DNA条形码在原生动物系统分类学中的应用

王绍彬 唐发辉 赵元莙

摘要：DNA條形码技术是利用目的基因中一段标准的、有足够变异的且相对较短的DNA序列来进行物种快速与准确鉴定的一种分子生物学技术。DNA条形码技术历经十几年的发展，在动物、植物和微生物等领域的物种分类和鉴定研究中得到应用。本文从DNA条形码的概念和特点、DNA条形码在原生动物系统分类学研究中的应用等方面进行了综合介绍，以期拓展中小学生的知识面，促进中小学素质教育的发展。

关键词：DNA条形码；原生动物；系统分类；应用

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）07-0158-02

一、DNA条形码的简介

2003年，Herbert等人首次定义了DNA条形码概念，即“通过使用一段标准的、有足够变异的、易扩增且相对较短的DNA片段进行快速、准确的物种鉴定”，他们研究发现线粒体细胞色素C氧化酶亚基I（Cox I）基因中一段DNA片段可以区分大多数物种，显示出其作为条形码基因的适用性，故线粒体Cox I基因可作为DNA条形码基因用于物种的鉴定。理想的DNA条形码应具备两大特点：（1）能做到同属内种间差异明显大于种内差异，两者之间有明显的间隔区；（2）序列相对保守，引物通用性高。生物DNA条形码技术历经十几年的发展，已经在动物、植物和微生物等领域的物种分类和鉴定研究中得到应用。

二、DNA条形码在原生动物系统分类中的应用

原生动物种类较多，个体微小，绝大多数需要在显微镜或电镜下观察，加之许多种类之间形态结构极其相似，且其亲缘关系不明，因而原生动物学家力图寻求各类方法对该类群进行鉴别及亲缘关系的探讨。尽管目前国际上DNA条形码用于原生动物的研究并不多，本文对DNA条形码应用于自由生与寄生原生动物的系统分类学研究方面进行了重点介绍。

纤毛虫作为一类特化程度最高、最为复杂的原生动物，以营自由生活为主，在微食物网的物质和能量流动中扮演着重要的角色。仅在近年来才有研究者通过对寡膜纲和旋唇纲纤毛虫中四个主要代表阶元的条形码基因进行了评估和筛选，研究结果发现Cox I基因可作为草履虫近缘物种区分的DNA条形码基因；ITS2二级结构信息可在一定程度上反映旋唇纲丁丁类近缘种的遗传差异；核基因ITS2、LSU-D2区及Cox I基因可作为前口虫DNA条形码基因且Cox I基因效果更好；与线粒体Cox I基因相比ITS2及LSU-D2区间更适合作为游仆虫的DNA条形码基因。系列研究表明DNA条形码技术应用于纤毛虫科属水平鉴定上表现良好。然而，部分研究者通过对各种DNA条形码片段的广泛筛选，发现线粒体Cox I基因并不适合作为纤毛虫的DNA条形码基因，适于做纤毛虫条形码的基因还有待进一步挖掘。故为了揭示真实自然的亲缘关系，选择合适的基因作为分类研究中的DNA条形码是至关重要的。

DNA条形码技术在寄生性原生动物分类鉴定中得到了广泛的应用。到目前为止，DNA条形码已主要应用于叶足虫（阿米巴虫）、鞭毛虫（锥虫）、孢子虫（球虫）等寄生性原生动物的种类鉴定中。Kosakyan等人以Cox I基因为条形码和形态学鉴定相结合共同分析物种复合体Nebela tincta-collaris-bohemica的系统发育地位，确保种类鉴定的准确性。Adams等人利用18S、ITS1、28SrRNA这3个分子标记作为DNA条形码对Tanzania地区舌蝇传播的锥虫进行系统学研究，鉴定这两个虫种为新种。部分研究测定火鸡隐孢子虫的部分序列，研究发现利用18S rDNA作为分子标记对长春鸭源火鸡隐孢子虫与国外隐孢子虫同源性比较，并确18S rDNA基因成为系统发育分析、病原学诊断、鉴别隐孢子虫种类及其基因型的重要靶基因之一。Ogedengbe等人利用Cox I基因对实验室艾美球虫属样本进行系统发育分析，证实Cox I基因可作为球虫亚纲理想的DNA条形码基因。国内同类研究如王鑫对6种11株鸡艾美耳球虫样本进行系统学研究发现线粒体Cox I基因比18S rRNA基因更适合作为种间鉴定的理想靶基因，并且可以作为寄生虫DNA条形码的候选基因。

三、展望

DNA条形码技术历经十几年的发展，在生物系统分类学研究中具有突出的优势，在后生动物和植物领域中的研究成果显著，相比之下在原生动物领域方面的研究还极其薄弱。因而，DNA条形码在原生动物系统分类学方面的工作任重而道远，应避免分子标记选取时的单一性，建议通过多基因联合分析去识别和鉴定类群，探究其内部真正的系统进化关系。

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