《昆明动物所等发布中国蛇类DNA条形码参考数据集》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 姜丽华
  • 发布时间:2023-04-21
  • 两栖爬行动物总体形态较保守且存在趋同现象,给传统分类带来了困难,仅仅使用形态学的鉴定标准极大地影响了对其物种多样性的正确评估。DNA条形码技术由于采用数字化形式,使样本鉴定过程能够实现自动化和标准化,突破了对传统形态经验的过度依赖,不受生物体发育阶段的限制,可弥补传统形态学鉴定方法的不足。DNA条形码技术与传统形态学分类方法相结合不仅可以快速、准确的对物种进行鉴定和分类,还可能发现许多潜在的物种。

      作为全球范围的两栖爬行动物DNA条形码“COLDCODE”计划发起团队之一,中国科学院昆明动物研究所张亚平团队和车静团队在前期的工作中已经解决了两栖爬行动物中COI引物扩增较为困难的瓶颈问题,为“COLDCODE”计划实施奠定了技术基础。

      基于系统的野外考察和长期的积累,车静团队联合国内多家单位科研人员开展了广泛合作交流,结合NCBI已发表数据,首次系统性构建了中国蛇类DNA条形码参考数据集(COI),对中国蛇类多样性进行了评估。该研究涉及228个已知物种,占已描述物种的80.6%,覆盖了中国大部分区域。

      研究表明:1.中国蛇类物种多样性被低估,保守估计中国蛇类存在至少36个未被描述的新种。这些未被描述的新种主要分布在游蛇科、水游蛇科和蝰科。除此之外,DNA条形码的结果还提示传统分类可能严重低估了中国蛇类的物种多样性。2.DNA条形码能够有效鉴定大部分的中国蛇类到物种水平,但是对于存在分类争议、不完全谱系分选、基因渐渗和复杂的物种形成及分化机制等类群,DNA条形码表现出较低的识别效率。3.部分物种DNA条形码数据分析呈现一定的谱系地理结构,如“海岛-大陆”分化模式(台湾海峡和琼州海峡的隔离作用)和中国“东-西”分化模式。

      中国具有丰富的蛇类物种多样性,已知现存的蛇类有283种,隶属18科65属(截止2020年12月31日),占世界总蛇类种数的8%左右。近年来,中国蛇类物种数量仍然在不断增加。此外,近几十年来,由于对蛇类资源的过度开发利用,加之栖息地遭破坏、非法的收集和蛇类贸易等,中国蛇类面临严重威胁。根据IUCN的评估,其中有2种极危蛇种、4种濒危蛇种,18种易危和近危蛇种。同时,蛇类具有重要的应用价值,自古以来被人类所食用、药用以及作为化工原料,其中蛇毒是极为珍贵的药物原料,在医药领域中有很大利用价值。以上研究构建的DNA条形码参考数据集为中国蛇类研究、资源保护和监管提供了科学数据支撑。

      以上研究成果发表于《分子生态资源》(Molecular Ecology Resources),车静、张亚平、宜宾学院教授郭鹏、安徽师范大学教授黄松为文章共同通讯作者。研究得到科技部重点研发项目、第二次青藏高原综合科学考察研究项目、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金项目,以及中国西南野生生物种质资源库动物分库(国家重大科技基础设施专项)等相关项目的支持。

  • 原文来源:https://www.cas.cn/syky/202304/t20230413_4883946.shtml
相关报告
  • 《水生所关于长江鱼类条形码研究取得新进展》

