DNA条形码技术在植物中的研究现状.pdf

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植物学报ChineseBulletinofBotany2010,45(1):102–108,www.chinbullbotany.comdoi:10.3969/j.issn.1674-3466.2010.01.015·专题论坛·DNA条形码技术在植物中的研究现状*闫化学,于杰西南大学园艺园林学院,重庆400716摘要DNA条形码技术(DNAbarcoding)是用短的DNA片段对物种进行识别和鉴定的分子生物学技术。在动物研究中该技术已经成功应用于利用线粒体细胞色素c氧化酶亚基I(COI)进行物种鉴定和发现隐种或新物种。相对于动物,COI基因在高等植物中进化速率较慢,因此植物条形码研究以叶绿体基因组作为重点,但目前还处于寻找合适的基因片段阶段。许多学者对此进行了积极的探索,报道了多种植物条形码的候选片段或组合,但还没有获得满足所有标准的特征位点片段。该文介绍了DNA条形码的标准、优点、工作流程及数据分析方法,总结了DNA条形码在植物中的研究现状。关键词COI基因,DNA条形码,植物闫化学,于杰(2010).DNA条形码技术在植物中的研究现状.植物学报45,102–108.自卡尔·林奈对生物物种进行系统分类以来,生进展综述如下。物学家利用各种各样的性状——颜色、外形和行为等来鉴定动物和植物。最近数十年,研究者开始利用1DNA条形码的标准及优点DNA中携带的遗传信息来完成这个任务。DNA条形码理论上,DNA条形码利用A、T、C和G4个碱基,只需15(DNAbarcoding)技术是一种利用短的DNA片段对物要15个碱基位点就可以得到4个排列方式,远大于种进行识别和鉴定的新的分子生物学技术,是生物学现存物种的数量(肖金花等,2004)。Meyer和近期研究的热点之一。2003年,加拿大圭尔夫大学Paulay(2005)根据每百万年2%的物种进化速率,推(UniversityofGuelph)PaulHebert教授提出了“DNA测对于一个有1百万年生殖隔离历史的物种类群,一条形码”概念,将条形码技术引入生物界。其思想产生段长度为600bp的DNA序列平均就有12个特征信号于现代商品零售业的条形编码系统,就像以超市条形位点可用于识别,即可以包括所有物种。即使在亲缘码识别产品一样,利用A、T、C和G4个碱基在基因关系很近的类群中,大多数物种的进化历史都超过了中的排列顺序识别物种。PaulHebert教授率先于1百万年,所以600bp的DNA片段足够分析当前绝大2003年选取线粒体细胞色素c氧化酶亚基I多数的物种。(cytochromecoxidasesubunit1,COI)作为动物中Kress等(2005)和Taberlet等(2007)提出了理想通用的物种鉴定标记(Hebertetal.,2003a,2003b),的DNA条形码标准,综合起来有以下几点:(1)具有可并提出DNA条形码的定义:通过使用短的标准DNA以区分物种的足够变异和分化,同时种内变异必须足片段,对物种进行快速、准确的识别和鉴定。目前,够小;(2)有高度保守的引物设计区以便于设计通用引DNA条形码技术在很多动物分类群中得到了成功应物;(3)片段足够短,以便于DNA提取和PCR扩增,尤用(Hebertetal.,2004a,2004b;Wardetal.,2005;其是对部分降解的DNA的扩增。Hajibabaeietal.,2006;Yooetal.,2006;Kerretal.,生命条形码联盟(consortiumforthebarcodeof2007),有关植物条形码的工作也在进行中,重点是life,CBOL)阐述了DNA条形码的优点(http://phe.选择合适的片段并对其进行评价(Pennisi,2007;rockefeller.edu/barcode/),可以概括为以下几点。(1)KressandErickson,2008)。本文就有关研究工作的以DNA序列为检测对象,其在个体发育过程中不会——————————————————收稿日期:2008-12-15;接受日期:2009-03-13基金项目:国家自然科学基金(No.30671450)*通讯作者。E-mail:ylp840203@163.com 闫化学等:DNA条形码技术在植物中的研究现状103改变。同种生物不同生长时期的DNA序列信息是相同andHebert,2008)。的,即使经过加工,形态发生变化,而DNA序列信息序列数据分析是DNA条形码探索的最重要环节。不会改变,较之传统的方法,扩大了检测样本的范动物条形码的分析方法成熟且简单,首先进行序列比围;同时样本部分受损也不会影响识别结果。