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文章信息
- 姚丹丹, 冯志勇, 姜洪雪
- YAO Dan-dan, FENG Zhi-yong, JIANG Hong-xue
- 广东省青毛鼠的DNA条形码鉴定
- Identification of Berylmys bowersi based on DNA barcoding in Guangdong province
- 中国媒介生物学及控制杂志, 2018, 29(2): 143-146
- Chin J Vector Biol & Control, 2018, 29(2): 143-146
- 10.11853/j.issn.1003.8280.2018.02.007
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文章历史
- 收稿日期: 2017-09-25
- 网络出版时间: 2017-12-09 10:47
鼠类的分类鉴定是鼠害研究的重要内容,目前大多数研究以形态学特征为基础,如外形特征、头骨特征和牙齿特征等[1]。形态学鉴定要求标本具备比较典型的外部形态特征,同时鉴定人员需具备丰富的鉴定经验,实际工作中往往影响鉴定结果的准确性。DNA条形码(DNA barcoding)是近年来发展较快的一项分子鉴定新技术,是通过对标准目的基因DNA序列进行分析快速鉴定物种的技术[2]。与传统依赖形态进行鉴定的方法比较,DNA条形码不受生物性别、发育阶段、性状相似性和表型可塑性的限制和影响,且对鉴定人员的专业分类知识要求不高,因而迅速成为动物生态学和动物流行病学调查研究的有用工具[3-5]。
DNA条形码由Hebert等[6]于2003年首次提出,并提出将一段长648 bp的线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)基因作为动物鉴定的通用条形码序列。线粒体DNA基因重组率低,同时进化速率较快,是进行遗传进化和种群分析研究的良好材料[7]。Robins等[8]、Tamrin和Abdullah[9]先后采用COⅠ基因进行鼠种鉴定。此外,DNA条形码还在国内一些地区的鼠形动物分类和鉴定中得以应用,均证实了DNA条形码技术是一种可行的鼠类鉴定方法[10-12]。
1 材料与方法 1.1 样本来源以2016年在广东省阳春市捕获的2只鼠样本为研究对象,因其形态差异较大,且1只头骨被鼠夹破坏,因此,分别取少许肝脏保存于无水乙醇中,放置4 ℃冰箱备用。
1.2 试剂DNA提取试剂盒、PCR试剂盒、DNA凝胶回收试剂盒、DNA Marker、上样缓冲液和Gold View核酸染料均购自TaKaRa公司,其他试剂均为国产分析纯。
1.3 方法 1.3.1 DNA的提取取鼠肝脏约25 mg,按照DNA提取试剂盒说明书提取基因组DNA。
1.3.2 COⅠ基因的扩增通用引物BatL5310:5′-CCT ACT CRG CCA TTT TAC CTA TG-3′和R6036R:5′-ACT TCT GGG TGT CCA AAG AAT CA-3′,由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。PCR反应体系:10×缓冲液5 μl,dNTP 4 μl,引物各1 μl,Taq DNA聚合酶0.5 μl,模板DNA 1 μl,加ddH2O至50 μl。PCR反应条件:95 ℃预变性3 min,95 ℃变性30 s,55 ℃退火30 s,72 ℃延伸1 min,32个循环,最后再72 ℃延伸10 min。反应结束后以1%琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物,PCR产物纯化回收后送生工生物工程(上海)股份有限公司进行测序。
1.3.3 COⅠ基因序列分析将测定序列在美国国立生物技术信息中心(NCBI)网站上运行BLAST核酸序列同源性检索,从GenBank中选取与目的片段核苷酸序列同源性较高及近似属的序列,采用MEGA 5.1软件构建Neighbor-Joining(NJ)系统发育树,基于Kimura-2-parameter(K2P)模型计算遗传距离。
2 结果 2.1 COⅠ基因片段扩增结果及序列同源性分析2只未知鼠样本经通用引物扩增后得到长度约750 bp的片段,与目的片段大小一致,经过测序、校对分析并去除两端错误碱基后,长度为692 bp。将未知鼠样本的COⅠ序列进行同源性比对,2只鼠个体间的COⅠ基因序列同源性为100%,为同一种鼠。采用DNAStar软件对该序列的碱基组成进行分析,结果见表 1。将序列在NCBI网站上运行BLAST核酸序列同源性检索,与样本COⅠ基因片段同源性最高的为青毛鼠(Berylmys bowersi),同源性为99%,见图 1。
