張桂芬 ,孟祥欽 ,萬(wàn)方浩中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,植物病蟲(chóng)害生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100193;農(nóng)業(yè)部外來(lái)入侵生物預(yù)防與控制研究中心,北京100081
西花薊馬Frankliniella occidentalis(Pergande)是纓翅目(Thysanoptera)薊馬科(Thripidae)花薊馬屬的一種昆蟲(chóng),為美國(guó)和加拿大西部洛基山脈常見(jiàn)的一種重要害蟲(chóng),最早記載于1895年(Beshear,1983)。近30年來(lái),隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快和國(guó)際貿(mào)易活動(dòng)的日趨頻繁,西花薊馬迅速傳播擴(kuò)散,已經(jīng)在北美、歐洲、亞洲、南美、非洲和大洋洲的許多國(guó)家建立種群,并暴發(fā)成災(zāi)(Kirk&Terry,2003)。為此,我國(guó)農(nóng)業(yè)部于1996年將西花薊馬列為進(jìn)境植物檢疫潛在的危險(xiǎn)性害蟲(chóng)。目前已命名的薊馬種類有5500余種(Mound&Morris,2004),其中,我國(guó)的薊馬種類約300種,分屬104屬(韓運(yùn)發(fā),1997;張友軍等,2003;魏書(shū)軍等,2010)。其入侵我國(guó)的歷史較短,2000年在昆明國(guó)際花卉節(jié)參展的緬甸盆景上被首次截獲(蔣小龍等,2001);2003年在北京溫室的辣椒上被發(fā)現(xiàn)(張友軍等,2003);之后在云南(徐家菊和韋麗莉,2005)、山東(鄭長(zhǎng)英等,2007)等地陸續(xù)發(fā)生危害。
西花薊馬為多食性害蟲(chóng),可以在包括菊科、葫蘆科、茄科、豆科、十字花科等在內(nèi)的60多個(gè)科500多種植物上取食為害(Yudin et al.,1986;Moritz,2002)。西花薊馬的危害方式主要有2種:(1)產(chǎn)卵為害或以銼吸式口器取食為害,不僅降低產(chǎn)量,使花卉喪失觀賞價(jià)值,而且嚴(yán)重影響果實(shí)的品質(zhì)(Robb & Parrella,1989;Cockfield et al.,2007);(2)傳播植物病毒,如番茄斑萎病毒(tomato spotted wilt virus,TSWV)(Gardener et al.,1935)、鳳仙斑點(diǎn)壞死病毒(impatiens necrotic spot virus,INSV)(Deangelis et al.,1993;Wijkamp & Peters,1993)、花生環(huán)斑病毒(groundnut ringspot virus,GRSV)、番茄褪綠斑點(diǎn)病毒(tomato chlorotic spot virus,TCSV)(Wijkamp et al.,1995)以及菊花莖壞死病毒(chrysanthemum stem necrosis virus,CSNV)(Bezzara et al.,1999)等,使病毒病大流行,造成植物嚴(yán)重減產(chǎn)甚至絕收(Jones,2005)。西花薊馬適生區(qū)廣泛(程俊峰等,2006;陳洪俊等,2007年),易造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。目前僅在我國(guó)局部地區(qū)發(fā)生危害(張友軍等,2003、2004;徐家菊和韋麗莉,2005;鄭長(zhǎng)英等,2007),但具有進(jìn)一步擴(kuò)散蔓延的趨勢(shì),快速準(zhǔn)確的檢測(cè)鑒定技術(shù)是有效遏制其進(jìn)一步發(fā)生危害的首要條件。因此,本文概述了西花薊馬檢測(cè)鑒定技術(shù)研究進(jìn)展。
傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)鑒定法直觀且成本低,因此在西花薊馬的識(shí)別中發(fā)揮了巨大作用。如雷仲仁等(2004)根據(jù)單眼鬃和復(fù)眼后最長(zhǎng)鬃的長(zhǎng)度比較、后胸盾片感覺(jué)器的有無(wú)、腹部第8節(jié)背板后緣梳毛是否完整和寄主植物范圍等,將西花薊馬與其近緣種花薊馬F.intonsa(Trybom)和禾花薊馬F.tenuicornis(Uzel)進(jìn)行了區(qū)分。張維球和曾玲(2004)編制了鑒定檢索表,用于區(qū)分我國(guó)報(bào)道的棉花薊馬F.gossypii(Shirak)、花薊馬、百合花薊馬F.lilivora Kurosawa、柳花薊馬 F.saliscis Moulton、禾花薊馬、威廉斯花薊馬F.williamsi Hood、茭筍花薊馬 F.zizaniophila Han et Zhang,其中,棉花薊馬、百合花薊馬、柳花薊馬、威廉斯花薊馬僅記錄于臺(tái)灣。劉寧等(2005)采用鑒定檢索表區(qū)分西花薊馬和3種溫室薊馬[煙薊馬Thrips tabaci L.、花薊馬、佛羅里達(dá)花薊馬 F.bispinosa(Morgan)]。
西花薊馬個(gè)體微小,與其他種類的薊馬形態(tài)相似,在鑒別時(shí)需要專業(yè)人員將成蟲(chóng)制成玻片標(biāo)本,并借助顯微鏡方可明確其種類(Fedor et al.,2008)。然而,形態(tài)學(xué)特征的掌握與熟練應(yīng)用,即使對(duì)專門從事薊馬分類的人員而言亦非易事(Gaston&May,1992),加之形態(tài)學(xué)鑒定方法對(duì)成蟲(chóng)前的蟲(chóng)態(tài)(包括卵、若蟲(chóng)、前蛹、蛹)以及殘缺的標(biāo)本無(wú)能為力,因此限制了該方法的廣泛應(yīng)用。但是,與分子生物技術(shù)的結(jié)合與應(yīng)用,促進(jìn)了傳統(tǒng)分類學(xué)的快速發(fā)展(Charles & Godfray,2002)。
西花薊馬的分子檢測(cè)鑒定技術(shù)主要是根據(jù)西花薊馬和其他種類薊馬的靶標(biāo)DNA序列或蛋白質(zhì)的差異進(jìn)行區(qū)分(表1)。該技術(shù)不受蟲(chóng)態(tài)或齡期的限制,且對(duì)于殘缺的標(biāo)本也可進(jìn)行鑒別。與傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)鑒定法相比,分子檢測(cè)技術(shù)結(jié)果穩(wěn)定、靈敏度高、重現(xiàn)性好且簡(jiǎn)便易行,只需對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行簡(jiǎn)單的培訓(xùn)即可完成操作(Darling&Blum,2007)。目前已有多種分子標(biāo)記技術(shù)用于薊馬的鑒定,主要包括隨機(jī)多態(tài)性 DNA(random amplified polymorphic DNA,RAPD)標(biāo)記技術(shù)、DNA序列分析法(DNA sequencing)、限制片段長(zhǎng)度多態(tài)性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)標(biāo)記技術(shù)、特征序列擴(kuò)增區(qū)域(sequence characterized amplified regions,SCAR)標(biāo)記技術(shù)和實(shí)時(shí)熒光定量PCR(realtime fluorescent qauantitative PCR,qPCR)檢測(cè)技術(shù)以及蛋白質(zhì)分析技術(shù)[包括單克隆抗體—酶聯(lián)免疫吸附劑(monoclonal antibodies enzyme-linked immunosorbent assay,Mab-ELISA)檢測(cè)法和十二烷基磺酸鈉—聚丙烯酰胺凝膠電泳(sodium dodecylsulphate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)法]等。
表1 用于薊馬鑒別的分子檢測(cè)技術(shù)Table 1 Molecular techniques for identification of thrips species
