最新DNA条形码技术在生物分类学鉴定中的应用PPT课件
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DNA条形码技术在生物分类学鉴 定中的应用
一、前言
长期以来．生物分类学家一直在寻找能够迅速区分不 同物种的方法。自卡尔-林奈对生物物种进行系统分类以来， 生物学家利用各种各样的性状——颜色、外形和行为等形 态或者解剖学特征的传统分类学来鉴定动物和植物，这些 特征往往对形态近似种的鉴定较网难，且可能出现错误。
Paul Hebert等对动物界包括脊椎动物和无脊椎动物共11门13320个物 种的线粒体细胞色素c氧化酶亚基1（Cytochrome coxdase I，CO I）基 因序列比较分析,发现98%的物种遗传距离差异在种内为0%-2%，种间平 均可达到11.3%，据此提出可以用单一的小片段基因来代表物种。
2003年，加拿大圭尔夫大学(University of Guelph)Paul Hebert教授 提出了“DNA条形码”概念。将条形码技术引入生物界。其思想产生于 现代商品零售业的条形编码系统。将超市用以区分成千上万种不同商品 的条形码概念引入，利用A、T、C和G 4个碱基在基因中的排列顺序识别 物种，他们把这种小片段基因序列称作物种的DNA条形码（DNA barcodes），并提出为全球生物编码的计划。
目前，DNA条形码技术在很多动物分类群中得到了成功应用
2004 年 秋 ，美 国 国 立 生 物 技 术 信 息 中 心 (NCBI)与 生 命 条 形 码 联 盟 (CBOL)签署合作。物种条形码的标准DNA序列及其相关数据将存档于 GenBank。随后，GenBank提供的C01序列数迅速增长．突出表现在 除脊索动物之外各类群C01序列数量的剧增．目前脊索动物的分类基 本上都已经完成。
DNA条形码技术的产生和发展
Tautz等 首先提出运用DNA序列作为生物分类系统的主要平台，即 DNA分类学(DNA taxonomv)的观点。
2003年初，Hebert等首次提出用一种基因的序列作为鉴别不同物种的 条形码，并选中C01基因。随后探讨该技术在鸟Fra Baidu bibliotek分类鉴定中的可行 性．他们的工作推动了条形码技术在生物物种鉴定中的应用。
最近数十年，研究者开始利用DNA中携带的遗传信息来 完成这个任务。DNA条形码(DNA barcoding)技术是一种利 用短的DNA片段对物种进行识别和鉴定的新的分子生物学技 术，是生物学近期研究的热点之一。
二、DNA条形码的概念及原理
nDNA Barcoding的概念由加拿大动物学家Paul Hebert首次 提出。 nDNA条形码技术(DNA barcoding)是利用标准的、有足够变 异的、易扩增且相对较短的DNA片段(DNA barcode)自身在 物种种内的特异性和种间的多样性而创建的一种新的生物 身份识别系统，它可以对物种进行快速的自动鉴定。
DNA条形码技术是通过对一个标准目的基因的DNA序列进行分析从而进行物种鉴 定的技术。
DNA序列由A，T，C。G 4种碱基组成．如果有n个碱基，就会有4n种编码方式。 如果按照这个公式计算。15个碱基位点就能出现近10亿种的编码序列．这个数 字是现存物种的100倍。由于自然选择的原因。某些位点上的碱基是同定的． 从而导致可能的编码组合数减少。
Paul Hebert 教 授 率 先 于 2003 年 选 取 线 粒 体 细 胞 色 素 C 氧 化 酶 亚 基 I(cytochrome c oxidase subunit 1，c01)作为动物中通用的物种鉴定 标记，并提出DNA条形码的定义：通过使用短的标准DNA片段，对物种进 行快速、准确的识别和鉴定。
简单地说，DNA条形码技术的关键就是对一个或一些相 关基因进行大范围的扫描，进而来鉴定某个未知的物种 或者发现新种。
自从提出DNA条形码的概念以来，这种新兴分类学技 术已经引起了越来越多的生物学家的关注。