(2)可进对和人工校正,通过MEGA或PAUP计算种内和种间行非专家物种鉴定。该技术是可机械重复的,只要设的K2P距离(Kimura-2-parameterdistance)用于表示计一套简单的实验方案,经过简单培训的技术员即可不同分类阶元之间的序列变异程度,比较种、属和科操作。(3)准确性高。特定的物种具有特定的DNA序3个水平上的序列差异,然后根据计算结果建立NJ树列信息,而形态学鉴别特征会因趋同和变异导致物种(neighbour-joiningtree),最后依据DNA条形码遗传的鉴定误差。(4)通过建立DNA条形码数据库,可一次距离就能对未知标本进行分类和鉴定。然而由于植物性快速鉴定大量样本。分类学家新的研究成果将不断的种间杂交现象比较普遍,因此植物条形码的分析方地加入数据库,成为永久性资料,从而推动分类学科法也处于不断的摸索中,目前报道的分析方法基本可更加快速深入地发展。分为以下几步。(1)序列比对和人工校正。一般采用ClustalW,2DNA条形码的操作及分析方法生命条形码数据库中使用HiddenMarkovModels进行序列比对(Newmasteretal.,2006),也可以用DNA条形码的操作过程与分子生物学实验类似,包BLASTsearch在Genbank中搜索相似的基因片段,括采集材料并提取DNA、利用通用引物PCR扩增目的对比片段信息的可靠性。片段、纯化PCR产物、序列测定与分析以及提交结果(2)遗传分析。计算遗传距离是条形码分析的重到相关数据库(Hajibabaeietal.,2006)。在寻找植物要手段,当前植物条形码探索还处于对不同片段的评条形码的过程中,生物信息学的应用可能会起到非常价阶段,需要对不同片段的种间和种内变异进行对重要的作用(Newmasteretal.,2006;Kressand比,以选择最佳的片段或片段组合。种间距离基本采Erickson,2008),条形码的应用目标是所有物种,并用Kimura-2-parameterdistance(K2P)模型计算且每个物种需要多份材料,地球上的陆生植物大约需(MeyerandPaulay,2005;Newmasteretal.,2006;要200万–300万份材料(Newmasteretal.,2006)。采Lahayeetal.,2008a,2008b),该模型也是生命条形集材料时应以传统的形态分类学知识为依据,尽可能码联盟(CBOL)建议使用的遗传距离计算模型地涵盖传统分类学中的变异式样,材料来源范围越广(http://www.barcoding.si.edu)。不同学者计算遗传距泛,得到的结果就越具说服力。通常认为每个物种至离的方法也有差异。Newmaster等(2008)使用少需要10份材料,并最好包括5个不同居群,这样既mega3.1计算P距离(p-distance)评价肉豆蔻科植物可以发掘出变异程度较低的种内变异,又可以更准确的种间和种内变异。Kress和Erickson(2007)使用地计算出种内遗传距离(StoeckleandHebert,WilcoxonSignedRankTests比较片段的种间和种内2008)。差异;Meyer和Paulay(2005)则报道了一个评价DNA生物条形码工程的首要目标是建立可用来作为条形码的重要指标barcodinggap,即用柱形图表示鉴定标本工具的基因序列数据库(Hebertetal.,种间和种内的遗传距离分布频率,对所研究的片段进2004a)。目前只建立了动物条形码数据库,植物条形行检验。理想的DNA条形码检测到的种间遗传变异应码尚处于评估阶段,只有该技术在植物中进一步完善明显大于种内遗传变异,且会形成一个明显的间隔后才有可能建立相应的数据库。建立植物条形码数据区,在理想状况下,柱形图上的种内变异会集中在数库时,可参照名为生命条形码系统(barcodeoflife值较小的一侧,而种间变异则集中在数值较高的一datasystem,BOLD,http://www.barcodinglife.org)侧。MedianandWilcoxonTwo-SampleTests可以用的动物数据库,该数据库目前已经收录46多万条记来评估种内和种间变异的分布是否存在重叠(Lahaye录,涵盖了动物界46000多个物种。上传的每一条记etal.,2008a)。录都应包括物种名称、条形码区序列、采集地点、对(3)系统学分析。采用标准的系统学分析方法,照样本链接、图像信息以及其它生物学数据(Stoeckle建立系统发生树,检验同一个物种的不同个体能否聚 104植物学报45(1)2010在一起。Lahaye等(2008a)使用PAUP4b10*建树分等(2006a)认为可以用rDNA作为质体基因的补充,作析,结果发现MP树和UPGMA树可以得到较高的物为未来使用的低拷贝核基因标记。