RAPD技術(shù)以基因組DNA為靶標(biāo),通過(guò)選用一系列的簡(jiǎn)并引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增及電泳檢測(cè)得到豐富的帶型,然后在比較不同物種帶型間差異的基礎(chǔ)上進(jìn)行種類識(shí)別。如Bayar et al.(2002)針對(duì)6種薊馬以15條RAPD引物獲得了103條片段。其中,引物OPB06可用于鑒別花薊馬、豌豆薊馬Kakothrips robustus(Uzel)、間紋薊馬Aeolothrips intermedius Bagnall、Odontothrips confuses Priesner、煙薊馬和Thrips dilatatus Uzel;引物OPD05可區(qū)分豌豆薊馬、間紋薊馬、O.confusus和煙薊馬;引物 NO11和OPQ14可有效地區(qū)分間紋薊馬和花薊馬;而引物OPA08可用于鑒別間紋薊馬的雌性和雄性。RAPD檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)便易行,成本低;但穩(wěn)定性差,檢測(cè)結(jié)果易受DNA質(zhì)量、PCR試劑、儀器等因素的影響,因此已逐漸被SCAR標(biāo)記技術(shù)取代(Chakrabarti et al.,2006)。
昆蟲(chóng)的線粒體基因組 DNA分子比較小,為15.4 ~16.3 kb,含有3 個(gè)細(xì)胞色素氧化酶亞基基因Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(mitochondria cytochrome oxidase subunitsⅠ,Ⅱ,Ⅲ;mtDNA COⅠ,mtDNA COⅡ,mtDNA COⅢ)(Flook et al.,1995),為多拷貝,結(jié)構(gòu)和組織簡(jiǎn)單且高度保守,母系遺傳,缺乏重組,DNA突變率高,進(jìn)化速率比核DNA快,檢測(cè)靈敏度高(Hoelzel,1991;Hoy,1994)。因此,在薊馬類昆蟲(chóng)的分子檢測(cè)鑒定中得到了廣泛應(yīng)用(Brunner et al.,2002;Kox et al.,2005;游中華等,2007;Mainali et al.,2008;Timm et al.,2008)。如游中華等(2007)利用Brunner et al.(2002)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)并引物 mtD-7.2F 和mtD-9.2R擴(kuò)增出包括西花薊馬在內(nèi)的9種薊馬的COI基因片段(433 bp),然后通過(guò)對(duì)PCR產(chǎn)物的直接測(cè)序及序列分析,準(zhǔn)確地鑒別不同蟲(chóng)態(tài)的西花薊馬。此外,線粒體DNA序列分析法所獲得的大量的序列信息和一系列的通用引物(Timm et al.,2008),可用于以后的研究。如 Brunner et al.(2002)根據(jù)所選薊馬mtDNA COI基因的堿基序列設(shè)計(jì)的1對(duì)簡(jiǎn)并引物(mtD-7.2F 和 mtD-9.2R),曾被許多研究人員采用(Asokan et al.,2007;游中華等,2007;周力兵等,2007)。盡管mtDNA序列分析法需要對(duì)PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)序及序列分析,但鑒定人員只需具有基本的分子生物學(xué)知識(shí)和技能,接受簡(jiǎn)單的培訓(xùn)后便可熟練應(yīng)用。
PCR-RFLP技術(shù)將PCR技術(shù)與RFLP技術(shù)相結(jié)合,通過(guò)選取一對(duì)引物擴(kuò)增靶標(biāo)序列,然后篩選合適的限制性內(nèi)切酶對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行酶切,根據(jù)酶切圖譜計(jì)算類群之間的遺傳距離,并構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù),或者直接根據(jù)酶切圖譜判斷是否為靶標(biāo)類群。RFLP技術(shù)可用于鑒別分類地位十分相近的物種,具有快速、靈敏、簡(jiǎn)便、穩(wěn)定等特性(Mainali et al.,2008)。PCR-RFLP技術(shù)選用的靶標(biāo)序列通常為核糖體DNA的內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(internal transcribed spacer,ITS) 和線粒體 DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)。其中,ITS以高拷貝的串聯(lián)形式存在,進(jìn)化程度適中(Tautz et al.,1988);而昆蟲(chóng)的 mtDNA較小,基因結(jié)構(gòu)較清楚,用限制性內(nèi)切酶切割后可直接進(jìn)行分析(Flook et al.,1995)。