DNA條形碼在原生動物系統分類學中的應用

王紹彬 唐發輝 趙元莙

摘要：DNA條形碼技術是利用目的基因中一段標準的、有足夠變異的且相對較短的DNA序列來進行物種快速與準確鑒定的一種分子生物學技術。DNA條形碼技術歷經十幾年的發展，在動物、植物和微生物等領域的物種分類和鑒定研究中得到應用。本文從DNA條形碼的概念和特點、DNA條形碼在原生動物系統分類學研究中的應用等方面進行了綜合介紹，以期拓展中小學生的知識面，促進中小學素質教育的發展。

關鍵詞：DNA條形碼；原生動物；系統分類；應用

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）07-0158-02

一、DNA條形碼的簡介

2003年，Herbert等人首次定義了DNA條形碼概念，即“通過使用一段標準的、有足夠變異的、易擴增且相對較短的DNA片段進行快速、準確的物種鑒定”，他們研究發現線粒體細胞色素C氧化酶亞基I（Cox I）基因中一段DNA片段可以區分大多數物種，顯示出其作為條形碼基因的適用性，故線粒體Cox I基因可作為DNA條形碼基因用于物種的鑒定。理想的DNA條形碼應具備兩大特點：（1）能做到同屬內種間差異明顯大于種內差異，兩者之間有明顯的間隔區；（2）序列相對保守，引物通用性高。生物DNA條形碼技術歷經十幾年的發展，已經在動物、植物和微生物等領域的物種分類和鑒定研究中得到應用。

二、DNA條形碼在原生動物系統分類中的應用

原生動物種類較多，個體微小，絕大多數需要在顯微鏡或電鏡下觀察，加之許多種類之間形態結構極其相似，且其親緣關系不明，因而原生動物學家力圖尋求各類方法對該類群進行鑒別及親緣關系的探討。盡管目前國際上DNA條形碼用于原生動物的研究并不多，本文對DNA條形碼應用于自由生與寄生原生動物的系統分類學研究方面進行了重點介紹。

纖毛蟲作為一類特化程度最高、最為復雜的原生動物，以營自由生活為主，在微食物網的物質和能量流動中扮演著重要的角色。僅在近年來才有研究者通過對寡膜綱和旋唇綱纖毛蟲中四個主要代表階元的條形碼基因進行了評估和篩選，研究結果發現Cox I基因可作為草履蟲近緣物種區分的DNA條形碼基因；ITS2二級結構信息可在一定程度上反映旋唇綱丁丁類近緣種的遺傳差異；核基因ITS2、LSU-D2區及Cox I基因可作為前口蟲DNA條形碼基因且Cox I基因效果更好；與線粒體Cox I基因相比ITS2及LSU-D2區間更適合作為游仆蟲的DNA條形碼基因。系列研究表明DNA條形碼技術應用于纖毛蟲科屬水平鑒定上表現良好。然而，部分研究者通過對各種DNA條形碼片段的廣泛篩選，發現線粒體Cox I基因并不適合作為纖毛蟲的DNA條形碼基因，適于做纖毛蟲條形碼的基因還有待進一步挖掘。故為了揭示真實自然的親緣關系，選擇合適的基因作為分類研究中的DNA條形碼是至關重要的。

DNA條形碼技術在寄生性原生動物分類鑒定中得到了廣泛的應用。到目前為止，DNA條形碼已主要應用于葉足蟲（阿米巴蟲）、鞭毛蟲（錐蟲）、孢子蟲（球蟲）等寄生性原生動物的種類鑒定中。Kosakyan等人以Cox I基因為條形碼和形態學鑒定相結合共同分析物種復合體Nebela tincta-collaris-bohemica的系統發育地位，確保種類鑒定的準確性。Adams等人利用18S、ITS1、28SrRNA這3個分子標記作為DNA條形碼對Tanzania地區舌蠅傳播的錐蟲進行系統學研究，鑒定這兩個蟲種為新種。部分研究測定火雞隱孢子蟲的部分序列，研究發現利用18S rDNA作為分子標記對長春鴨源火雞隱孢子蟲與國外隱孢子蟲同源性比較，并確18S rDNA基因成為系統發育分析、病原學診斷、鑒別隱孢子蟲種類及其基因型的重要靶基因之一。Ogedengbe等人利用Cox I基因對實驗室艾美球蟲屬樣本進行系統發育分析，證實Cox I基因可作為球蟲亞綱理想的DNA條形碼基因。國內同類研究如王鑫對6種11株雞艾美耳球蟲樣本進行系統學研究發現線粒體Cox I基因比18S rRNA基因更適合作為種間鑒定的理想靶基因，并且可以作為寄生蟲DNA條形碼的候選基因。

三、展望

DNA條形碼技術歷經十幾年的發展，在生物系統分類學研究中具有突出的優勢，在后生動物和植物領域中的研究成果顯著，相比之下在原生動物領域方面的研究還極其薄弱。因而，DNA條形碼在原生動物系統分類學方面的工作任重而道遠，應避免分子標記選取時的單一性，建議通過多基因聯合分析去識別和鑒定類群，探究其內部真正的系統進化關系。

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