利用COI基因对北京繁殖猛禽进行北师大二附中.docx
- 文档编号:637318
- 上传时间:2022-10-11
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:408.10KB
利用COI基因对北京繁殖猛禽进行北师大二附中.docx
《利用COI基因对北京繁殖猛禽进行北师大二附中.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《利用COI基因对北京繁殖猛禽进行北师大二附中.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
利用COI基因对北京繁殖猛禽进行北师大二附中
利用COI基因对北京猛禽进行
物种鉴定与亲缘关系的研究
研究课题小组:
张泽西觉罗雅威
辅导教师:
张亚、李雪北京市西城区青少年科技馆
胡红信北京师大二附中
该项目获得2010年第30届北京青少年科技创新大赛一等奖
摘要
随着年龄、性别、季节和亚种的不同,猛禽在形态上会出现显著变异,导致分类鉴定比较困难。
本研究根据DNA条形码技术原理,采用国际通用的线粒体细胞色素C氧化酶亚基I基因(COI基因),对北京地区的25种猛禽进行了测序,测序总长度达到749bp。
此外,我们还查找了在北京分布的其他猛禽的详细资料,并在Genbank中查找到其中9种猛禽的COI基因序列,从而建立起“北京猛禽DNA条形码数据库”,涉及种类34种,占北京猛禽总种数的80%,为北京猛禽的物种识别与鉴定提供了一个新的途径。
利用Genbank中的Blast软件,我们建立了一个北京猛禽物种序列比对识别程序,为今后北京开展猛禽救助和保护过程中对难于辨别的猛禽尤其是幼体的物种鉴定提供了一个可靠的技术手段。
根据所测的各物种COI基因序列,我们构建了北京猛禽的系统进化树,为了解北京猛禽的起源与进化奠定了初步的基础。
关键词:
猛禽,北京,物种鉴定,COI基因,Blast程序,亲缘关系
1前言
1.1 猛禽
猛禽是鸟类中重要的生态类群之一,是隼形目(Falconiformes)和鸮形目(Strigiformes)鸟类的统称[1]。
在形态上,它们以嘴强大呈钩状、翼大善飞、脚强健而有力、趾有锐利勾爪而著称。
猛禽分布广泛,性情凶猛,常捕食其他鸟类和鼠、兔、蛇等,或食动物腐尸[2]。
作为食物链的顶极消费者,猛禽在生态系统中扮演着十分重要的角色。
由于多数种类能够捕食农林害鼠或害虫,在维持生态平衡,控制啮齿类动物的数量等方面具有不可替代的作用,因此猛禽的生存和保护受到世界各国的普遍重视。
为了保护这个类群的鸟类,在1988年11月颁布实施的《中华人民共和国野生动物保护法》中,我国政府将境内分布的所有猛禽都列为国家重点保护野生动物,严禁捕杀和贩卖。
北京地区猛禽资源丰富,已经记录的猛禽有43种,其中比较常见的有31种[3,4]。
随着年龄、性别、季节和亚种的不同,猛禽在形态上常会出现显著变异[2-3],导致猛禽的分类鉴定比较困难。
1.2 北京猛禽中心
在北京地区有两个救助野生动物的专门机构,一个是位于顺义区的北京市野生动物救护中心,另外一个是位于北京师范大学校园内的北京猛禽救助中心。
北京猛禽救助中心成立于2001年12月,是由国际爱护动物基金会(IFAW)、北京师范大学和北京市林业局野生动物与自然保护区管理站共同在北京地区设置的一个动物救助项目,其目的是结合国际先进的猛禽救助技术与经验,通过科学的救助方法,为北京及周边地区受伤、生病、迷途以及在执法过程中罚没的猛禽提供治疗、护理和康复训练,并在适宜的野外栖息地及时放飞已康复的猛禽。
截止到2009年底,该中心已经接收并救治了近三千只猛禽,其中一半以上成功地返回了大自然。
1.3 研究背景
2008年秋季,在班主任老师的带领下,我们参观了北京猛禽救助中心。
参观时,我们发现在这里接受治疗的猛禽种类繁多,形态各异。
据救助中心的工作人员介绍,在猛禽救助的过程中,准确判断伤病物种的种类,并有针对性地实施救助是成功救助猛禽的先决条件。
