DNA条形码 （能够代表该物种的较短DNA片段）

DNA条形码-能够代表该物种的较短DNA片段

简介-DNA条形码

DNA条形码技术是利用DNA条形码对物种进行快速准确鉴定的新兴技术。科学家用DNA条形码技术鉴定物种及物种间亲缘关系，修改已有的分类学结论等。

理论基础

DNA是生物的遗传信息载体。遗传基础的不同，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DAN条形码提供了物质基础，每个位点上都有A、T、G、C4种选择。

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DNA条形码分析都是基于几百个碱基长度的DNA序列。

概念的提出

Paul Hebert

2003年，加拿大Guelph大学的动物学家Paul Hebert在DNA分类学的基础上，明确提出了DNA条形码(DNA Barcode)的概念。

Paul Hebert等人在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，除腔肠动物外，98%的物种遗传距离差距在种内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。

他们将超市用以区分成千上万种不同商品的条形码概念引入，把这种小片段基因序列称为物种的DNA条形码（DNA barcodes）并提出为全球生物编码的计划。由于Paul Hebert首先倡导将条形码编码技术应用到生物物种鉴定中，因此他被称为DNA条形码之父。

发展及研究进展

1975年以来，美国宾夕法尼亚州大学生物学家丹·詹森对哥斯达黎加西北部的昆虫以及它们食用的植物进行研究。他与同事捕捉了近50万只幼虫，培育大约5000种蛾和蝴蝶直至它们发育成熟，同时为大约2000种昆虫寄生虫进行编目。

DNA图谱

2003年，詹森的研究小组开始为目录中的昆虫描绘DNA条形码。根据他们的研究发现，1种他们原以为以10种植物为食的蝴蝶实际上是10种不同的蝴蝶种群，每一种以1种植物为食；1种看似单一种群的黄蜂实际上是36种截然不同的种群。之后科学家共为茉莉亚岛上超过三分之二的居民编制目录，涉及到大约6500个物种。如此高的覆盖率是研究茉莉亚岛生态系统的第一步。在这座岛屿的一些栖息地，物种拥有的可辨认特征并不是很多。

2009年前后，在加拿大丘吉尔的北极圈附近地区，科学家对6000种物种进行编目，包括数量惊人的昆虫；在新几内亚，DNA条形码用于了解蝴蝶的进化；在波多黎各，这种条形码又被用于破译森林的结构。

2012年8月，中国科协第62期新观点学术沙龙召开。植物DNA条形码已经在中国中药材鉴定中成功使用。中药材鉴定是一切中药生产、应用、研究的第一步。由于中药材传统的鉴定方法是以动植物的性状、显微特征等来鉴定药材的真伪，且一些老药工的离开使鉴定经验面临失传。随着中药材DNA条形码鉴定技术的不断深入，中药材鉴定也将迎来新的技术革命。

理想标准

Kress等（2005年）和Taberlet等（2007年）提出了理想的DNA条形码标准：

（1）具有可以区分物种的足够变异和分化，同时种内变异必须足够小；

（2）有高度保守的引物设计区以便于设计通用引物；

（3）片段足够段，以便于DNA提取和PCR扩增，尤其是对部分降解的DNA的扩增。

优点

DNA条形码

生命条形码联盟（CBOL）阐述了DNA条形码的优点：

1、以DNA序列为检测对象，其在个体发育过程中不会改变。同种生物不同生长时期的DNA序列信息是相同的。同种生物不同生长时期的DNA序列信息是相同的，即经过加工，形态发生变化，而DNA序列信息不会改变，较之传统的方法，扩大了检测样本范围；同时样本部分受损也不会影响识别结果。

2、可进行非专家物种鉴定。该技术是机械重复的，只要设计一套简单的实验方案，经过简单培训的技术员即可操作。

3、准确性高。特定的物种具有特定的DNA序列信息，而形态学鉴别特征会因趋同和变异导致物种的鉴定误差。

4、通过建立DNA条形码数据库，可以一次性快速鉴定大量样本。分类学家新的研究成果将不断地加入数据库，成为永久性资料，从而推动分类学更加快速深入地发展。

应用

DNA测序技术-遗传检测的利器

1、第一代测序技术：Sanger测序原理

2、第二代测序技术：Illumina，454， Ion Torrent原理[1]

3、第三代测序技术：PacBio， Hellicos原理

4、第四代测序技术：Oxford NanoPore原理

5、Hybridization based methods

6、测序技术的比较及展望

DNA条形码技术

DNA条形码技术简单地说，就是通过使用一个或一些短的DNA基因片段作为条形码来对物种进行快速、准确识别的技术。

DNA条形码技术的出现将极大地增强人类监测、了解和利用生物多样性资源的能力，其在生命科学、法医学、流行病学，以及医药、食品质量控制等领域均具有广泛的应用前景。DNA条形码技术不仅会进一步发展传统的分类学研究，更会加速微生物资源的保藏、鉴定工作，推动微生物资源的更有效利用。

中国珍稀濒危植物DNA条形码鉴定平台

2013年12月20日，中国珍稀濒危植物DNA条形码鉴定平台开通，除了国际通用的两种DNA条形码外，这个平台网站还使用了高分辨率的核基因ITS和实验室自己开发的叶绿体基因ycf1条形码，使用者只需将材料的DNA序列粘贴到对应的检索框里，它就会列出这个材料可能的物种是什么，并按照相似度的高低依次排列。而几个条形码并行使用，相互印证，鉴定的可靠度能大大提高。截至2013年12月，平台数据库中共包含了18732条序列，覆盖了186个科、2568个种。这一数字还在不断攀升中。