如 Mainali et al.(2008)針對(duì)西花薊馬和花薊馬細(xì)胞色素b基因(cytb)的434 bp片段,選用限制性內(nèi)切酶Dde I進(jìn)行酶切,然后通過(guò)電泳圖譜上的不同帶型區(qū)分2種薊馬。Rugman et al.(2006)以ITS-1和 ITS-2為靶標(biāo),用限制性內(nèi)切酶Sac II或PspOM I進(jìn)行酶切,有效地區(qū)分 7種硬薊馬屬的薊馬。Moritz et al.(2000)以5種內(nèi)切酶消化西花薊馬和美棘薊馬Echinothrips americanus Motgan的ITS-1和ITS-2片段,通過(guò)所產(chǎn)生的不同帶型,成功地將2種薊馬區(qū)分開(kāi)。Toda&Komazaki(2002)通過(guò)對(duì)包括西花薊馬在內(nèi)的9種薊馬的ITS-2序列分析,得到適于擴(kuò)增薊馬ITS片段的特異性引物,并從82種限制性內(nèi)切酶中篩選出2種內(nèi)切酶用于鑒別日本果樹(shù)上常見(jiàn)的 9種薊馬的成蟲(chóng)和若蟲(chóng)。Brunner et al.(2002)根據(jù)mtDNA COI擴(kuò)增產(chǎn)物(433 bp),結(jié)合測(cè)序和擴(kuò)增產(chǎn)物RFLP分析,從12種限制性內(nèi)切酶中篩選出2種內(nèi)切酶,構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹(shù),有效區(qū)分了西花薊馬、煙薊馬和棕櫚薊馬等。
PCR-RFLP技術(shù)需要篩選合適的限制性內(nèi)切酶,且酶切條件要求嚴(yán)格,因此,尋找合適的酶將西花薊馬與其他眾多常見(jiàn)種類的薊馬區(qū)分開(kāi),存在一定的難度;此外,PCR-RFLP后期的酶切反應(yīng)及凝膠電泳,增加了 PCR產(chǎn)物被污染的機(jī)會(huì)(Walsh et al.,2005)。DNA序列分析法與PCR-RFLP技術(shù)往往聯(lián)合使用,在得到序列信息的基礎(chǔ)上根據(jù)軟件預(yù)測(cè)限制內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn),進(jìn)而篩選合適的酶,以減少篩選酶的工作量(Brunner et al.,2002;Toda&Komazaki,2002)。
SCAR分子標(biāo)記檢測(cè)技術(shù),是在RAPD-PCR基礎(chǔ)上擴(kuò)增特異性產(chǎn)物的技術(shù)。SCAR標(biāo)記技術(shù)包括3個(gè)步驟:(1)在對(duì)靶標(biāo)昆蟲(chóng)DNA序列信息未知的情況下,通過(guò)合適的簡(jiǎn)并引物進(jìn)行RAPD-PCR擴(kuò)增與分析,得到靶標(biāo)昆蟲(chóng)區(qū)別于其他昆蟲(chóng)的特異性條帶;(2)對(duì)該特異性條帶進(jìn)行回收、克隆、測(cè)序,并根據(jù)片段兩端的堿基序列設(shè)計(jì)特異性引物;(3)通過(guò)PCR擴(kuò)增及電泳檢測(cè),鑒別靶標(biāo)昆蟲(chóng)(黎裕等,1999)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是省卻了大量的測(cè)序工作且無(wú)需對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行RFLP分析,工作周期短,檢測(cè)成本低,一旦獲得特異引物就可用于大量的檢測(cè)樣本,因此在檢測(cè)鑒定領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用。如孟祥欽等(2010)采用SCAR技術(shù)設(shè)計(jì)了1對(duì)引物FOMF/FOMR,該對(duì)引物只對(duì)西花薊馬具有擴(kuò)增能力,對(duì)田間常見(jiàn)的其他41種薊馬不具有擴(kuò)增效果;該對(duì)引物不僅對(duì)不同蟲(chóng)態(tài)的西花薊馬具有擴(kuò)增能力,而且還可檢測(cè)寄主植物組織中是否有西花薊馬卵的存在。