但由于核基因本身种正确识别率,并进行了聚并分析(coalescence具有多拷贝的特性,扩增时对DNA要求较高,部分降analyses),检验每个条形码,验证那些从一个独立解的DNA材料扩增效果较差,并且长度变异大,存在的聚并过程得到的聚类群是否与以前识别的物种分长的poly-G、poly-C和poly-A结构等(Kressand类相匹配。Erickson,2007;Sassetal.,2007),其作为植物条形另外,序列特征分析将加快植物条形码研究的进码候选片段存在较多的限制。而全球大部分植物都包程。DNA序列包涵丰富的生物和化学信息,不同物种含叶绿体,且叶绿体基因组是单亲遗传,避免了基因的DNA序列存在明显差异。分析目标片段时,首先要重组的影响。因此,应在叶绿体基因组中寻找植物条对同一DNA片段进行统计分析,这种方法已经用于形码片段,片段组合方案也是目前学者研究的重点。蛋白质序列的研究分析中(戴晓峰等,2007)。植物叶现有的研究报道了在2种组合方案中选择片段的绿体基因组相对比较保守,得到某一片段的全部序列方法,分别是Chase等(2005)提出的交通灯法(traffic后,用CLUSTAL进行序列对齐,再用MEGA统计GClightapproach)和Newmaster等(2006)提出的等级含量、可变位点和信息位点。形态学上属于同一物种(tier)分类法。2007年9月,在台北举行的第二届国际的类群,则它们的序列会呈现特有的固定特征,可以生命条形码大会上,总结了5种片段组合,分别是:为片段选择提供依据。Chase等(2007)提出的rpoC1+rpoB+matK或rpoC1+matK+trnH-psbA;Kress和Erickson(2007)提3DNA条形码在植物中的研究现状出的rbcL+trnH-psbA,其可以对陆生植物进行识别和鉴定;韩国植物学家Ki-JoongKim等提出的matK虽然DNA条形码技术在动物分类中已经体现了其使+atpF-atpH+psbK-psbI或matK+atpF-atpH+trnH-用价值,但是在植物中的研究进展则比较缓慢。研究psbA(Pennisi,2007)。片段组合方案为植物条形码研结果显示,COI基因在植物中的进化速率远慢于在动究指出了一个新方向,但现有的研究结果并不能满足物中的进化速率,因此只适用于一些藻类(Saunders,DNA条形码标准,仍需要大量的实验数据去验证它2005;Evansetal.,2007)。为了寻求一种通用的植物们的物种识别和鉴定能力。条形码,许多学者进行了积极的探索,已经提出了多首先,作为研究重点的片段组合还需要更深入的种条形码片段或组合方案,但至今仍没有达成明确的研究。Chase等(2007)提出的2个组合在Sass等共识(Kressetal.,2005;Newmasteretal.,2006;(2007)和Fazekas等(2008)的研究中识别能力并不很Chaseetal.,2007;KressandErickson,2008;La-理想。对于Ki-JoongKim等提出的2个组合,Lahayehayeetal.,2008a,2008b)。等(2008a)通过对克鲁格国家公园从单子叶植物到真生命条形码联盟(CBOL)最初建议了6个片段作细菌类的18科38种101份材料进行分析,结果显示为候选片段:matK、rpoC1、rpoB、accD、nhdJ和psbK-psbI和atpF-atpH片段的识别成功率较高,分别YCF5。随着研究的不断扩大,不同研究小组提出了为98%和93.1%,当2个片段组合时,成功率均达到自己的观点,在所有涉及的片段中,还没有一个片段100%;采用UPGMA聚类法,matK+atpF-atpH+能够满足DNA条形码的3个标准。Kress等(2005)通过psbK-psbI和matK+atpF-atpH+trnH-psbA组合的物对53科88属99个物种的9个质体基因片段种单系性分辨率分别为93.1%和89.3%。Fazekas等(trnK-rps16、trnH-psbA、rp136-rps8、atpB-rbcL、(2008)对来自32属92种251份材料的9个片段(rpoB、ycf6-psbM、trnV-atpE、trnC-ycf6、psbM-trnD和rpoC1、matK、trnH-psbA、rbcL、ITS1、cox1、trnL-trnF)和核基因ITS序列进行分析,认为被子植物atpF-atpH和psbK-psbI)进行了分析,结果发现中普遍存在杂交和多倍体现象,某一个片段不太可能psbK-psbI的扩增成功率仅为79%,而atpF-atpH则达对所有的植物物种进行准确鉴定,因此提出了片段组到88%。