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    我国学者在构建标准的物种鉴定体系中取得重要进展

    日期 2018-07-27   来源:生命科学部   作者:薛岚  【 】   【打印】   【关闭

      在国家自然科学基金项目(项目编号:41571059、31200182、31370252)等资助下,中国科学院昆明植物研究所植物多样性演化与生态适应团队高连明团队和植物多样性与基因组学团队李德铢团队通过整合全球红豆杉属的遗传和分布数据,综合运用DNA条形码、物种分布区模拟和谱系地理学等多学科交叉的研究方法,首次提出全球红豆杉属共有15种,中国有10种,并为全球已知的15种红豆杉属植物构建了DNA条形码标准数据全库(Comprehensive Reference Library)和精准的物种分布地图,确定了该属全部物种的分子和地理身份证,并将其成功运用到法医鉴定中,构建了标准的物种鉴定体系。研究成果以“Integrating a Comprehensive DNA Barcode Reference Library with a Global Map of Yews (Taxus L.) for Forensic Identification”(基于红豆杉属的DNA条形码参考全库和全球分布地图的法医鉴定体系)为题,于2018年5月20日在Molecular Ecology Resources(《分子生态学资源》)上在线发表,刘杰副研究员为论文第一作者,高连明研究员和李德铢研究员为论文通讯作者。论文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1755-0998.12903。

      物种准确鉴定是生物多样性保护的基石,为珍稀濒危物种找到一个快速、准确的鉴定方法,对生物多样性保护策略制定、非法贸易的遏制乃至司法公正都至关重要。然而在全球尺度上,条形码标准数据库的构建目前仍缺乏兼顾类群覆盖和空间分布的深度取样研究。研究发现,trnL-trnF是红豆杉属理想的DNA条形码,它可以鉴定该属所有物种;结合ITS,则可以鉴定杂交种;NJ法是最理想的物种鉴定方法。通过4151个个体trnL-trnF序列的扫描,检测到73个在物种甚至群体水平特异的单倍型,在195个个体的ITS序列中,发现了63个单倍型,两者构成了基于单倍型的红豆杉属DNA条形码标准数据全库。DNA条形码取样策略比较表明,DNA条形码标准数据库的全面性和可靠度受到类群、地理和遗传不同维度的取样完整性和强度的综合影响。物种分布区模拟显示,除了分布在中国-喜马拉雅地区的南方红豆杉(Taxus mairei)外,其余物种都呈异域分布式样。基于本研究建立的DNA条形码标准数据全库和物种分布地图已成功应用于三例法医鉴定案中,其中,两个未知样品被准确鉴定到种级水平,其一精准到了来源地;第三个样品被成功鉴定为杂交种。本研究构建的红豆杉树属植物标准物种鉴定体系,将在该属植物的物种监管、多样性保护管理和打击非法贸易等方面发挥重要作用,此外,该研究也将为其他IUCN和CITES附录类群的标准物种鉴定体系构建提供可循范例。

      红豆杉属植物具有重要经济价值,又是国家一级保护植物,并受国际贸易公约限制。然而利用传统分类学的方法,难区分红豆杉属不同物种的产物(如枝叶,树皮等),有时甚至与该科其它属都难以区分。这使红豆杉属植物的产品贸易难以控制,并且时常发生错误鉴定的情况。不同物种或不同地区来源的红豆杉在漫长的进化过程中,积累了特异的遗传信息,因此我们可以通过分子标记对其进行检测。因此,分子鉴定的方法(如DNA条形码技术)结合准确的物种分布信息将会有助于解决这一问题。DNA条形码的最大优点在于其分析中只需要少量的样品,并且可对那些缺少鉴别特征、幼体甚至叶片碎片等基于形态性状的传统分类学方法无法鉴定的样品进行鉴定。借助DNA条形码技术,通过建立不同种源红豆杉的DNA条形码标准参考数据库,可对不同来源或产地的红豆杉资源进行准确而快速的鉴定。而准确的分布地图,也有助于根据产地,即可判断是哪一个物种,并且可以给DNA条形码数据提供佐证。因此,DNA条形码标准参考库集合物种分布地图将会成为海关、CITES和林业部门等快速准确鉴定濒危保护植物提供技术支持。

    图1. 红豆杉属植物的地理分布地图,其中北美洲4种,欧洲1种,亚洲10种(中国全产)。

    图2. 红豆杉属物种标准鉴定体系




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