DNA条形码技术在鱼类浮游生物鉴定中的应用及研究展望

鱼类浮游生物的准确鉴定是鱼类浮游生物研究的基础。传统的基于形态特征的鉴定不仅费时费力,而且由于缺乏足够信息,鉴定存在困难,导致物种多样性被低估。为了对物种进行准确、快速地鉴定,急需在传统形态分类学基础上,建立并结合便捷准确的分子鉴定手段。DNA条形码技术是利用一段较短的DNA序列实现快速准确物种鉴定的工具,就像在商店里扫描仪读取条形码那样,对每一种生物也能通过快速分析其DNA中的一小段(线粒体细胞色素c氧化酶I亚基,mt COI)加以识别。DNA条形码提供了可信息化的分类标准和有效的分类学手段,已成为近年来生物类群的研究热点。文章介绍了DNA条形码的概念、原理、工作流程及其优点,分析了其在鱼类浮游生物鉴定中的应用可行性,并展望未来鱼类浮游生物学发展的前景:分子技术鉴定鱼类浮游生物相关规范标准的建立,传统形态鉴定与分子方法相结合的分类学研究,以及鱼类浮游生物的生态学研究。     

微型DNA条形码在鱼类物种鉴定中的适用性研究

以台湾海峡11目38科66属85种355个鱼类样品为研究对象,选取线粒体COⅠ基因中长为313 bp的序列为微型条形码,探讨微型DNA条形码技术在鱼类分类鉴定中的适用性。共获取355条基因序列,序列中T、C、A、G碱基的平均含量占比分别为29.50%、30.10%、24.90%和15.50%;AT含量占比均高于50%。样品种内、种间、属间、科间和目间的K2P （Kimrua 2 Parameter）遗传距离分别为0.37%、18.10%、22.10%、25.40%和27.80%,遗传距离随着分类阶元的提高而增大,种间遗传距离是种内遗传距离的49倍,表明该微型DNA条形码可用于鱼类的分类鉴定,可有助于渔业资源调查和生物多样性保护。     

DNA条形码技术在仔稚鱼鉴定中的实践

对物种准确鉴定是进行生物多样性研究的前提。为提高物种鉴定的准确性,文章采用DNA条形码技术结合形态学对长江口仔稚鱼样品进行种类鉴定。结果表明,44个样品中,通过线粒体COI基因的分析鉴定有17个种、1个属;部分形态上难以鉴定的种类,如虾虎鱼科的矛尾虾虎鱼、斑尾刺虾虎鱼、睛尾蝌蚪虾虎鱼、褐吻虾虎鱼和斑点竿虾虎鱼,可通过DNA条形码实现有效鉴定;形态较为相似的种类,通过DNA条形码可鉴定到种,淡水鲤科的有青鱼、鲢、鳊,鲻科的有龟鮻和前鳞龟鮻。利用DNA条形码技术结合形态进行仔稚鱼种类的鉴定,能提高仔稚鱼鉴定的精确度。     

DNA 条形码在长江口鱼类浮游生物生态学研究中的意义

<正>长江口内接长江,外连东海,是一个相对独立的半咸水水系,其复杂多变的非生物环境,与生物群落构成了一个结构复杂、功能独特的河口区生态系统[1]。长江口及其邻近水域生产力高,饵料丰富,是小黄鱼、带鱼和银鲳等经济种类的重要产卵场和育幼场,也是夏、秋季银鲳、刀鲚、凤鲚、带鱼等鱼     

基于COⅠ基因的厦门海域鱼类DNA条形码鉴定

为研究DNA条形码技术在厦门海域鱼类分类鉴定中的可行性,随机选取了厦门海域23种鱼类样品进行COⅠ基因扩增,结果共获取23条序列,平均长度为656 bp,序列中T、C、G、A碱基的平均含量分别为:29.40%、28.10%、18.40%、24.10%.样品种内、种间、科内和目内的遗传距离(K2P)分别为:0.21%,20.50%、24.47%和25.62%,遗传距离随着分类阶元的提高而增大,种间遗传距离明显大于种内遗传距离.所选厦门海域鱼类样品仅蓝圆鯵鉴定到圆鯵属,未能鉴定到种,其余22种全部鉴定到种,表明COⅠ基因序列可以作为鱼类分类鉴定的有效DNA条形码.     