在成功扩增的个体中,单独使用psbK-psbI合方案,并预测ITS+trnH-psbA组合将在有花植物和atpF-atpH识别物种的正确率分别仅为44%和(floweringplants)中有较广泛的应用价值。Rubinoff45%。matK+atpF-atpH+psbK-psbI组合的识别正确 闫化学等:DNA条形码技术在植物中的研究现状105率最高,也只达到了69%。实验结果中没有出现特别2005)。Fazekas等(2008)建议trnH-psbA间隔区应作理想的片段或组合,从扩增成功率和物种识别率的综为条形码片段组合中重要的非编码区片段之一。合表现看,Fazekas等(2008)建议,应在编码片段Kress等(2005)认为trnH-psbA间隔区长度较短,适合rbcL、rpoB、matK和非编码片段trnH-psbA和于DNA提取和扩增,在所用的材料中,92%的物种扩atpF-atpH中选择最佳的片段组合。增所得的片段长度一般为340–660bp,具有物种水其次,目前研究的片段也都有一定的局限性,主平的遗传变异和分化,且片段两端具有保守区易于设要体现在如下方面。计引物,可以作为植物条形码片段之一。Vischi等(1)关于matK最主要的争议在于其引物的通用(2006)通过对种内和种间序列变异的评价,认为性差(Chaseetal.,2007)。Sass等(2007)在寻找苏铁trnH-psbA间隔区的变异足以正确地鉴定4个向日葵目植物条形码时,对matK片段未能得到理想的扩增物种,双向测序拥有较高的准确性。Kress和效果,在所选的其它片段中,也没有发现单一片段Erickson(2007)比较分析了来自39目43科48属的96(或组合)能正确识别和鉴定这类植物。Kress和个种的9个候选片段(rpoB、rpoC1、matK、trnH-psbA、Erickson(2007)对48属96个物种matK片段的扩增成rbcL、ITS、accD、nhdJ和YCF5),结果表明所有片功率仅为39.3%;Newmaster等(2008)对肉豆蔻科内段中,trnH-psbA在扩增成功率和物种识别率方面表毛楠属(CompsoneuraWarb)8个物种的matK片段扩现最好。Newmaster等(2008)对肉豆蔻科内毛楠属的增也均失败。但是在Lahaye等(2008a,2008b)的结果研究表明,trnH-psbA可以对每个种产生特异片段,中,matK片段扩增成功率分别达到了100%和99%,并能成功识别70%的种。Lahaye等(2008a,2008b)且有较高的物种识别和鉴定能力,他们认为matK可的研究结果也显示,trnH-psbA有较高的扩增成功率,以作为单一的植物DNA条形码片段,对于不能适用特别是对兰科植物的识别率达到90%以上,尤其对近的类群可配合其它的片段组合使用。针对该结果,缘种有较好的识别能力。DNA条形码应用的一个难题Hollingsworth(2008)指出,在Lahaye的实验材料中就是难于识别近缘种和近期分化的物种,trnH-psbA物种缺乏重复个体,而且没有包括同属内关系最近的在这方面表现较好,但由于有过多的插入/缺失使其姊妹种,这样则可能提高了识别率。Fazekas等难以用于非同属物种间的比对。Logacheva等(2008)(2008)使用Lahaye报道的matK引物,对32属92种陆分析了代表所有独活属(HeracleumL.)及其近缘属主生植物物种进行分析,matK扩增成功率低于50%,并要分支的物种,结果显示trnH-psbA序列变异较小,且在双向测序上也存在问题。不足以识别物种,不适合作为这个种群体的条形码片(2)rbcL被大部分学者作为研究对象。Chase等段。就现有的研究结果来说,即使trnH-psbA不能单独(2005)提出了一些较为典型的系统发育标记,其中就作为植物条形码使用,也仍将是片段组合中的重要组包括rbcL片段。但是,Kress等(2005)认为在有花植物成部分。中,rbcL进化速度较慢,不适合作为种水平上的物种(4)其它非重点研究的片段也存在一些缺点。鉴定标记。Newmaster等(2006)通过对GenBank中YCF5、accD和ndhJ等片段在一些重要植物中缺失;10000多个长度大于1000bp的rbcL片段进行分析,Taberlet等(2007)和Chase等(2007)对叶绿体发现其能识别同属85%的物种,并认为rbcL不仅可以trnL(UAA)内含子全序列(254–767bp)及其P6环作为苔藓类植物的单片段DNA条形码,还可以作为(10–143bp)进行分析后认为,虽然该片段的引物高其它植物DNA条形码片段组合方案的1个候选片段。