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作者:祝魏玮 来源: 科学时报发布时间:2008-10-30 3:13:58
一场给所有物种派发“身份证”的分类学革命
2008中国真菌DNA条形码系统建设研讨会召开
在超市的收银台前排队等候结账是一件无聊的事情,但如果没有条形码,你可能会感到更加无聊。现在,几乎所有超市的商品上都印有不同的条形码。利用光学识别系统,可以很容易地把保存在这种条纹图案上的信息阅读出来,加快顾客结账的速度。不久的将来, 家会给每种生物派发“身份证”——建立DNA条形码数据库,我们每个人都可以像在超市买东西一样快速识别各种生物。
近日,2008中国真菌DNA条形码系统建设研讨会在中国科学院微生物所举行,科技部基础司、国家自然科学基金委员会 部、中国科学院 与生物技术局的相关领导以及国内相关研究领域的50余名顶尖专家参加会议。他们的主要目的就是探讨建设我国的真菌DNA条形码系统工程,并参与国际生命条形码计划(International Barcode of Life, iBOL)。
这是一场物种分类学的革命。中科院昆明动物所所长张亚平院士说:“这是继基因组计划以后的一次大型 计划。多年以来,生物分类学家一直在寻找能够迅速区分不同物种的方法。传统的分类学鉴定依赖于针对物种外观或者解剖特征的识别,这种方法既费时费力,又可能出现错误。如果每一个物种都携带有表明自己身份的‘条形码’,那么物种分类和鉴定工作将得到很大简化。”
2003年年初,加拿大圭尔夫大学的生物学家保罗·赫伯特(Paul Hebert)和他的同事在《英国皇家学会学报B辑》上发表了一篇论文,提出了以基因的序列作为鉴别不同物种的“条形码”。然而,要对所有物种进行快速识别,首先要给自然界的所有物种建立DNA条形码数据库,这是一场浩大的工程。
专家表示,对各类生物的广泛研究已显示,依据变异或演化速率适度的基因短片段序列(DNA条形码)差异,可以鉴定已知物种及发现新物种。将这样的500~600个碱基对长的基因短片段序列标准化,构建序列文库,提供数据获取和分析技术,从而实现物种的简易和快速鉴定,这是国际生命条形码计划的主要任务。
物种鉴定是生物学研究的首要步骤和需求。事实上,传统分类学时常犯错,使科学家不得不想办法用新的方法来核实生物的“真实身份”。2004年,赫伯特的研究组分析了哥斯达黎加的一种蝴蝶。这组科学家在分析了将近500只蝴蝶的DNA条形码之后,发现它们分别属于10个物种,而不是以前认为的仅属于一个种。同年,赫伯特等人还测定了200多种北美鸟类标本的DNA条码,用于验证DNA条形码的效果;他们还发现了此前被划为同一物种的鸟类其实属于几个物种。类似的情况也发生在中国,比如海关的进出口物种和动植物疫源鉴定也会让监测人员大感头痛,他们不得不求助进行分类学研究的科研人员。
张亚平说:“为实现物种的简易和准确鉴定,由加拿大科学家首倡,业已得到世界各国(包括中国)广泛支持和参与的国际生命条形码项目正在启动和开展。
中国是国际生命条形码研究计划中的全球4个中心节点之一。如果研究经费可以跟上,我们的研究将会在亚洲起到引领和示范作用。”
目前,这一研究计划已得到国家支持,科技部的科技基础性工作专项将“重要生物DNA条形码系统构建”列为2009年度重要支持方向之一。由于经费所限,该研究计划目前仅包含重要动植物。专家们呼吁国家给予更大和持续的支持,将这一研究计划扩展到更多生物类群,包括真菌和其他微生物。
真菌作为真核生物中一个独立的界(Kingdom Fungi),是物种数量仅次于昆虫的第二大真核生物类群,估计总种数为150万至200万种。专家表示,真菌在地球生态系统维持和物质循环中起着不可替代的作用,并在科学研究和开发利用等方面给我们提供了丰富的种质资源。同时,许多真菌是人和动植物的病原菌,也给人类健康、农林和养殖业带来持续的危害。由于真菌个体微小、形态保守,标本或菌种采集、分离和保藏困难等原因,使其分类和生物多样性研究进展缓慢,至今已正式描述的种数只有大约7万,不到其估计种数的5%,迫切需要新的研究手段加强真菌生物多样性调查。
“在我国的生命DNA条形码计划中,真菌不能缺席。中国拥有雄厚的真菌学研究基础和健全的研究队伍,在真菌资源生物多样性调查、分类和系统演化等方面作出了瞩目的业绩。中国拥有亚洲最大的真菌标本馆以及国际权威的真菌菌种保藏中心。中国热带、亚热带地区是全球瞩目的真菌生物多样性热点地区之一。这些因素为我们开展真菌DNA条形码研究提供了优越条件。国际生命条形码项目已将中国列入全球4个中心节点之一,承担作为其重要组成部分的真菌DNA条形码系统的建设,这也是中国真菌学研究者义不容辞的责任。”中科院微生物所的专家表示。
《科学时报》 (2008-10-30 A1 要闻)
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