DNA条形码技术是分类学中辅助物种鉴定的新技术，它 代表了生物分类学研究的一个新方向，因此它在生态、环 境、食品等诸多领域都将会有广泛的应用。
DNA条形码的原理：DNA是生物的遗传信息载体，遗传 物质的不同，决定了生物的多样性。由于每种生物物 种的DNA序列都是唯一的，就给DNA条形码提供了物质 基础。
由于部分碱基的保守性，几十个碱基的长度不能提供 足够的编码信息，因此目前的DNA条形码分析都是基于 几百个碱基长度的DNA序列。
DNA条形码技术（2003年,Herbert）是通过对一个标准 目的基因的DNA序列进行分析从而进行物种鉴定的技术。 这个概念的原理与零售业中对商品进行辨认的商品条形 码是一样的。
2003年3月，20多位分类学家、分子生物学家和生物信息学家汇聚美 国冷泉港．召开了题为“Taxonomy and DNA”的会议．提出对全球所 有生物物种的某个特定基因进行大规模测序．以期实现物种鉴定的目 标．进而推进生物进化历史的研究。
同年9月，在冷泉港再次召开题为“Taxonomv．DNA and the barcode of life”的会议．对DNA条形码鉴定所有真核生物的科学性、社会利益 有了更深入的探讨。并且提出了组织策略及国际生物条形码
这可以通过只考虑蛋白编码基因来解决．因为在蛋白编码基因里。由于密码子 的简并性．其第三位碱基通常都不受自然选择作用的影响，是自由变化。
一个长度300bp的蛋白质编码基因的核苷酸片段在第三密码子位点含有100个核 苷酸．这些位点上发生的替代通常都是中性选择．并且大多数都是通过随机漂 变在种群中固定下来的。在这100多个位点上就存在4 100种可能性．为随后的 序列比对分析提供了较大的可能性。随着分子生物学技术的飞速发展．获得 100多个碱基序列变得非常容易。
。2005年2月。伦敦举办了第一届全球DNA条形码会议．对DNA条形 码的分类理念、实验技术的细节分析以及资料库建立等议题进行了讨 论。最终目的是联合各个类群的DNA条形码数据库组建一个全球生物 的DNA条形码数据库．将此数据库设置在GenBank中．让公众可以自 由登录查询。
DNA条形码技术的原理
一、前言
长期以来．生物分类学家一直在寻找能够迅速区分不 同物种的方法。自卡尔-林奈对生物物种进行系统分类以来， 生物学家利用各种各样的性状——颜色、外形和行为等形 态或者解剖学特征的传统分类学来鉴定动物和植物，这些 特征往往对形态近似种的鉴定较网难，且可能出现错误。
Paul Hebert等对动物界包括脊椎动物和无脊椎动物共11门13320个物 种的线粒体细胞色素c氧化酶亚基1（Cytochrome coxdase I，CO I）基 因序列比较分析,发现98%的物种遗传距离差异在种内为0%-2%，种间平 均可达到11.3%，据此提出可以用单一的小片段基因来代表物种。
2003年，加拿大圭尔夫大学(University of Guelph)Paul Hebert教授 提出了“DNA条形码”概念。将条形码技术引入生物界。其思想产生于 现代商品零售业的条形编码系统。将超市用以区分成千上万种不同商品 的条形码概念引入，利用A、T、C和G 4个碱基在基因中的排列顺序识别 物种，他们把这种小片段基因序列称作物种的DNA条形码（DNA barcodes），并提出为全球生物编码的计划。
目前，DNA条形码技术在很多动物分类群中得到了成功应用
2004 年 秋 ，美 国 国 立 生 物 技 术 信 息 中 心 (NCBI)与 生 命 条 形 码 联 盟 (CBOL)签署合作。物种条形码的标准DNA序列及其相关数据将存档于 GenBank。随后，GenBank提供的C01序列数迅速增长．突出表现在 除脊索动物之外各类群C01序列数量的剧增．目前脊索动物的分类基 本上都已经完成。
DNA条形码技术的产生和发展
Tautz等 首先提出运用DNA序列作为生物分类系统的主要平台，即 DNA分类学(DNA taxonomv)的观点。
