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随着经典分类学科日益萎缩的发展趋势和科学研究对数据的要求越来越大,利用科学技术鉴别物种是必然趋势,DNA条形码技术也因此应运而生。
DNA条形码技术应用的关键是参考序列库的建设。制约参考序列库建设速度的因素主要有(1)实验技术;(2)经可靠鉴定的材料;(3)实验经费。
目前,DNA条形码的实验技术难题已经基本攻克,这主要表现在:
1) 能够提取微量材料的DNA;
2) 被建议作为条形码的基因片段的通用引物已经优化;
3) 分辨率更高的基因片段已经找到并设计了通用性和专一性兼具的引物;
4) 高通量测序技术已经被成功地移植到DNA条形码序列测定中来。
现在,制约植物DNA条形码的关键因素是材料问题和经费问题。材料问题主要表现在:
1) 材料采集耗时长,费用高。
2) 采集的材料鉴定难。即使采集了材料,能可靠鉴定这些材料的专家已经非常少,而且为了生存,仅存的专家也没有时间来鉴定这些标本。有时材料本身就很难鉴定,比如缺少可用的花或果等必须的特征,即使专家也鉴定不出来。不能鉴定或错误鉴定导致DNA条形码鉴定出错。
解决材料问题的最好方法就是利用标本馆已经经过认真鉴定的材料。利用这些材料有如下优点:
1) 标本馆的标本80%都经过专家的鉴定,有的经过许多专家的鉴定,基本上没有问题。
2) 利用模式标本具有更加重要的意义。任何鉴定其实就是给待鉴定材料一个名称。模式标本是名称的载体,因此,模式标本不存在鉴定错误的问题。
3) 利用标本馆的标本可以节约大量的人力物力,加速推进DNA条形码参考序列库建设与应用。
4) DNA条形码与分子系统学相结合,可正确认识物种,提高植物志的水平。
利用标本馆的标本会有来自分类学者的阻力。分类学者不同意利用标本或模式标本可能有如下原因。
1) 停留在模式概念上。认为模式标本必须是最典型的,动不得。
2) 怕对标本造成损坏。因为提取DNA必须采材料,微小的损伤在所难免。植物DNA条形码仅使用30-50毫克甚至更少的材料,损害是非常小的。一旦数据被提取,研究者只需分析数据而不必再查看模式,对标本的保护更加有效。
3) 其他原因。不让别人研究自己研究的类群;怕自己的“新种”被别人归并等。
模式标本随着贮存时间的延长,获取遗传信息的风险(火灾、丢失、虫害等)和难度(DNA降解、核苷酸结构变化、甲基化加剧等)加大。因此,我们必须尽快让模式标本信息化!
国际上早就有利用模式标本进行DNA条形码研究的案例【Bryan L. Stuart1 and Uwe Fritz 2008. Historical DNA from museum type specimens clarifies diversity of Asian leaf turtles (Cyclemys). Journal of the Linnean Society 2008, 94:131–141.】。发挥标本馆的作用将是现阶段DNA条形码的方向。
关于实验经费,国家这些年在DNA条形码方面投入不少,只是分散和主要没有真正用于DNA条形码参考序列库的建设上,而是用于发表论文。要解决这个问题,必须参考科技部数字化标本馆的资助与运作方式,让经费真正用于产生序列,推进我国DNA条形码参考序列库的建设。
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