中国媒介生物学及控制杂志  2014, Vol. 25 Issue (5): 432-434

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陈宝宝,孙养信,安翠红,霍丽霞,范锁平
CHEN Bao-bao, SUN Yang-xin, AN Cui-hong, HUO Li-xia, FAN Suo-ping
用DNA条形码技术鉴定阿拉善黄鼠和达乌尔黄鼠
Identification of Spermophilus alaschanicus and Spermophilus dauricus by DNA barcoding
中国媒介生物学及控制杂志, 2014, 25(5): 432-434
Chines Journal of Vector Biology and Control, 2014, 25(5): 432-434
10.11853/j.issn.1003.4692.2014.05.012

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收稿日期:2014-4-25
用DNA条形码技术鉴定阿拉善黄鼠和达乌尔黄鼠
陈宝宝, 孙养信, 安翠红, 霍丽霞, 范锁平    
陕西省疾病预防控制中心鼠布生防科,西安710054
摘要目的 探索阿拉善黄鼠和达乌尔黄鼠的分类鉴定方法。方法 运用DNA条形码技术测定两地黄鼠的线粒体细胞 色素C氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)基因序列,分析遗传距离,构建系统发育NJ树。结果 11份阿拉善黄鼠的种内遗传距离< 2%,4份达乌尔黄鼠的种内遗传距离<1%,两地黄鼠的遗传距离介于8%~9%之间,同时,NJ树将两地黄鼠分成2个独立 分支。结论 阿拉善黄鼠为独立物种。DNA条形码技术可用于黄鼠种类鉴定。
关键词DNA条形码     细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ基因     鼠种鉴定     阿拉善黄鼠     达乌尔黄鼠    
Identification of Spermophilus alaschanicus and Spermophilus dauricus by DNA barcoding
CHEN Bao-bao, SUN Yang-xin, AN Cui-hong, HUO Li-xia, FAN Suo-ping     
Shaanxi Center for Disease Control and Prevention, Xi’an 710054, Shaanxi Province, China
Abstract:Objective To investigate the classification and identification methods for Spermophilus alaschanicus and S. dauricus. Methods DNA barcoding was used to determine the cytochrome c oxidase subunitⅠ (COⅠ) gene sequences of S. alaschanicus and S. dauricus, analyze the genetic distance, and construct a neighbor-joining (NJ) tree. Results The intraspecific genetic distance of S. alaschanicus (n=11) was less than 2%, and that of S. dauricus (n=4) was less than 1%. The genetic distance between S. alaschanicus and S. dauricus ranged from 8% to 9%. Results of NJ tree showed that all the samples of the two species formed two independent groups with a high support value. Conclusion Spermophilus alaschanicus is an independent species. DNA barcoding can be used in the species identification of Spermophilus.
Key words: DNA barcoding     COⅠ gene     Identification     Spermophilus alaschanicus     Spermophilus dauricus    

阿拉善黄鼠(Spermophilus alaschanicus)与达乌尔 黄鼠(S. dauricus)形态特征相近,多年来国内外学者通 过多种方法试图分类鉴定,有的坚持认为阿拉善黄鼠 是独立种,有的将其归为达乌尔黄鼠的阿拉善亚种,长 期以来形成对阿拉善黄鼠分类地位的争议[1]。为了寻 求2种黄鼠的鉴定方法,我们利用DNA 条形码技术, 对采自内蒙古自治区的达乌尔黄鼠和宁夏回族自治区 的阿拉善黄鼠标本细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ) 部分序列进行测定,计算其遗传距离,构建系统发育 树,现将结果报告如下。

1 材料与方法 1.1 材料来源

阿拉善黄鼠采自我国阿拉善黄鼠鼠 疫疫源地核心地区宁夏海原县海城镇,达乌尔黄鼠采 自我国达乌尔黄鼠鼠疫疫源地核心地区内蒙古科右中 旗巴彦忙哈苏木。

1.2 试剂

所有试剂购自西安沃尔森生物技术有限 公司,引物合成及测序由北京奥科鼎盛生物科技有限 公司完成。

1.3 方法 1.3.1 DNA模板的制备

现场采集样本用无水乙醇 保存带回,剪取适量肝脏组织,加入ATL缓冲液和蛋 白酶K后,56 ℃水浴2~3 h,根据DNA提取试剂盒的 提取步骤制备DNA模板,测定其DNA含量。