2003年初，Hebert等首次提出用一种基因的序列作为鉴别不同物种的 条形码，并选中C01基因。随后探讨该技术在鸟Fra Baidu bibliotek分类鉴定中的可行 性．他们的工作推动了条形码技术在生物物种鉴定中的应用。
最近数十年，研究者开始利用DNA中携带的遗传信息来 完成这个任务。DNA条形码(DNA barcoding)技术是一种利 用短的DNA片段对物种进行识别和鉴定的新的分子生物学技 术，是生物学近期研究的热点之一。
二、DNA条形码的概念及原理
nDNA Barcoding的概念由加拿大动物学家Paul Hebert首次 提出。 nDNA条形码技术(DNA barcoding)是利用标准的、有足够变 异的、易扩增且相对较短的DNA片段(DNA barcode)自身在 物种种内的特异性和种间的多样性而创建的一种新的生物 身份识别系统，它可以对物种进行快速的自动鉴定。
DNA条形码技术是通过对一个标准目的基因的DNA序列进行分析从而进行物种鉴 定的技术。
DNA序列由A，T，C。G 4种碱基组成．如果有n个碱基，就会有4n种编码方式。 如果按照这个公式计算。15个碱基位点就能出现近10亿种的编码序列．这个数 字是现存物种的100倍。由于自然选择的原因。某些位点上的碱基是同定的． 从而导致可能的编码组合数减少。
Paul Hebert 教 授 率 先 于 2003 年 选 取 线 粒 体 细 胞 色 素 C 氧 化 酶 亚 基 I(cytochrome c oxidase subunit 1，c01)作为动物中通用的物种鉴定 标记，并提出DNA条形码的定义：通过使用短的标准DNA片段，对物种进 行快速、准确的识别和鉴定。
简单地说，DNA条形码技术的关键就是对一个或一些相 关基因进行大范围的扫描，进而来鉴定某个未知的物种 或者发现新种。
自从提出DNA条形码的概念以来，这种新兴分类学技 术已经引起了越来越多的生物学家的关注。
DNA条形码技术是分类学中辅助物种鉴定的新技术，它 代表了生物分类学研究的一个新方向，因此它在生态、环 境、食品等诸多领域都将会有广泛的应用。
DNA条形码的原理：DNA是生物的遗传信息载体，遗传 物质的不同，决定了生物的多样性。由于每种生物物 种的DNA序列都是唯一的，就给DNA条形码提供了物质 基础。
由于部分碱基的保守性，几十个碱基的长度不能提供 足够的编码信息，因此目前的DNA条形码分析都是基于 几百个碱基长度的DNA序列。
DNA条形码技术（2003年,Herbert）是通过对一个标准 目的基因的DNA序列进行分析从而进行物种鉴定的技术。 这个概念的原理与零售业中对商品进行辨认的商品条形 码是一样的。
2003年3月，20多位分类学家、分子生物学家和生物信息学家汇聚美 国冷泉港．召开了题为“Taxonomy and DNA”的会议．提出对全球所 有生物物种的某个特定基因进行大规模测序．以期实现物种鉴定的目 标．进而推进生物进化历史的研究。
同年9月，在冷泉港再次召开题为“Taxonomv．DNA and the barcode of life”的会议．对DNA条形码鉴定所有真核生物的科学性、社会利益 有了更深入的探讨。并且提出了组织策略及国际生物条形码
这可以通过只考虑蛋白编码基因来解决．因为在蛋白编码基因里。由于密码子 的简并性．其第三位碱基通常都不受自然选择作用的影响，是自由变化。
一个长度300bp的蛋白质编码基因的核苷酸片段在第三密码子位点含有100个核 苷酸．这些位点上发生的替代通常都是中性选择．并且大多数都是通过随机漂 变在种群中固定下来的。在这100多个位点上就存在4 100种可能性．为随后的 序列比对分析提供了较大的可能性。随着分子生物学技术的飞速发展．获得 100多个碱基序列变得非常容易。
。2005年2月。伦敦举办了第一届全球DNA条形码会议．对DNA条形 码的分类理念、实验技术的细节分析以及资料库建立等议题进行了讨 论。最终目的是联合各个类群的DNA条形码数据库组建一个全球生物 的DNA条形码数据库．将此数据库设置在GenBank中．让公众可以自 由登录查询。
DNA条形码技术的原理