度保守,扩增体系稳定,P6环在高度降解的DNA样本rbcL在序列测定上也存在问题,完整的rbcL片段长度中仍可以扩增出来,但由于该片段进化速率太慢,作约为1400bp,需要设计测序引物才能完成测序为DNA条形码片段应用存在困难;UPA(universal(Kressetal.,2005)。而且在随后的研究中,很多研究plastidamplicon)片段在陆生植物中没有显著变异,者都提出,rbcL的变异只存在于种以上的分类水平,因此也失去了研究价值(Sassetal.,2007;Fazekas在物种水平上变异不够大。etal.,2008;Newmasteretal.,2008)。(3)trnH-psbA间隔区是叶绿体基因进化速率最植物基因组的进化与动物基因组的完全不同。动快的片段之一,并且易于设计引物(Shawetal.,物存在生殖隔离,不同物种的动物无法繁殖杂交后 106植物学报45(1)2010代,可以此为标准鉴定动物物种,但许多植物物种间生物学方法显著改善生物安全的问题(Armstrong可以互相杂交,这就模糊了它们之间的遗传边界andBall,2005)。例如,我们可能会使用条形码工具(geneticboundary),造成了植物在种的水平上有较(例如条形码仪)进行例行鉴定,发现新物种,解决生大的差异,不同物种同一片段的进化速率是不同的。态问题,控制外来物种入侵,以及将之应用于食品和因此在寻求整个植物界通用的条形码过程中,可首先中草药产业的质量控制中(Newmasteretal.,2006)。找出适合于大部分植物的片段或组合,其它少部分则目前的研究也绝不能仅仅限于现行通用的分子标记,作为特例,再针对不同的科属选择不同的条形码。编应大胆尝试一些新的有解决问题潜力的基因。码基因受选择的压力大,通常变异较小,特别是叶绿致谢衷心感谢西南大学园艺园林学院周志钦教体基因组相对比较保守,使用编码基因和非编码基因授在资料收集上提供的帮助以及在论文撰写和修的组合,可能会更好地识别和鉴定物种。多片段组合改过程中给予的建议！将是植物条形码选择的最终方案。4存在的争议和前景参考文献戴晓峰,肖玲,武玉花,吴刚,卢长明(2007).植物脂肪酸去经过近几年的发展,DNA条形码技术已经取得了较大饱和酶及其编码基因研究进展.植物学通报24,105–113.进步,也得到了许多生物学家的支持(Gregory,2005;肖金花,肖晖,黄大卫(2004).生物分类学的新动向SchindelandMiller,2005),但同时也有部分专家学———DNA条形编码.动物学报50,852–855.者对此持怀疑态度(EbachandHoldrege,2005),对ArmstrongKF,BallSL(2005).DNAbarcodesforbiosecu-该技术的价值存在一些争议,认为这个新技术会削弱rity:invasivespeciesidentification.PhilosTransRSocLondBBiolSci360,1813–1823.或者取代以形态学为基础的传统分类方法。RubinoffChaseMW,CowanRS,HollingsworthPM,vandenBerg等(2006b)认为,从目前可用的数据量和对基因组结C,MadriñánS,PetersenG,SebergO,Jørgsensen构的了解来看,找到像动物DNA条形码COI那样的、T,CameronKM,CarineM,PedersenN,Hedderson易于使用的单一植物基因片段的可能性非常渺茫。TAJ,ConradF,SalazarGA,RichardsonJE,Hollings-Dasmahapatra和Mallet(2006)则认为,目前的研究worthML,BarracloughTG,KellyL,WilkinsonM方法存在偏颇,很多研究只对每个物种的1或2个个(2007).Aproposalforastandardisedprotocoltobarcodealllandplants.Taxon56,295–299.体进行了分析,或只在一个受限制的地理区域内采ChaseMW,SalaminN,WilkinsonM,DunwellJM,Ke-样,这就低估了种内变异;有的分析中没有包括姊妹sanakurthiRP,HaidarN,SavolainenV(2005).Land类群,从而可能导致种间差异被高估,造成实验的准plantsandDNAbarcodes:short-termandlong-termgoals.确率提高。PhilosTransRSocLondBBiolSci360,1889–1895.