此外,亦有一些研究與此技術(shù)相仿,即針對(duì)序列信息已知的DNA片段設(shè)計(jì)種特異性引物,然后通過(guò)種特異性 PCR(species-specific PCR,SSP)擴(kuò)增,進(jìn)而鑒定薊馬種類。如Asokan et al.(2007)以棕櫚薊馬和煙薊馬為對(duì)象,根據(jù) Brunner et al.(2002)設(shè)計(jì)的針對(duì)mtDNA的引物擴(kuò)增出約500 bp的片段,然后分別將2個(gè)片段進(jìn)行克隆和再次測(cè)序,根據(jù)測(cè)序結(jié)果及其序列差異設(shè)計(jì)種特異性引物各1對(duì)(2RAf/5RAr和1RAf/5RAr),分別對(duì)煙薊馬(298 bp)和棕櫚薊馬(390 bp)進(jìn)行擴(kuò)增,進(jìn)而達(dá)到種類鑒別的目的。周力兵等(2007)利用Brunner et al.(2002)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)并引物擴(kuò)增出6種薊馬的mtDNA COI基因片段(450 bp),然后針對(duì)西花薊馬片段設(shè)計(jì)種特異性引物 F.OL1/F.OR和 F.OL2/F.OR,快速簡(jiǎn)便地將西花薊馬的成蟲(chóng)、若蟲(chóng)、蛹與其他5種薊馬區(qū)分開(kāi)。SSP技術(shù)是有選擇地針對(duì)在遺傳進(jìn)化中易于區(qū)分的靶標(biāo)基因設(shè)計(jì)特異性引物,進(jìn)而達(dá)到檢測(cè)鑒定物種的目的。該技術(shù)的關(guān)鍵在于靶標(biāo)種特異性引物的設(shè)計(jì);同時(shí),為了避免所設(shè)計(jì)的引物與同域發(fā)生的近緣種產(chǎn)生交叉擴(kuò)增,種內(nèi)與種間核酸的差異亦應(yīng)一并考慮(Darling&Blum,2007;周力兵等,2007)。
qPCR技術(shù)是在常規(guī)PCR體系中加入熒光染料或帶有熒光染料標(biāo)記的探針,熒光信號(hào)隨靶標(biāo)DNA的擴(kuò)增而增強(qiáng),通過(guò)檢測(cè)熒光信號(hào)判斷目的DNA的數(shù)量,進(jìn)而鑒定標(biāo)本是否為靶標(biāo)物種(Kox et al.,2005;Walsh et al.,2005;Huang et al.,2010)。與普通PCR相比,qPCR檢測(cè)采用獨(dú)特的全封閉反應(yīng)管及光電傳導(dǎo)系統(tǒng),無(wú)需對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行后處理,通過(guò)光電傳導(dǎo)直接檢測(cè)PCR擴(kuò)增過(guò)程中熒光信號(hào)的變化并據(jù)此獲得定量結(jié)果,實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、在線定量檢測(cè)的目的;同時(shí),qPCR技術(shù)靈敏度更高,可以更加快捷、高通量地檢測(cè)樣品(Heid et al.,2009)。如 Walsh et al.(2005) 通過(guò)對(duì)棕櫚薊馬、煙薊馬和西花薊馬基因組DNA進(jìn)行RAPDPCR擴(kuò)增和產(chǎn)物克隆,以含有插入序列的質(zhì)粒合成DIG標(biāo)記探針,然后將每個(gè)探針與棕櫚薊馬及其他21種薊馬基因組DNA進(jìn)行多重置換擴(kuò)增反應(yīng)(multiple displacement amplification reactions)和分子雜交,根據(jù)篩選到的棕櫚薊馬特異性引物和相應(yīng)的克隆設(shè)計(jì)TaqMan探針,并建立了qPCR檢測(cè)體系。Huang et al.(2010)根據(jù)西花薊馬、花薊馬和梳缺花薊馬F.schultzei(Trybom)已知的RNA基因序列設(shè)計(jì)了2套西花薊馬特異性引物和探針,建立了西花薊馬qPCR檢測(cè)體系,有效地將西花薊馬與其他常見(jiàn)的6種薊馬(花薊馬、梳缺花薊馬、煙薊馬、茶黃硬薊馬Scirtothrips dorsalis、Caliothrips fasciapennis、Tubulifera)區(qū)分開(kāi),并對(duì)若蟲(chóng)具有同樣的檢測(cè)效果,完全可用于口岸檢疫。
