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DNA條形碼技術“查入侵”又快又準


錄入時間:2010-12-14 10:24:38
    目前,我國已成為遭受生物入侵最嚴重的國家,國際自然保護聯盟(IUCN)公布的全球100種最具威脅的外來物種中,入侵中國的達50餘種。外來入侵物種每年在我國造成的直接和間接經濟損失高達1300億元。國家每年在治理外來物種上投入了巨大的物力、人力和財力。病媒生物也是進行生物戰和生物襲擊的主要載體。因此,對其傳播疫病的風險程度做出科學分析和預測非常重要。
    頂著炎炎的烈日,忍受著刺鼻的氣味,中山檢驗檢疫局的檢驗檢疫人員在從英國進口的廢紙中認真的翻找著,不放過任何一個夾帶的入侵生物,突然大量蠅類成蟲的樣本和蛹出現在他們的眼前,但是他們沒有太多的驚喜,他們知道,蛹的鑒定要等它們在實驗室羽化成成蟲後才能進行,至少需要數周的時間,如果是死蛹,那時間就更長。依照慣例將標本標示後送到本局技術中心進行鑒定,然後是耐心的等待。 
    5天後,技術中心就奇跡般的發來報告,截獲的蛹為紅頭麗蠅。原來技術中心利用國際新技術DNA條形碼技術,快速準確地鑒定出未知蛹為紅頭麗蠅,與Genbank(美國國立衛生研究院維護的基因序列數據庫)中發表的紅頭麗蠅數據相似度為100%,種類判斷準確率為100%,檢疫周期縮短了15~20天。這在以前根本是不敢想象的事。 
 
  傳統做法 
 
  費時費力影響通關速度 
 
    物種的準確快速鑒定是采取進一步檢疫措施,防止外來物種入侵國門的第一步,在衛生檢疫和動植物檢疫中有著特殊的意義和需要。出入境檢疫過程中,無論是動植檢還是衛檢,經常會截獲大量活體的,或者死亡的動物類群,尤其是節肢動物。其中不乏卵、幼蟲、蛹和肢體殘缺不全的樣本,給物種的形態鑒定造成很大的障礙。目前在國際範圍內對物種尤其是昆蟲的鑒定,主要依據成蟲的形態學特征。幼蟲的特征差異小,而且有些特征在不同的發育時期不夠穩定,因此根據形態學特征進行種類鑒定很難確保其準確性。在口岸的檢疫工作中,通常是將卵、幼蟲或者蛹培養成成蟲後再進行鑒定,整個檢疫鑒定過程時間長達數周。對鑒定者有很高的要求,鑒定者不僅要有紮實的專業知識,而且要有豐富的實踐經驗。另外缺乏龐大而係統的標本收集和鑒定對檢驗檢疫部門往往是最大的障礙。費時費力,影響通關速度和貿易的發展。 
 
  比較優勢 
 
  DNA條形碼技術有三大優點 
 
  DNA條形碼技術為解決這一難題提供了新的方法。與傳統的形態鑒定相比較,DNA條形碼技術具有三大優點。 
 
  對物種的鑒定不再受蟲態的限製。當DNA條形碼數據庫中積累了足夠多的數據後,對以後截獲的卵、幼蟲和蛹等非成蟲蟲態以及肢體殘缺不全的物種,可以根據其條形碼數據直接和數據庫的數據進行對比,而達到物種鑒定的目的,沒有必要將其培養成成蟲再行鑒定,為進一步采取相應的檢疫措施節約大量時間。 
 
  對鑒定者的經驗和專業背景知識將大大降低。培養一個傳統的分類工作者往往需要數年的專業培訓,而且由於物種的極大豐富,大多形態分類工作者僅對某一個類群,甚至一個科或者一個屬的物種能達到精確鑒定的程度,而對其他類群無法鑒定。隨著分子生物學技術的發展,從不同生物樣品中的核酸提取手段日漸成熟,DNA擴增技術越來越成熟,測序商品化越來越方便和便宜。分子分類隻要求工作者接受一定的訓練,有簡單的分子操作技能就夠了。當然,這需要建立在DNA條形碼數據庫極大豐富和準確的基礎上。 
 
  對外來物種的鑒定更加準確快速。由於傳統分類者知識的專一性,對本國的物種、自己熟悉的類群能達到準確鑒定的程度,但往往對外來物種則很難準確快速鑒定。需要跟國外的分類專家交換標本、交流意見,需要很長時間才能達到鑒定的目的。建立DNA條形碼數據庫,當數據庫中的數據積累到一定程度,這個問題將迎刃而解,達到外來物種快速準確鑒定的目的。 
 
 
  DNA條形碼技術 
    DNA條形碼技術為近幾年國際上剛剛興起的應用於生物種類鑒定的新技術。對於節肢動物的鑒定主要是利用線粒體細胞色素氧化酶I的編碼基因進行種類鑒定,是建立在DNA提取、擴增、測序和序列分析等現代先進的分子生物學基礎上的一種新的分類手段。 
 
  目前國際上正在大規模建立生物條形碼數據庫,我國自然科學基金委今年的申請指南中也投資1000萬人民幣進行動物DNA條形碼研究。中山檢驗檢疫局於今年7月份開始應用此技術。 
 
  任重道遠建立完善的數據庫 
  但DNA條形碼技術的廣泛應用目前還很大程度上受數據庫數據缺乏的限製,往往在應用過程中無法達到物種鑒定的目的。另外,由於受專業的影響,傳統的形態分類學家往往沒有現代分子生物學基礎,而以往的好些研究中,分子生物學家往往又不熟悉形態分類。作為新基因片段投到GeneBank中的DNA序列,有可能不是形態分類學家正確命名的物種,導致GeneBank中一些物種的條形碼數據張冠李戴,給條形碼技術的實際運用帶來困難,甚至引起混亂和誤會。 
 
  由於物種鑒定在出入境檢驗檢疫中的特殊重要性,很有必要建立截獲物種的DNA條形碼數據庫。形態分類學家和分子生物學家由於對物種分類依據的不同觀點,在物種的鑒定標準產生了分歧。事實上,形態分類為分子分類的基礎,離開傳統的形態分類,分子分類就失去了進一步運用的可能;分子分類則為傳統分類提供了新的便捷的手段,對鑒定者的經驗要求也比形態分類要求低。這就要求傳統的形態分類學家和現代的分子分類工作者放棄分歧,齊心協力,建立完善的數據庫。當數據庫中積累有足夠多的物種數據,DNA條形碼技術就能得到廣泛應用,在高通量、快速、準確的國境檢疫業務中發揮其巨大優勢。
    (來源:中國質量新聞網)

 

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