2.2 系统进化树的构建从GenBank中选取与目的片段核苷酸序列同源性较高及近似属的14条序列(表 2),加上实验室饲养的褐家鼠(Rattus norvegicus)和黄毛鼠(R. losea)所测得的序列共16条。应用MEGA 5.1软件构建NJ系统进化树(图 2),显示本研究的2只未知鼠序列聚在一起,与GenBank中的巨鼠属(Berylmys)聚为一类,并与青毛鼠(JN105108.1)聚为一支,相似度为99.5%,推断2只未知鼠均为青毛鼠。
2.3 未知鼠与广东省其他啮齿动物的遗传距离比较将未知鼠1序列与广东省其他啮齿动物黄毛鼠(R. losea)、板齿鼠(B. indica)、褐家鼠(R. norvegicus)、黄胸鼠(R. tanezumi)、大足鼠(R.nitidus)、北社鼠(N. confucianus)、针毛鼠(N. fulvescens)和屋顶鼠(R. rattus)进行遗传距离比较,其中黄毛鼠和褐家鼠为实验室饲养个体所测序列,其他鼠种为GenBank中获取序列。经过双参数法计算可知,未知鼠1基因序列与青毛鼠(JN105108.1)的遗传距离最接近,为0.004 6,进一步确认未知鼠1为青毛鼠;其次是与针毛鼠(KC010237.1)的遗传距离为0.116 6,种间遗传距离是种内遗传距离的25.35倍。与未知鼠1遗传距离最远的是板齿鼠(JQ667597.1)和屋顶鼠(AB752801.1),遗传距离分别为0.156 5和0.156 4。9种鼠中,同属种间遗传距离最近的为黄胸鼠(JQ906931.1)和屋顶鼠(AB752801.1),遗传距离为0.039 3,最远的为大足鼠(JQ918374.1)和屋顶鼠(AB752801.1),遗传距离为0.142 0;而属间遗传距离最近的为未知鼠1和针毛鼠(KC010237.1),遗传距离为0.116 6,最远的为北社鼠(KP745971.1)和板齿鼠(JQ667597.1),遗传距离为0.168 1,见表 3。
3 讨论青毛鼠隶属于鼠科(Muridae)巨鼠属,广泛分布于印度、印度尼西亚、老挝、马来西亚、缅甸和泰国等国家,在我国华南热带、亚热带地区均有分布,主要分布于福建、广东、浙江、安徽、四川等省,多见于森林、田野[13]。青毛鼠属大型鼠类,体较细长,尾长为体长的105%~115%,后足长一般>50 mm,耳大而薄,向前拉可以遮住眼部。体背毛青褐色,两侧呈青灰色,腹毛及四肢内侧均为白色,背腹毛色在体侧有明显的分界线。尾青褐色,上下毛色基本一致。前足背面灰白色,后足背面暗棕褐色。头骨较细长,脑颅较低平,门齿孔较短,后端达不到臼齿前缘的水平线。听泡较大,其长度接近枕鼻长的15%。鼻骨前端突出门齿外,其后端与前颌骨后端平齐。上颌第1臼齿最大,第3臼齿最小,约为第1臼齿的一半。第1臼齿第1横嵴前外齿突发育不全,内侧齿突较发达并向后延伸,中间齿突较大。第2横嵴的3个齿突都较发达,内侧齿突亦向下延伸,第3横嵴内外齿突均消失,中央齿突特别发达。第2臼齿第1横突退化,仅余内侧1个齿突,第2横嵴齿突发育正常,第3横嵴内外齿突均消失,中央齿嵴特别发达。第3臼齿第1横嵴退化,仅余1个内齿突,第2、3横嵴连接成环状。青毛鼠为广东省偶见鼠种,仅通过外形特征难以进行准确鉴定,利用头骨和牙齿特征进行鉴别对鉴定人员的专业分类知识要求很高,故采用DNA条形码对未知鼠样本进行鉴定,2只未知鼠样本虽然外形差异较大,经鉴定基因相似度为100%,为同一种鼠,推测样本1为青毛鼠成体,样本2为青毛鼠幼体。
Hebert等[14-16]曾对动物不同种群进行种类鉴定,发现同属种间COⅠ序列的平均差异程度为11.3%,而种内COⅠ序列差异程度基本<2%,绝大部分<1%。本研究未知鼠与青毛鼠的遗传距离<1%,而同属种间的遗传距离均>3%,与Hebert等[14-16]研究结果一致。
传统的形态分类学在长期的发展过程中暴露了一些不足之处,如无法鉴定种群中普遍存在的隐存分类单位、受生物性别和发育阶段的限制等,因而无法满足科学发展的巨大需求。而DNA条形码技术可作为传统形态学鉴定的有效补充,快速准确地进行物种鉴定[17]。由于分子生物学方法需要在实验室条件下利用专用试剂盒、PCR仪等实验设备完成生物鉴定,对于从事野外工作的科研人员和林业工作者比较受限,且单纯依赖DNA条形码进行鉴定,会使鉴定人员缺乏通过实物鉴定物种的能力及缺乏形态学检验,导致可靠性降低。因此,在鉴定需要重点保护的物种时,应将传统分类学鉴定方法和现代分子生物学方法进行结合,以保证鉴定结果准确可靠[18]。
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