使用植物标本馆藏为加拿大植物群建立DNA条形码库
植物标本馆的干燥,带有樟脑丸的干燥堆栈似乎远离植物科学的最前沿。然而,储存在那里的策划植物标本含有不可替代的遗传,形态,生态和化学信息,等待用现代技术进行分析。在最近一期植物科学应用的一项新研究中,圭尔夫大学的Maria Kuzmina博士及其同事挖掘了这一信息,表明植物标本可以产生可行的DNA条形码库。
DNA条形码文库是一种分子识别密钥,它可以编译文库中每个物种的DNA序列(“条形码”),重点关注一些研究得很好,易于测序的基因组区域。这使得未来的研究人员可以从未知物种中采集DNA,对这些区域进行测序,并通过比较序列与文库,轻松找到样本来自哪个物种。
“这些参考文献用于法医鉴定具有单一DNA来源的样本,包括如果形态特征不可用,则直接鉴定植物,”Kuzmina博士说。对于实际和理论问题,它们也“在宏基因组计划中有很大需求,例如分析植物补充剂和食物,或土壤和水中的环境DNA。”
其他研究,包括Kuzmina博士的研究,以前已经证明植物标本可以产生DNA条形码库。这项研究的规模与众不同,为加拿大98%的维管植物提供了条形码(5,190种中有5,076种)。总共,作者检查了加拿大和美国北部27个植物标本中的13,170个个体标本,并补充了7,660个新收集的标本。采样的规模使得得到的DNA条形码库对于物种鉴定更有效,因为如果库中也存在正确的物种,查询序列不太可能匹配不正确的,密切相关的参考物种。
为了帮助未来的研究人员利用植物标本资源,作者还量化了影响植物标本中DNA降解的因素。不出所料,作者发现年龄和保存方法等因素会影响DNA降解水平。他们还发现该物种所属的家族很重要,因为某些家族中存在的化合物可能会影响DNA降解。
“我们的分析是基于一个大样本,不仅根据年龄,而且通过分类学关联解析,我们发现一些植物群体能够长时间保存DNA,”Kuzmina博士说。“我们成功收回了我们收藏的DNA条形码的最古老的标本是在1849年收集的。它属于玫瑰家族的女士的地幔(Alchemilla)。”
正如Kuzmina博士及其同事所证明的那样,存储在植物标本馆中的遗传信息是21世纪的重要资源。“在植物标本室中,你会发现整个国家的几代专业野外植物学家在整个植物种植季节,包括遥远的地区,以及罕见的发现,都会仔细收集,鉴定和编目,”Kuzmina博士说。
专家对每个参考样本的高质量策划和识别,以及每个参考序列对物理样本的可追溯性,为条形码库提供了一个只有植物标本馆的分类权威。“由专家注释,这种材料为进行分子研究的人提供了无与伦比的参考资料,”Kuzmina博士说。“如果没有关于生物多样性的基础知识,最前沿的科学就无法运作。”
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