DNA条形码

DNA条形码通过将一个短的、标准化的基因区域与已知物种的序列参考文库进行比较来识别生物。

Definition

DNA条形码是利用一个或几个短的标准化遗传标记，通过将其序列与经过整理的参考数据库进行匹配，将未知样本归类到特定物种的方法。

Scope

本主题涵盖了DNA条形码的原理和实践、用于动物、植物和真菌的标准标记区域、参考文库的构建和使用、条形码间隙概念，以及条形码在物种鉴定和标记未描述多样性方面的优势和局限性。

Core questions

• 哪些基因区域可作为不同类群的标准条形码？
• 参考文库是如何构建和验证的？
• 什么是条形码间隙，它为何重要？
• 条形码在哪些方面成功，又在哪些方面失败？

Key theories

标准化标记鉴定

一个短的标准化区域，例如动物线粒体COI基因，通常显示出种间变异大于种内变异，从而可以通过序列匹配实现可靠的物种归属。

条形码间隙

当种内遗传距离与种间遗传距离之间存在间隙时，鉴定效果最佳；不完全谱系分选或杂交导致的重叠距离会破坏清晰的归属。

Clinical relevance

条形码技术支持病媒、受管制害虫的鉴定，食品和医药产品的认证，以及替代或错误标记生物材料的检测，具有直接的公共卫生和贸易应用价值。

History

由Hebert及其同事于2003年提出，DNA条形码通过协调的参考文库项目迅速推广，并支撑了许多现代生物多样性调查工作，包括混合环境样本的元条形码分析。

Debates

条形码作为鉴定与物种发现

条形码在将样本归类到已知物种方面是可靠的，但作为划分新物种的基础则存在争议，因为当基因和物种历史出现分歧时，单一标记可能会产生误导。

Key figures

• Paul Hebert

Seminal works

• hebert2003
• yang2012

Frequently asked questions

哪种基因被用作标准动物条形码？

线粒体细胞色素c氧化酶亚基I（COI）基因的一个区域是动物的标准条形码；植物和真菌使用不同的标记，因为COI在它们体内的变异太小。

DNA条形码能否独立描述新物种？

它可以标记候选的未描述多样性，但正式描述一个物种需要超越单一条形码的综合证据，因为一个基因可能无法反映物种边界。