但由于很多猛禽形态变化很大,同一种类在不同季节、不同年龄存在显著差异,因此难于从形态上鉴定种类,这为猛禽的保护和救助工作带来了难题。
尤其是每年夏季北京猛禽救助中心所接收的猛禽有很多是幼鸟,更难于从外形上准确判断种类,即使是专家也难于辨认。
例如,2008年6月25日,北京猛禽救助中心的工作人员曾收到一只猛禽幼鸟,因为年龄太小,即使是专家也不能确定它的真实身份(见附件1)。
由于不同种类的猛禽的生活习性、食物种类可能存在差异,因此能否准确地进行物种鉴定有时会影响这些幼小的猛禽的救助效果,关系着它们能否成功地重返大自然。
因此,为了解决物种识别的问题,更好地保护猛禽,需要找到一种先进、安全、可靠的方法对物种进行准确鉴定。
近年来,DNA条形码技术(DNABarcoding)以其准确、快速等优点,弥补了传统形态学鉴定物种的缺陷[5]。
DNA条形码技术是通过对一个标准目的基因的DNA序列进行分析从而进行物种鉴定的新技术,其原理与零售业中对商品进行辨认的商品条形码是一样的。
2003年,加拿大圭尔夫大学的生物学家保罗·赫伯特(PaulHebert)和他的同事在《英国皇家学会学报》上发表了一篇论文,提出用一种基因的序列作为鉴别不同物种的“条码”,这个被选中的基因就是线粒体的细胞色素c氧化酶I基因(简称COI基因)[6]。
DNA条形码是以COI基因序列为基础,利用DNA碱基排列的差异对物种进行分子分类鉴定的新方法[7]。
目前国际上制订了一系列有关利用DNA条形码进行物种鉴定的标准,为物种鉴定提供了方便,并在许多类群的物种鉴定中得到了利用。
有关北京地区的猛禽的研究还很少,目前只有一些形态特征的描述[2-3],尚未有采用分子生物学的技术手段进行物种鉴定方面的研究。
因此,本研究尝试采用国际上最新的物种鉴定技术,测定和收集北京地区各种猛禽的COI基因序列,建立较为完整的DNA条形码数据库;然后根据Genbank中Blast软件的原理,设计针对北京地区猛禽识别的序列比对程序,以期为北京猛禽的救助和保护过程中物种鉴定提供一种可行途径。
此外,我们尝试利用不同物种在COI基因上的差异大小,对北京各种猛禽之间的亲缘关系进行了初步探讨。
2研究目的
2.1通过查阅资料和请教专家,了解北京地区猛禽的种类组成、分布及生存状况;
2.2通过测定和收集北京地区各种猛禽的COI基因序列,建立较为完整的DNA条形码数据库;
2.3通过完善北京地区猛禽的基因数据库,设计一个简洁、便利的Blast分析程序,为北京猛禽提供一个准确的鉴定手段,从而为猛禽保护提供有力依据。
2.4通过比较不同物种之间的遗传差异,探讨北京猛禽不同物种之间的亲缘关系。
3研究方法
3.1基本资料的收集
通过查阅专著、论文及网上的资料,结合请教专家和实地考察,获得关于北京地区猛禽种类、分布、生活习性等方面的信息。
同时,根据相关的研究报道,确定本研究的实验方法,设计研究方案。
3.2研究思路
具体内容包括:
Ø确定研究主题,请教专家,查找关于北京地区猛禽的文献资料
Ø参观猛禽救助中心和博物馆、标本馆,开展野外考察,收集样品
Ø通过预实验确定分子生物学实验的技术方案
Ø在实验室内进行COI基因提取,找专业公司测序
Ø从Genbank中查找在北京地区没有获得样品的猛禽的COI基因
Ø建立数据库,编写Blast软件,为猛禽识别提供依据
Ø进行物种鉴定的研究
Ø利用基因序列的差异比较,分析各物种之间的亲缘关系
Ø结果分析,论文撰写和修改
3.3实验材料采集及保存
从北京师范大学动植物标本馆和北京猛禽救助中心获得25种猛禽的样品。
这些样品多数为血液,是猛禽中心接收时进行常规病理检查时抽取的;少数为救治过程中死亡个体或实施安乐死个体的肌肉样品以及博物馆的组织材料。
实验样品送回实验室后,均置于超低温(-80°C)冰箱中保存,防止DNA降解。
样品来源信息见表1。
表1样品名称及来源
物种名
学名
样品编号
采集时间
采集地点
引物
红隼
Falcotinnunculus
90104
2009-1-4
北京师范大学标本馆
F2R1
红隼
Falcotinnunculus
