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DNA条形码是一种利用短的、标准的DNA片段对物种进行快速准确鉴定的新技术，已在药用植物鉴定、濒危物种保护、入侵物种检测、海关检验检疫、法医鉴定等领域取得成功应用，对我国生物多样性保护、维护生物资源安全、保障中药临床用药安全具有重要意义。ITS2已被确立为药用植物DNA条形码鉴定的核心序列，然而ITS2基因组内的多拷贝特性对DNA条形码鉴定的影响还缺乏系统研究。当前,“DNAbarcode”实际指的是DNA碱基序列，不便于信息的储存，识别和获取，如何将“DNA条形码碱基序列”编码为真正的“条形码”用于中药材的生产、流通管理还缺乏研究。
本研究首先选取姜科、唇形科药用植物为研究对象，验证ITS2对密切相关物种的鉴定能力。进而，选取178种药用植物的247份样品（涵盖被子植物、裸子植物、蕨类植物等主要植物类群），探讨ITS2基因组内多拷贝特性对DNA条形码鉴定的影响。最后，对53种一维码和10种二维码进行系统比较分析，筛选适合于将“DNA条形码碱基序列”编码为“条形码”的编码方法。本研究的主要结果是：
(1)以姜科药用植物为研究对象，对ITS2、rbcL、matK等3个DNA条形码序列进行分析比较。结果表明ITS2具有最大的种间序列变异，种间序列变异与种内序列变异具有显著性差异。matK和rbcL的序列变异较小。在姜科30属的260物种中，ITS2在属水平的物种鉴定效率为99.5％，在物种水平的鉴定效率为73.1%。
(2)以唇形科药用植物为研究对象，采用3种方法①种内、种间序列变异②Wilcoxon秩和检验③物种鉴定效率对matK、rbcL、ITS2、psbA-trnH等4个DNA条形码序列进行分析比较。结果表明ITS2序列变异最大，在唇形科314物种的672样品中，ITS2在属水平的物种鉴定效率为100%，在物种水平的鉴定效率为78.3%。
(3)采用454高通量测序技术和genome-wide分析方法，对178种药用植物的247份样品基因组内ITS2多拷贝特性进行研究。ITS2在基因组内的变异非常频繁，平均每个基因组含有35种ITS2变异类型,3种主导变异类型。主导变异类型拷贝数占总拷贝数的91%。“DNAbarcodingGAP”分析表明ITS2种间变异显著大于其种内变异和基因组内变异。对所有物种的5543个ITS2变异类型进行物种鉴定研究，结果有97%的ITS2变异类型可以准确鉴定到相应的物种。
(4)选取TS2，rbcL，matK,psbA-trnH,和CO1序列为测试数据，依据多种筛选原则，包括编码能力、压缩效率、查错能力等，对53种一维码和10种二维码进行系统比较。结果表明QRCode具有较高的编码能力和理想的压缩效率，是最适合的DNA条形码编码方法。为推进基于QR的DNA条形码技术走向实际应用，本研究建立了QR的DNA条形码网络服务系统http://qrfordna.dnsalias.org。该系统允许用户①获取物种的QR二维码，②将DNA碱基序列编码为QR二维码，③将QR二维码重新解码为DNA碱基序列，④基于QR二维码的物种鉴定。
综上，ITS2具有最高的种间变异，可以用于药用植物密切相关物种的鉴定。ITS2在基因组内的多拷贝特性并不影响其物种鉴定效率，并且基因组内所有ITS2变异类型被用于物种鉴定时，可以提高其对密切相关物种的分辨能力QR二维码是最适合的DNA条形码碱基序列编码方法，所建立的网络服务系统对DNA条形码技术走向实际应用具有重要意义。