形码研究取得重要进展

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