基于线粒体CO1基因的DNA条形码在石首鱼科(Sciaenidae)鱼类系统分类中的应用

采用CO1基因特异扩增测序及与GenBank已有序列联配分析的方法,进行了石首鱼科19属30种鱼类75个CO1基因片段的序列比较和系统进化研究,结果表明,石首鱼科鱼类该片段的平均GC含量为48.3%,其中第2密码子位点含量最高(51%-58.4%,平均56.6%),第1密码子变化范围最大(27.6%-54.1%,平均44.9%),第3密码子差别较小(41.6%-43.6%,平均42.7%)。依据Kimura-2-parameter模型,30种石首鱼科鱼类种内遗传距离平均值为0.006,种间为0.210,种间遗传距离是种内的35倍;在分子系统树上,28个种(93.3%)可形成单系,18个属(94.7%)可聚为独立的分支;与形态学分类不同的是,由黑鳃梅童鱼(Collichthys lucidus)与棘头梅童鱼(C.niveatus)的遗传距离(0.004)推断二者遗传变异尚未达到种的分化水平,灰鳍彭纳石首鱼(Pennahia anea)与白姑鱼(Argyrosomus argentatus)的形态学特征相似性和条形码序列同源性都提示二者可能为同种异名,而红牙(Otolithes ruber)印度洋和南海两个地理群体间的遗传分化已经达到种的水平。本研究证明线粒体CO1基因可作为DNA条形码对石首鱼科鱼类进行有效的物种鉴定,亦可用于探讨石首鱼科的属、种分类单元系统发育问题。     

DNA条形码及其在海洋生物中的应用

近6年来,DNA条形码(DNA barcoding)被应用于很多生物类群研究,大部分研究结果表明这一新的物种鉴定工具是可行高效的。虽然DNA条形码技术目前还存在争议,但它仍然越来越被人们所关注。目前国际上已经成立了专门管理条形码的机构——生命条形码联盟,以促进全球物种DNA条形码鉴定标准的探索与开发。本文主要介绍DNA条形码的概念、原理、工作流程及其优点,综述DNA条形码技术在海洋生物中的研究现状,阐述了存在的问题及未来的展望。     

小球藻属DNA条形码的鉴定研究

为探讨小球藻鉴定的新方法以及评估小球藻属 DNA 条形码候选序列的鉴定作用,文章对20株小球藻的线粒体基因细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COI)、核基因组rDNA的内转录间隔区(ITS)以及核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(rbcL)3个片段进行PCR扩增测序,并对各序列进行生物信息学分析。研究结果表明：COI、ITS和rbcL序列在20株小球藻中的扩增和测序效率均呈阳性,扩增成功率分别为76%、83%和70%;经评估,COI、ITS和rbcL序列作为DNA条形码在小球藻分类鉴定中均不适合较低的分类单位,但可参考动植物的分类方法,将多个片段组合应用,从而筛选不同进化级别的DNA条形码。     

基于DNA条形码的长江口鱼类浮游生物形态分类研究

DNA条形码技术是利用一段较短的DNA序列实现快速准确物种鉴定的工具。本研究采用传统形态学和DNA条形码技术相结合,对长江口及其邻近水域的鱼类浮游生物种类进行准确鉴定,并对部分种类仔稚鱼进行了形态学描述。结果表明：2016年春、夏季和2017年夏季共获得鱼类浮游生物55种,隶属9目19科。其中鲈形目种类数最多,为35种。鱼类浮游生物在类群上季节变化不明显,但在种类上有明显的季节变化。仅有凤鲚(Coilia mystus)、日本鳀(Engraulis japonius)和小黄鱼(Larimichthys polyactis)在春、夏季同时出现。首次描述了龙头鱼(Harpadon nehereus)仔、稚鱼阶段的形态特征;对龙头鱼、前鳞龟鰉(Chelon affinis)、四指马鲅(Eleutheronema tetradactylum)、少鳞鱚(Sillago japonica)和日本须鳎(Paraplagusia japonica)这5种仔、稚鱼的可量性状、鳍的发育、黑色素的分布等情况进行了描述,绘制了仔、稚鱼形态图。以上研究可为河口鱼类育幼场的研究提供科学依据,也为鱼类早期发育阶段分类资料的积累探索新途径。     

红藻DNA条形码分析技术研究进展

DNA条形码是指利用一段相对较短的标准DNA片段,对物种进行识别和鉴定。目前该技术在动物、植物物种鉴定领域已经得到了广泛的研究和应用。在藻类的研究中,尚未确定一条统一的标准条形码基因,现阶段都是使用2条或2条以上基因序列来完成物种鉴定。对于形态多样、种类繁多的海洋红藻,常用的DNA条形码基因有COI基因(Partial cytochrome c oxidase I gene)、UPA基因(Partial 23SrRNA gene,universal plastid amplicon)、LSU基因(Partial 28SrRNA gene)和rbcL基因(The large subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase)等,这些基因中2个或3个基因的互补运用准确有效地提高了红藻的鉴定准确率,尤其是COI基因的种间差异大足够区分相近物种。本文在概述条形码的原理及其标准的基础上,阐述了红藻DNA条形码鉴定研究的新进展以及常用几种基因片段的优缺点,并对条形码在红藻鉴定中存在的问题进行了分析,对其应用前景进行了展望。     