80403
2008-4-10
北京猛禽救助中心
F2R1
雀鹰
Accipiternisus
81007
2008-10-20
北京猛禽救助中心
F2R1
日本松雀鹰
Accipitergularis
80905
2008-9-20
北京师范大学标本馆
F2R1
红脚隼
Falcoamurensis
80673
2008-6-28
北京猛禽救助中心
F1R2
燕隼
Falcosubbuteo
80927
2008-9-30
北京猛禽救助中心
F2R1
秃鹫
Aegypiusmonachus
80102
2008-1-4
北京师范大学标本馆
F2R1
白尾鹞
Circuscyaneus
80420
2008-4-29
北京师范大学标本馆
F1R2
苍鹰
Accipitersoloensis
80907
2008-9-21
北京师范大学标本馆
F2R1
纵纹腹小鸮
Athenenoctua
90108
2009-1-18
北京猛禽救助中心
F1R2
长耳鸮
Asiootus
71219
2007-12-22
北京师范大学标本馆
F2R1
雕鸮
Bubobubo
80404
2008-4-11
北京师范大学标本馆
F2R1
领角鸮
Otusbakkamoena
61112
2006-11-12
北京猛禽救助中心
F2R1
大鵟
Buteohemilasius
90110
2009-1-23
北京猛禽救助中心
F1R1
普通鵟
Buteobuteo
90302
2009-3-3
北京师范大学标本馆
F1R1
猎隼
Falcocherrug
80651
2008-6-16
北京猛禽救助中心
F1R1
猎隼
Falcocherrug
80748
2008-7-30
北京猛禽救助中心
F1R1
凤头蜂鹰
Pernisptilorhybchus
60921
2006-9-23
北京猛禽救助中心
F1R1
白腹鹞
Circusspilonotus
90741
2009-7-18
北京猛禽救助中心
F1R1
灰脸鵟鹰
Butasturindicus
80739
2008-7-17
北京猛禽救助中心
F1R1
草原雕
Aquilanipalensis
90751
2009-7-27
北京猛禽救助中心
F1R1
游隼
Falcoperegrinus
80505
2008-5-5
北京猛禽救助中心
F1R1
短耳鸮
Asioflammeus
81005
2008-10-10
北京猛禽救助中心
F1R1
赤腹鹰
Accipitersoloensis
80744
2008-7-22
北京师范大学标本馆
F1R1
毛脚鵟
Buteolagopus
80225
2008-2-22
北京猛禽救助中心
F1R1
鹰鸮
Ninoxscutulata
90522
2009-5-22
北京猛禽救助中心
F1R1
红角鸮
Otusscops
60705
2006-7-5
北京师范大学标本馆
F1R1
3.4DNA实验
利用实验室常规方法进行DNA提取和扩增实验,所用试剂、仪器设备及详细的实验流程见附录6。
3.5DNA条形码数据库的建立
BLAST是目前常用的数据库搜索程序,是BasicLocalAlignmentSearchTool的缩写,可以翻译为“基本局部相似性比对搜索工具”。
为利用基因序列对物种进行鉴定,我们根据Genbank中Blast软件的原理(详见附录7),下载最新的Blast软件版本(Blast2.2.20)到我们使用的微机上。
Blast2.2.20是一个庞大软件,包含了Genbank中所有物种的数据库,可运行各种匹配程序[8]。
由于我们的序列是猛禽的COI基因序列,因此仅选取下载软件的Blastall程序,将测序的25种猛禽和
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 利用 COI 基因 北京 繁殖 猛禽 进行 北师大 附中
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)