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DNA条形码(DNA barcoding)技术是一种运用一段(或几段)标准的、有足够变异的、易扩增且相对较短的DNA序列对物种进行快速、准确识别的自动化的鉴定技术。其技术原理与我们日常接触到的条形码技术相似,利用A、T、C、G四个碱基在基因中的排列顺序识别物种。这种新的鉴定技术在近年来得到快速发展,为解决传统分类学面临的难题提供了新的解决思路。 广东省深圳市植物资源丰富,野外分布的蕨类植物有41科86属188种,包含六个优势科卷柏科(Selaginellaceae)、凤尾蕨科(Pteridaceae)、蹄盖蕨科(Athyriaceae)、金星蕨科(Thelypteridaceae)、铁角蕨科(Aspleniaceae)、鳞毛蕨科(Dryopteridaceae)、水龙骨科(Polypodiaceae)和一些珍贵的濒危蕨类如中华双扇蕨(Dipteris chinensis)、粤紫萁(Osmunda mildei)、福建观音座莲(Angiopteris fokiensis)等,具有开发、保护和研究的多重价值。 DNA条形码技术通过线粒体CO1基因识别动物,能做到高效、准确的鉴定物种。而在植物条形码的研究中人们发现植物线粒体基因进化速率慢,无法作为标准条码使用。在此后的工作中寻找通用条码便成为植物 DNA条形码的一个研究重点。在综合了大量研究后,生命条码联盟(CBOL,the Consortium for the Barcode of Life)在2009年的第三届国际条码大会上决定使用叶绿体rbcL和matK作为植物通用条码。但该组合并不能通用于所有植物类群,如 matK基因因其引物通用性的问题难以作为蕨类植物标准条形码使用。寻找通用于全部蕨类植物类群的DNA条形码仍是重要的研究内容。 本研究选用rbcL,ycf1,rps4和ITS基因,以深圳市野生分布的蕨类植物为研究对象,进行 DNA条形码数据的采集与分析。野外采集的时间跨度约一年,采集地点全部在深圳市市区以内。共获得野生蕨类植物材料384份,包括146个不同的种。前期实验时发现叶绿体ycf1片段和核基因ITS因引物通用性低,扩增效率差难以使用,故选择叶绿体trnL-F和trnH-psbA片段进行替换,继续后续实验。 研究结果显示选用的片段各有特点,其中叶绿体片段ycf1基因虽因扩增测序效果不理想被放弃使用,但已获得的数据质量较好,在所有片段中遗传变异最大,有100%的鉴定成功率。建议后续研究可以从引物开发的角度入手,研究ycf1作为蕨类植物通用条码的可能性。trnH-psbA有最高的扩增率(81.96%)和第二高的测序成功率(71.70%),鉴定成功率第二高(98%),适合作为蕨类植物通用DNA条形码使用。此片段还具有比对长度短的优势,在鉴定损坏材料或获得材料量较少的情况中相较其他片段有优势。缺点是trnH-psbA片段含有很多插入和缺失,给数据分析造成了很大困难。叶绿体rbcL基因是蕨类DNA条形码研究中应用最多的片段,本实验中扩增成功率为(77.95%),测序成功率较低(63.55%),水平明显低于此前的同类研究,鉴定成功率达到92.15%。适合作为蕨类DNA条形码使用。其他两个片段trnL-F和rps4在提取扩增和物种鉴定的表现都较差,可作为候补片段。