尽管还存在上述诸多问题,但目前DNA条形码DasmahapatraKK,MalletJ(2006).DNAbarcodes:recent技术已经在动物中得到了广泛应用,植物条形码的研successesandfutureprospects.Heredity97,254–255.EbachMC,HoldregeC(2005).DNAbarcodingisnosub-究正在开展,相信通过大规模的分析和整体评价,最stitutefortaxonomy.Nature434,697–697.终将会找出通用且适合的植物条形码。未来可以利用EvansKM,WortleyAH,MannDG(2007).Anassessmentof形态学、生物地理学和DNA序列数据分析,揭示隐存potentialdiatom‘‘barcode’’genes(cox1,rbcL,18Sand种(vanVelzenetal.,2007)。隐存种不是新物种,是ITSrDNA)andtheireffectivenessindeterminingrelation-指在传统分类法中,没有被划分出来,被归属为同一shipsinSellaphora(Bacillariophyta).Protist158,349–364.个物种的不同物种。例如,Hebert等(2004a)研究了哥FazekasAJ,BurgessKS,KesanakurtiPR,GrahamSW,斯达黎加森林中的弄蝶(skipperbutterflies),它们之NewmasterSG,HusbandBC,PercyDM,HajibabaeiM,BarrettSC(2008).MultiplemultilocusDNAbarcodesfrom前被认为属于同一个种类(AstraptesfulgeratorWal-theplastidgenomediscriminateplantspeciesequallywell.ch),后来经分析发现这些蝴蝶的DNA条形码被很清PLoSOne3,e2802.楚地归入了10个不同的组中,表明这些蝴蝶属于10GregoryTR(2005).DNAbarcodingdoesnotcompetewith个不同的种类。此外,还可以联合使用形态学和分子taxonomy.Nature434,1067–1067. 闫化学等:DNA条形码技术在植物中的研究现状107HajibabaeiM,JanzenDH,BurnsJM,HallwachsW,HebertlatedtaxaofUmbelliferae–TordylieaeW.D.J.Koch,withPDN(2006).DNAbarcodesdistinguishspeciesoftropicalnotesonevolutionoftheirpsbA-trnHsequences.PlantLepidoptera.ProcNatlAcadSciUSA103,968–971.SystEvol270,139–157.HebertPDN,CywinskaA,BallSL,deWaardJR(2003a).MeyerCP,PaulayG(2005).DNAbarcoding:errorratesBiologicalidentificationsthroughDNAbarcodes.ProcBiolbasedoncomprehensivesampling.PLoSBiol3,e422.Sci270,313–321.NewmasterSG,FazekasAJ,RagupathyS(2006).DNAHebertPDN,RatnasinghamS,deWaardJR(2003b).Bar-barcodinginlandplants:evaluationofrbcLinamultigenecodinganimallife:cytochromecoxidasesubunit1diver-tieredapproach.CanJBot84,335–341.gencesamongcloselyrelatedspecies.ProcBiolSci270NewmasterSG,FazekasAJ,SteevesRAD,JanovecJ(suppl.),S96–S99.(2008).TestingcandidateplantbarcoderegionsintheHebertPDN,PentonEH,BurnsJM,JanzenDH,Hall-Myristicaceae.MolEcolResour8,480–490.wachsW(2004a).Tenspeciesinone:DNAbarcodingPennisiE(2007).Wanted:abarcodeforplants.Sciencerevealscrypticspeciesintheneotropicalskipperbutterfly318,190–191.Astraptesfulgerator.ProcNatlAcadSciUSA101,RubinoffD,CameronS,WillK(2006a).Agenomicper-14812–14817.spectiveontheshortcomingsofmitochondrialDNAforHebertPDN,StoeckleMY,ZemlakTS,FrancisCM‘‘Barcoding’’identification.JHered97,581–594.