浅谈几种常用分子生物学技术的原理及其在昆虫分类中的应用VIP免费

浅谈几种常用分子生物学技术的原理及其在昆虫分类中的应用摘要：在以分子生物学技术占主导地位的生物世纪，分子生物学技术已被应用到生物科学当中，当然应用到昆虫分类中也起到了很明显的成效。本文主要介绍了核酸序列分析、RFLP技术、RAPD技术、分子杂交技术、同工酶电泳技术、SSCP和DSCP技术等几种常见分子生物学技术的原理及其在昆虫分类中的应用。通过总结分析得出分子生物学技术在昆虫分类中有着重大的意义。关键字：分子生物学技术；昆虫分类；核酸序列分析；同工酶电泳技术随着生命科学和化学的不断发展，人们对生物体的认知已经逐渐深入到微观水平。从单个的生物体到器官到组织到细胞，再从细胞结构到核酸和蛋白的分子水平，人们意识到可以通过检测分子水平的线性结构（如核酸序列），来横向比较不同物种，同物种不同个体，同个体不同细胞或不同生理（病理）状态的差异。因此分子生物学技术在现代生物学研究工作中起着至关重要的作用。这里主要介绍了几种常用分子生物学技术的原理及其在昆虫分类中的应用。1核酸序列分析现代生物学研究业已证实核酸是生物遗传的本质，他决定着生物体的形态性状。因此通过核酸序列分析能从根本上对生物进行鉴定分类，当然核酸序列分析在昆虫分类工作中也会起着至关重要的作用。在昆虫体内，有细胞核DNA和线粒体DNA两种DNA。1.1线粒体DNA的研究线粒体DNA为双链闭环分子,昆虫的线粒体DNA大小为15.4～16.3kb,其中含有编码2个核糖体RNA(12SrRNA,16SrRNA)、22个tRNA、1个细胞色素b、3个细胞色素氧化酶(COI、COII、COIII)、6个NADH降解酶(ND1～6)和2个ATP酶(6和8)的基因。目前,通常用于鞘翅目昆虫分类研究的基因有以下几种:16SrRNA、ND4、ND5、COI等。我国研究者刘晓丽和任国栋测定了9种拟步甲科昆虫的16SrDNA部分基因序列,并与GenBank中的1种步甲的基因序列作同源性比较,构建了分子系统树,对它们的亲缘关系进行研究,结果与传统的分类观点相吻合[1]。李伟丰等对来自不同国家的7种长蠹科害虫的线粒体DNAND4基因的部分序列进行测定,发现这7种昆虫不仅在外形特征上存在差异,并且在ND4基因序列上也存在明显差异[2]。这为长蠹科昆虫的准确鉴定提供了充分的证据。日本学者普遍认为日本步甲是在冰河世纪时从欧亚大陆传入日本的,然而Tominaga等学者通过线粒体ND5基因比较和日本地史学研究,发现日本的步甲是来源于在欧亚大陆分离时本身居住在日本的步甲祖先[3]。我国也有不少研究者也利用线粒体DNA的部分基因序列对瓢虫进行分类。1.2核糖体DNA的研究核糖体DNA(ribosomalDNA,rDNA)是编码核糖体RNA的基因,是一类中度重复的DNA序列,以串联多拷贝形式存在于染色体DNA中。每个重复单位由非转录间隔区、转录间隔区和3种RNA基因编码区组成。由于rDNA是生物界普遍存在的遗传结构,具有多拷贝性、编码区保守转录间隔区中度保守等优点,因而在个体及群体内有较好的均一性,少量样品能有效代表其来源群体的rDNA的变异情况。因此,rDNA已成为生物系统进化研究中一个非常有用的分子标记日本学者利用28SrDNA对发光叩甲的进化进行研究,通过构建系统树发现叩甲祖先是不发光的,这表明发光的叩甲是独立于其它发光的甲虫而进化的。Bocakova等对核基因18SrDNA和28SrDNA、线粒体基因16SrDNA和COI进行扩增,并构建系统进化树,研究发现尽管鞘翅目的关键特征在叩甲类昆虫中受到很大程度限制,但它们有多重的起源,说明世系和独立地获得相似特征的关系密切[4]。郑福山等通过对我国菱角萤叶甲6个地理种群和褐背小萤叶甲扬州种群的ITS1进行测序,发现ITS1在小萤叶甲属昆虫中进化速度较快,种下具有一定差异,种间差异明显,该基因适合小萤叶甲属种间和属下的分类鉴定研究[5]。Kawamura等对世界各主要疫区甘薯象甲的ITS1进行扩增,获得557～587bp的序列,来源于印度的象甲ITS1序列明显较长,系统发生树明显可以分为印度的和东亚的2个分支[6]。Contreras2Díaz等利用线粒体DNA和ITS2序列对加那利群岛的步甲进行分析,系统进化树表明该地区步甲可以分为2个分支,一支包含由来源于拉戈梅拉岛照叶林和特纳里夫的步甲,另一支包含大加那利岛和来源于西方4个岛屿的步甲[7]。Gómez2Zurita等对47个叶甲样品(34种)...