1.3.2 PCR反应

PCR反应过程中,用通用引物及鸡尾酒引物扩增(引物序列见表 1)时,只有个别样品出 现条带但不清晰,经反复摸索,最终选用2次鸡尾酒引 物PCR扩增的方法,将第1次鸡尾酒引物扩增的产物 为模板,进行二次PCR,25 μl PCR反应体系包括:2× Taq Mastermix 12.5 μl,上下游引物各1 μl,模板2 μl。 扩增条件:94 ℃预变性5 min,94 ℃变性30 s,55 ℃退 火30 s,72℃延伸1 min,共35个循环。2次PCR反应 体系及扩增条件相同。PCR产物用1.5%的琼脂糖凝 胶电泳分析,若电泳图中出现目标条带即送样进行双 向测序,测序引物为F:TCA ACA ATC ACA AAG ATA TTG G;R:TCT GGG TGT CCA AAG AAT CA。如果实 验中样品出现非特异性条带,则重新进行PCR扩增。

表 1 扩增COⅠ基因的PCR引物序列 Table 1 PCR primer sequences used to amplify COⅠ gene
1.3.3 DNA序列分析

首先用Chromos软件观察测序 峰图质量,如果峰图质量很差如双峰等不能准确判断 碱基,则重新进行扩增和测序。运用Mega 5.0软件比 对各基因序列的碱基组成和变异,删除序列两端不能 完全对齐的碱基。基于Kimura-2-parameter(K2P) (Kimura,1980)模型计算各物种的遗传距离;采用邻接 法构建全部COⅠ基因序列的NJ系统树,对NJ树进行 内部分支检验与1000次Bootstrap检验分析,来确定各 支系的置信度。

2 结果 2.1 目的基因的获得

选用鸡尾酒引物2次PCR扩 增的方法,11份阿拉善黄鼠、4份达乌尔黄鼠样本全部 获得COⅠ基因序列片段(序列长度约680~750 bp)。 2.2 COⅠ基因序列分析

通过对两地黄鼠获得的 COⅠ基因序列进行分析,相似度仅为92%~93%。运 用Mega 5.0 软件基于Kimura-2-parameter(K2P) (Kimura,1980)模型计算各样本的遗传距离,结果显示 (图 1),11份阿拉善黄鼠的种内遗传距离<2%,4份达 乌尔黄鼠的种内遗传距离<1%,两地黄鼠的遗传距离 介于8%~9%之间。

图 1 两地黄鼠样本COⅠ基因部分序列遗传距离差异分析 Figure 1 Analysis of genetic distance based on partial COⅠgene sequences of S. alaschanicus and S. dauricus samples
2.3 构建系统发育树

应用Mega 5.0软件构建的NJ 系统树见图 2,从图中可以看出,两地黄鼠样本分成2 个独立分支,支持阿拉善黄鼠为独立种。

图 2 两地黄鼠样本的NJ系统树 Figure 2 An NJ phylogenetic tree of S. alaschanicus and S. dauricus samples
3 讨论

关于阿拉善黄鼠的分类和鉴定一直存在争议,国 内许多专家采用多种方法进行鉴定。郑涛和王香亭[2] 从形态特征和生态学进行分析,因他们在形态上有明 显差异,坚持阿拉善黄鼠为独立种。赵天飙等[3]通过 黄鼠骨骼形态的模糊聚类分析认为阿拉善黄鼠为达乌 尔黄鼠的阿拉善亚种;秦长育和李克昌[4]对宁夏黄鼠 与吉林达乌尔黄鼠进行形态学和生态学比较,也认为 宁夏黄鼠为达乌尔黄鼠的阿拉善亚种。付和平等[5]对 阿拉善黄鼠模式产地——内蒙古南部典型荒漠区的样 本做了研究,发现不仅其形态特征与达乌尔黄鼠有显 著不同,而且其染色体数也是2n=38,确认阿拉善黄 鼠为独立种;而研究中样本染色体数为2n=36的种群 都是达乌尔黄鼠。

