刊物亮点推荐文章：解决DNA条形码研究难题

　　

生物通报道：来自中科院动物研究所，首都师范发现，悉尼大学的研究人员利用通用CO1基因片断开展动物DNA条形码研究，解决了DNA条形码研究中的难题。这一研究成果公布在BMC Genomics杂志上，并被作为杂志亮点论文之一进行推荐。

文章的通讯作者是中国科学院动物研究所朱朝东博士，其早年毕业于南京师范大学生物系，1996年起，在中国科学院动物研究所学习与工作期间，对中国农林重大害虫及其寄生蜂，进行了长期的分类学、生态学和生物学研究。这篇文章自发表以来，已经成为该杂志高度受关注论文之一。论文第一作者为在读博士生罗阿蓉同学，主要得到了中国科学院农业办公室项目（KSCX2-YW-NF-02）、国家自然科学基金委项目（30870268, J0930004）、北京市自然科学基金委重点基金（6081002)资助，并部分得到中国农业部行业科技专项（200803006）、北京市自然科学基金委重点基金（KZ201010028028）等项目的资助。

DNA条形码研究的核心是采用某一基因片断用于物种鉴别。在对动物的研究工作中，目前主要是采用线粒体细胞色素氧化酶1(CO1) 5’端约650bp左右的区域。但是该片断的选用没有充分的依据表明它的效力，并且有证据表明它不能很好的识别某些类群的物种。

因此，动物所研究人员基于真哺乳动物亚纲1179条线粒体基因组序列，对线粒体基因组中各蛋白质编码基因，采用生物信息学方法评估其作为DNA条形码的效力，期望在线粒体基因组范围内寻找出最合适的基因片断用作分子标记。基于物种识别率，种内及种间变异，高级阶元解决能力，及基因饱和度等四项标准，研究结果表明：目前通用的CO1 5’端可以反映各线粒体蛋白质编码基因用于物种识别的效力；该片断与其它基因相似，可以使物种识别率达到90％以上，且各基因片断间在种内及种间变异上不存在显著差异。不过，对于某些类群，各线粒体基因片断依然存在种内与种间变异相重叠的问题；这些线粒体基因片断对物种以上较高级分类阶元水平的解决能力有限。

这一研究整体上支持在线粒体基因组范围内，首选现在通用的DNA条形码，即CO1 5’端作为分子标记用于至少是真哺乳动物亚纲的物种识别研究。

原文摘要：

Potential efficacy of mitochondrial genes for animal DNA barcoding: a case study using eutherian mammals

Background
A well-informed choice of genetic locus is central to the efficacy of DNA barcoding. Current DNA barcoding in animals involves the use of the 5' half of the mitochondrial cytochrome oxidase 1 gene (CO1) to diagnose and delimit species. However, there is no compelling a priori reason for the exclusive focus on this region, and it has been shown that it performs poorly for certain animal groups. To explore alternative mitochondrial barcoding regions, we compared the efficacy of the universal CO1 barcoding region with the other mitochondrial protein-coding genes in eutherian mammals. Four criteria were used for this comparison: the number of recovered species, sequence variability within and between species, resolution to taxonomic levels above that of species, and the degree of mutational saturation.

Results
Based on 1,179 mitochondrial genomes of eutherians, we found that the universal CO1 barcoding region is a good representative of mitochondrial genes as a whole because the high species-recovery rate (> 90%) was similar to that of other mitochondrial genes, and there were no significant differences in intra- or interspecific variability among genes. However, an overlap between intra- and interspecific variability was still problematic for all mitochondrial genes. Our results also demonstrated that any choice of mitochondrial gene for DNA barcoding failed to offer significant resolution at higher taxonomic levels.

Conclusions
We suggest that the CO1 barcoding region, the universal DNA barcode, is preferred among the mitochondrial protein-coding genes as a molecular diagnostic at least for eutherian species identification. Nevertheless, DNA barcoding with this marker may still be problematic for certain eutherian taxa and our approach can be used to test potential barcoding loci for such groups.

作者简介：

朱朝东，博士，副研究员。
1993年开始从事分类学研究，1996年进中国科学院动物研究所。1996年起，已经在中国科学院动物研究所学习与工作期间，对中国农林重大害虫及其寄生蜂，进行了长期的分类学、生态学和生物学研究。参与或主持国家自然科学基金、中国科学院、科技部、英国皇家学会、英国自然环境研究基金会等多项项目，发表国内外论文多篇。

1989.9 — 1993.6 南京师范大学生物系生物教育专业、学士
1993.9 — 1996.6 南京师范大学生物系动物学专业、硕士
1996.9 — 1999.6 中国科学院动物研究所动物学专业、博士
1999.7 — 2002.1 中国科学院动物研究所、助研
2002.1 — 中国科学院动物研究所、副研究员
2001.5 (近一个月) 匈牙利农业试验所短期访问研究 （东欧姬小蜂科模式标本研究）
2003.2 — 2003.10 加拿大安大略省皇家博物馆合作研究（东南亚长距姬小蜂属研究）
2004.2 — 2006.1 英国自然历史博物馆昆虫系合作研究（亚洲长距姬小蜂属研究、哥斯达黎加寄生蜂DNA分类学研究）