基于DNA条形码技术对苍南海域仔稚鱼的物种鉴定

采用DNA条形码技术对苍南海域冬季采集的仔稚鱼进行物种鉴定,以提高物种鉴定的准确性。所有仔稚鱼通过形态特征鉴定出10个形态种,但经条形码技术可鉴定出11个有效种。序列相似性结果显示11个形态种中10种可鉴定到种的水平,1种无法匹配到相应的物种。条形码间隙分析结果显示各物种的最小种间遗传距离均高于该物种的最大种内遗传距离,存在明显的条形码间隙。由系统发育树可以看出同一形态种的不同个体聚为一支系,各物种间能明显区分开。同时结合本次渔业资源现场调查结果,发现11种仔稚鱼中仅有5种的成鱼出现在本次调查中,剩余6种为新出现种类。可见,DNA条形码技术除了能提高仔稚鱼物种鉴别的准确性外,还能对物种多样性调查起到一定的补充作用。     

COⅠ基因序列在蛇鳗科鱼类种类鉴定中的适用性研究

为研究DNA条形码技术在蛇鳗科鱼类分类鉴定中的可行性,选取了蛇鳗科7属10种36个个体进行COⅠ基因扩增,结果共获取36条基因序列,平均长度为655 bp,序列中T、C、G、A碱基的平均含量分别为:27.50%、28.10%、26.00%、18.40%,A+T含量均高于50%.样品种内、种间和属间的遗传距离(K2P)分别为:0.52%、20.07%、23.96%,遗传距离随着分类阶元的提高而增大,种间遗传距离是种内遗传距离的38.59倍,符合Hebert提出的相差10倍的物种鉴定标准,表明COⅠ基因序列可以作为蛇鳗科鱼类分类鉴定的有效DNA条形码.     

中国沿海常见蜑螺科贝类的DNA条形码

DNA条形码不仅为物种鉴定提供了有效方法,而且也有助于分类学和生物多样性研究。本研究旨在探讨将COI和16S rRNA基因序列应用于中国沿海蜑螺科贝类物种鉴定的可行性,获得了该科3属7种贝类61个个体的COI和16S rRNA基因序列。基于COI基因序列的种内遗传距离为0.00—1.29%,平均为0.67%;属内种间遗传距离为4.62%—19.25%,平均为13.02%;基于16S rRNA基因序列的种内遗传距离为0.00%—0.48%,平均为0.23%;属内种间遗传距离为2.47%—8.48%,平均为6.37%。两种基因序列在所研究的蜑螺中,种内遗传差异均小于种间遗传差异,存在明显的条形码间隙,所有物种在系统发生树上都表现为独立的单系群。结果表明,线粒体COI和16S rRNA基因序列可以作为DNA条形码标准基因对蜑螺科贝类进行有效地物种鉴定。     

COⅠ基因序列在蛇鳗科鱼类种类鉴定中的的适用性研究

为研究DNA条形码技术在蛇鳗科鱼类分类鉴定中的可行性,选取了蛇鳗科7属10种36个个体进行COⅠ基因扩增,结果共获取36条基因序列,平均长度为655bp,序列中T?C?G?A碱基的平均含量分别为:27.50%?28.10%?26.00%?18.40%,A+T含量均高于50%.样品种内?种间和属间的遗传距离(K2P)分别为:0.52%?20.07%?23.96%,遗传距离随着分类阶元的提高而增大,种间遗传距离是种内遗传距离的38.59倍,符合Hebert提出的相差10倍的物种鉴定标准,表明COⅠ基因序列可以作为蛇鳗科鱼类分类鉴定的有效DNA条形码.     

历史DNA在鱼类群体遗传与进化研究中的应用

历史耳石、鳞片作为鱼类群体遗传与进化研究宝贵的DNA来源,记录了几十年甚至几百年间的遗传信息,使得鱼类群体遗传与进化研究可以扩展到历史时间尺度,从而可以直接反映人类活动对鱼类遗传多样性及适应性进化的影响。近十几年来,随着高通量测序技术的蓬勃发展,历史耳石、鳞片作为基因组数据的来源成为现实,可提供更为精细的遗传数据。然而,历史样本具有DNA高度降解、外源DNA污染等特点,利用历史DNA进行群体遗传学研究仍然是一项十分困难的工作。作者对历史耳石、鳞片样本DNA的提取方法,基因分型技术进行了总结,以期为克服这些困难提供思路。另外,作者综述了利用历史样本进行鱼类群体遗传与进化研究的现状与热点。伴随新一代分子技术的普及与发展,历史DNA可以提供更为丰富的遗传信息,将为鱼类群体遗传与进化相关研究提供新的思路与证据,未来势必拥有更广阔的应用前景。     

分子生物学技术在鱼类分类研究中的应用

1　免疫学方法免疫学是指研究抗原与抗体之间相互作用的一门学科。基于“血缘关系越近者,其蛋白质的抗体反应越强”这一原理来研究鱼类系统分类是其基本研究方法。由于这一方法具体实施比较困难,因此应用不够广泛。2　同工酶电泳技术含有酶的生物组织的匀浆以凝胶为载体,在低温恒流或恒压的直流电场中,由于蛋白质分子在一定pH值的缓冲溶液中带静电荷,在电场作用下,酶的蛋白分子发生定向泳动。由于同工酶的分子结构不同,分子大小和形状存在差异,在一定的pH缓冲液中带的静电荷的数量或性质不同,因而,电泳时在凝胶载体中的迁移率或迁移方向不…