形态学和生态学方法是鉴定啮齿动物的常用基本 方法,但由于阿拉善黄鼠和达乌尔黄鼠在形态学和生 态学方面有较多相似和交叉之处,常用的鉴定手段难 以区分。染色体核型分析法是目前区分2种黄鼠的有 力依据,但近年来我国也有人(马继霞等,1985;晁玉庆 等,1994;郑涛等,1988)研究分析发现内蒙古各地与甘 肃省黄鼠的染色体数均为2n=36,认为他们都是达乌 尔黄鼠[1],说明该法用于2种黄鼠的鉴定还存在不确 定性。

DNA 条形码是利用短的标准DNA 序列来鉴定物 种的一种行之有效的方法,因其片段小且易于获得而 被广泛应用于多个物种的种类鉴定工作中。线粒体 DNA 以母系遗传为主,基因重组率低,进化速率快,是 进行遗传进化和种群分类研究的良好材料。目前, 动物界物种鉴定普遍选用线粒体COⅠ基因作为条 形码[6, 7, 8]。Hebert等[9]对GenBank中同一个属的物种 COⅠ序列数据进行研究,结果表明种内的COⅠ序列 差异程度<2%,绝大部分<1%。马英等[10]对青海省海东地区小型兽类110只样本的COⅠ基因进行序列 分析,发现种内遗传距离≤3%,种间遗传距离为5%~ 10%,属间遗传距离为12%~19%,科间遗传距离> 20%。本研究中,两地黄鼠的遗传距离介于8%~9% 之间,由此说明所测定的两地黄鼠为不同种,阿拉善黄 鼠为独立种。DNA条形码技术用于2种黄鼠的鉴别, 相对操作简便,结果稳定可靠,不失为目前2种黄鼠分 类鉴定的简便方法。

本研究建立了2种黄鼠的DNA条形码数据,为今 后2种黄鼠分类鉴定提供了基础依据。

参考文献
[1] 郑智民,姜志宽,陈安国. 啮齿动物学[M]. 2版. 上海:上海交通大学出版社,2012:35-142.
[2] 郑涛,王香亭. 甘肃及其附近地区黄鼠分类位置的研究[J]. 兰州大学学报:自然科学版,1988,25(2):124-128.
[3] 赵天飙,李新民,段全红,等. 4种黄鼠骨骼形态的模糊聚类分析[J]. 内蒙古地方病防治研究,1994,19(2):67-68.
[4] 秦长育,李克昌. 宁夏啮齿动物与防制[M]. 银川:宁夏人民出版社,2003:99-103.
[5] 付和平,武晓东,张福顺,等. 阿拉善黄鼠模式产地标本染色体核型[J]. 动物学杂志,2009,44(6):31-35.
[6] 常子丽,刘芳,王建军,等. DNA 条形码鉴别内蒙古地区啮齿动物[J]. 生物技术通报,2013(8):94-97.
[7] 莫帮辉,屈莉,韩松,等. DNA条形码识别Ⅰ. DNA条形码研究进展及应用前景[J]. 四川动物,2008,27(2):303-306.
[8] Schindel DE,Miller SE. DNA barcoding a useful tool for taxonomists[J]. Nature,2005,435(7038):17.
[9] Hebert PD,Ratnasingham S,deWaard JR. Barcoding animal life: cytochrome c oxidase subunitⅠ divergences among closely related species[J]. Proc Biol Sci,2003,270 Suppl 1:S96-99.
[10] 马英,李海龙,鲁亮,等. DNA条形码技术在青海海东地区小型兽类鉴定中的应用[J]. 生物多样性,2012,20(2):193-198.