(2004b).IdentificationofbirdsthroughDNAbarcodes.RubinoffD,CameronS,WillK(2006b).AreplantDNAPLoSBiol2,e312.barcodesasearchfortheHolyGrail?TrendsEcolEvol21,HollingsworthPM(2008).DNAbarcodingplantsinbiodi-1–2.versityhotspots:progressandoutstandingquestions.SassC,LittleDP,StevensonDW,SpechtCD(2007).DNAHeredity101,1–2.barcodingintheCycadales:testingthepotentialofpro-KerrKCR,StoeckleMY,DoveCJ,WeigtLA,FrancisCM,posedbarcodingmarkersforspeciesidentificationofCy-HebertPDN(2007).ComprehensiveDNAbarcodecov-cads.PLoSOne2,e1154.erageofNorthAmericanbirds.MolEcolNotes7,SaundersGW(2005).ApplyingDNAbarcodingtored535–543.macroalgae:apreliminaryappraisalholdspromiseforfu-KressWJ,EricksonDL(2007).Atwo-locusglobalDNAtureapplications.PhilosTransRSocLondBBiolSci360,barcodeforlandplants:thecodingrbcLgenecomple-1879–1888.mentsthenon-codingtrnH-psbAspacerregion.PLoSOneSchindelDE,MillerSE(2005).DNAbarcodingausefultool2,e508.fortaxonomists.Nature435,17–17.KressWJ,EricksonDL(2008).DNAbarcodes:genes,ShawJ,LickeyEB,BeckJT,FarmerSB,LiuWS,MillerJ,genomics,andbioinformatics.ProcNatlAcadSciUSASiripunKC,WinderCT,SchillingEE,SmallRL(2005).105,2761–2762.Thetortoiseandthehare.II.Relativeutilityof21noncod-KressWJ,WurdackKJ,ZimmerEA,WeigtLA,JanzenDHingchloroplastDNAsequencesforphylogeneticanalysis.(2005).UseofDNAbarcodestoidentifyfloweringplants.AmJBot92,142–166.ProcNatlAcadSciUSA102,8369–8374.StoeckleMY,HebertPDN(2008).Barcodeoflife:DNAtagsLahayeR,SavolainenV,DuthoitS,MaurinO,vanderhelpclassifyanimals:inspiredbycommercialbarcodes,BankM(2008a).AtestofpsbK-psbIandatpF-atpHasDNAtagscouldprovideaquick,inexpensivewaytoiden-potentialplantDNAbarcodesusingthefloraoftheKrugertifyspecies.SciAm299(4),82–88.NationalPark(SouthAfrica)asamodelsystem.AvailableTaberletP,CoissacE,PompanonF,GiellyL,MiquelC,fromNaturePrecedings.erslevE(2007).PowerandlimitationsofthechloroplastLahayeR,vanderBankM,BogarinD,WarnerJ,PupulintrnL(UAA)intronforplantDNAbarcoding.NucleicAcidsF,GigotG,MaurinO,DuthoitS,BarracloughTG,Res35,e14.SavolainenV(2008b).DNAbarcodingtheflorasofbio-vanVelzenR,BakkerFT,vanLoonJJA(2007).DNAbar-diversityhotspots.ProcNatlAcadSciUSA105,2923–codingrevealshiddenspeciesdiversityinCymothoe2928.(Nymphalidae).ProcNethEntomolSocMeet18,95–103.LogachevaMD,Valiejo-RomanCM,PimenovMG(2008).VischiM,ArzentonF,DePaoliE,PaselliS,TomatE,ITSphylogenyofWestAsianHeracleumspeciesandre-OlivieriAM(2006).Identificationofwildspeciesofsun- 108植物学报45(1)2010flowerbyaspecificplastidDNAsequence.Helia29(45),TransRSocLondBBiolSci360,1847–1857.11–18.YooHS,EahJY,KimJS,KimYJ,MinMS,PaekWK,LeeWardRD,ZemlakTS,InnesBH,LastPR,HebertPDNH,KimCB(2006).DNAbarcodingKoreanbirds.MolCells(2005).DNAbarcodingAustralia’sfishspecies.Philos22,323–327.CurrentStatusoftheStudyofDNABarcodinginPlants*HuaxueYan,JieYuCollegeofHorticultureandLandscapeArchitecture,SouthwestUniversity,Chongqing400716,ChinaAbstractDNAbarcodingwithashortDNAregionisusedtoidentifyandcharacterizespeciesoforganisms.Themito-chondrialcytochromecoxidasesubunit1(COIorcox1)sequenceisusedinDNAbarcodingfordiversegroupsofani-mals,withsuccessinspeciesidentificationandrevealingcrypticspeciesornewspecies.However,thesequenceisnotappropriateformostplantspeciesbecauseofitsslowerrateofevolutioninhigherplantsthaninanimals.Plantbarcodingisstillinthestageofsearchingforasuitablelocusandkindsofcandidates.Manyresearchersproposeasinglebarcodingregionorcombinationsofregionsfromthechloroplastgenome.Atpresent,awell-characterizedplantlocusthatmeetsallnecessarycriteriaislacking.Thispaperbrieflydiscussestheadvantages,standards,workflow,andanalysisofbarcoding,aswellasthestatusandproblemsofcurrentstudiesinplants.KeywordsCOI,DNAbarcoding,plantsYanHX,YuJ(2010).CurrentstatusofthestudyofDNAbarcodinginplants.ChinBullBot45,102–108.———————————————*Authorforcorrespondence.E-mail:ylp840203@163.com(责任编辑:刘慧君)