    • 来源专题:长江流域资源与环境知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:changjiang
    • 发布时间:2019-06-19
    •   长江是世界三大河流之一,也是亚洲第一长河,源于青藏高原,流经青海等11省市,止于东海,全长6,300余公里,落差约5,000米。长江流域面积广阔,地形地貌复杂,特别是上游的独特环境造就了众多特有鱼类物种。据统计,长江鱼类约400余种,鱼类产量占到我国淡水鱼类产量的70%左右,因此也被称为“淡水鱼类的摇篮”。近几十年,长江沿岸经济的蓬勃发展导致了生物栖息地不同程度的破坏,人类对资源的开发和利用远远超过其再生能力以及环境的容纳量,生物资源量急剧下降,特别是鱼类资源严重受损,部分鱼类甚至已经濒临灭绝。   为响应国家“五位一体”建设和落实长江大保护战略,对长江流域鱼类资源的多样性的评估急需更合理、更有效的分子鉴定体系。中国科学院水生生物研究所何舜平研究员学科组通过与西南大学等多家单位合作,利用十余年来采集到的长江鱼类样品评估了长江鱼类DNA条形码鉴定的有效性。该研究共收集长江鱼类2,830条条形码序列,涉及16目,40科,135属,238种。通过构建DNA条形码参考数据库,首次对长江流域鱼类进行了全面的分子评估,涉及到的物种约为目前已知物种的64.2%。结果表明,82%的鱼类物种能够有效鉴定到物种水平。三大高原鱼类复杂的形成及分化机制导致不同物种间存在共享单倍型,部分同属物种可能由于局部适应的趋同进化也存在共享单倍型,但通过条形码技术仍能够将这些物种很好的鉴定到科和属的水平。此外,研究也表明长江鱼类条形码生物多样性高于形态多样性,部分物种存在较高的隐存多样性。因此,该研究构建的DNA条形码参考数据库能够为后期的长江鱼类资源保护和监管提供有力帮助。   该研究已由博士研究生沈彦君等人完成,通讯作者为何舜平研究员。该研究得到中国科学院先导B项目基金的资助。相关论文已发表于Molecular Ecology Resources杂志上(DNA barcoding the ichthyofauna of the Yangtze River: insights from the molecular inventory of a mega-diverse temperate fauna)。 文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1755-0998.12961
  • 《宏条形码方法揭示胶州湾海域角毛藻物种多样性及其时空动态分布》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-08-20
    • 中国科学院海洋研究所陈楠生课题组通过对胶州湾海域开展长时间序列采样、高通量测序以及宏条形码分析,获得了对胶州湾角毛藻物种组成、时空分布规律的认识,研究成果近日在学术期刊Environmental DNA 在线发表。 角毛藻属(Chaetoceros Ehrenberg, 1844)是海洋浮游植物中物种最丰富的硅藻属之一,广泛分布于全球近岸海域,是近岸海域生态系统中的优势种类,在海洋初级生产力和海洋地球化学循环中发挥重要作用。尽管科学家们对角毛藻物种的多样性进行了很多研究,但是绝大多数研究仅仅基于形态特征进行物种鉴定,具有局限性,导致很多形态相似、细胞较小的角毛藻物种尚未得到准确鉴定。基于分子标记的宏条形码技术在浮游植物的研究中显示出巨大潜力。 经过对胶州湾2019年全年逐月12个航次采集到的样本开展基于扩增子序列变异(ASVs)的高分辨率宏条形码系统分析(DADA2),发现了25个角毛藻物种,其中有10个角毛藻物种在胶州湾未报道过,包括细胞较小的Chaetoceros neogracilis和突尼斯角毛藻(Chaetoceros tenuissimus),显示出宏条形码分析方法的优势。其中本研究表明胶州湾多个常见角毛藻物种的鉴定需要修订,比如扁面角毛藻(Chaetoceros compressus)应该是与其形态相似的物种Chaetoceros contortus,冕孢角毛藻(Chaetoceros diadema)应该是与其形态特征相似的物种Chaetoceros rotosporus。比较12个航次的角毛藻相对丰度表明,大部分角毛藻物种表现出强烈的季节偏好性,并且不同角毛藻物种显示不同的季节偏好性,有些物种在冬春两季占优势,有些物种在夏秋两季占优势,显示出复杂的差异生态适应性。本研究为探索角毛藻的季节适应机制奠定了基础。 不仅如此,本研究分析得到的154个注释为角毛藻的ASVs中,超过一半的ASVs(82个ASVs)没有注释到已知角毛藻物种,代表尚未得到鉴定的角毛藻物种(Chaetoceros sp.),表明胶州湾角毛藻多样性被严重低估。因此,可以期待随着更全面的参考条形码数据集的建立,宏条形码分析方法可以更好的应用于角毛藻和其他属浮游植物物种的生态学研究。 中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室博士后崔宗梅和特别研究助理刘淑雅为论文共同第一作者,陈楠生研究员为文章通讯作者。徐青博士和山东胶州湾海洋生态系统国家野外科学观测研究站赵永芳工程师为论文共同作者。相关研究得到了中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金委面上基金等项目资助。 相关论文及链接: Zongmei Cui#, Shuya Liu#, Qing Xu, Yongfang Zhao, Nansheng Chen*. Differential ecological adaptation of diverse Chaetoceros species revealed by metabarcoding analysis. Environmental DNA. 2023. (Zongmei Cui and Shuya Liu contributed equally to this work; Nansheng Chen is the corresponding author). https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/edn3.455