2.6.1 Mab-ELISA檢測(cè)法 ELISA是以免疫學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ),將抗原、抗體的特異性反應(yīng)與酶對(duì)底物的高效催化作用相結(jié)合的一種靈敏性很高的檢測(cè)技術(shù)。通常,抗原、抗體反應(yīng)在固相載體-96孔酶標(biāo)板孔中進(jìn)行,每加入一種試劑孵育后,可通過(guò)洗滌的方法去除多余的反應(yīng)物,從而保證試驗(yàn)結(jié)果的特異性與穩(wěn)定性。單克隆抗體由免疫細(xì)胞與癌細(xì)胞融合后的雜交細(xì)胞(亦稱雜種瘤)產(chǎn)生,只與特定的抗原決定簇結(jié)合,因此與其他近緣物種產(chǎn)生交叉反應(yīng)的機(jī)率很低(Symondson,2002),完全可用于物種識(shí)別。如Banks et al.(1998)以棕櫚薊馬、煙薊馬、西花薊馬、桃蚜 Myzus persicae(Sulzer)、線斑潛蠅Liriomyza strigata(Meigen)、番茄斑潛蠅 L.bryoniae(Kaltenbach)等6種昆蟲(chóng)為對(duì)象,篩選出了可以準(zhǔn)確鑒定棕櫚薊馬的單克隆抗體及檢測(cè)方法。然而,Mab制備周期長(zhǎng),條件要求苛刻,生產(chǎn)成本昂貴;ELISA檢測(cè)方法需時(shí)較長(zhǎng),即使技術(shù)嫻熟,完成整個(gè)檢測(cè)過(guò)程至少也需要1.5 d。
2.6.2 SDS-PAGE檢測(cè)法 SDS-PAGE法也是一種以蛋白質(zhì)為靶標(biāo)的檢測(cè)技術(shù)。通常,在對(duì)靶標(biāo)生物蛋白質(zhì)進(jìn)行電泳,得到蛋白電泳圖譜的基礎(chǔ)上,根據(jù)其差異條帶鑒定靶標(biāo)生物。該技術(shù)具有靈敏度高、電泳圖譜清晰、種內(nèi)差異小的優(yōu)點(diǎn)。如Reboredo et al.(2003)以溫室薊馬 Heliothrips haemorrhoidalis(Bouché)、西花薊馬和煙薊馬為靶標(biāo)進(jìn)行SDSPAGE檢測(cè),得到了可用于鑒定溫室薊馬的特異性帶型。然而,該技術(shù)穩(wěn)定性較差,易受操作過(guò)程中諸多因素的影響,且當(dāng)檢測(cè)的物種較多時(shí)帶型復(fù)雜。因此,目前已很少單獨(dú)用于物種鑒定研究。
隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展,電腦輔助的分類學(xué)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。目前,電腦輔助的分類學(xué)應(yīng)用主要有2類。(1)交互多路存儲(chǔ)分類軟件。為分布式,在CD-ROM(compact disc read-only memory)上幾乎為完全自動(dòng)的識(shí)別系統(tǒng)。如Moritz et al.(2000)根據(jù)形態(tài)學(xué)特征編制了一套可以鑒別纓翅目昆蟲(chóng)的軟件——Thrips ID,該軟件將纓翅目昆蟲(chóng)的形態(tài)學(xué)特征與分子信息相結(jié)合,并以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式進(jìn)行儲(chǔ)存。對(duì)于薊馬成蟲(chóng),查詢者只需根據(jù)標(biāo)本的形態(tài)特征回答軟件中的問(wèn)題,即可確定其種類;對(duì)于成蟲(chóng)前的各個(gè)蟲(chóng)態(tài),可以采用RFLP技術(shù)并根據(jù)所提供的ITS-RFLP酶切圖譜進(jìn)行種類鑒別。此方法不僅降低了錯(cuò)誤鑒定的可能性,而且不受標(biāo)本蟲(chóng)態(tài)和完整性的限制。(2)人工智能神經(jīng)系統(tǒng)(artificial neural networks,ANN)。類似于人類大腦結(jié)構(gòu),能夠根據(jù)樣品的特征進(jìn)行學(xué)習(xí)并概括出觀測(cè)到的樣品模型。與許多傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)模型相比,ANN為非線性,且未對(duì)模型或數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分布式做前提假設(shè),因此可用于所有多元數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換的電子圖片的模式識(shí)別(Do et al.,1999)。如 Fedor et al.(2008)研究出了可半自動(dòng)化識(shí)別4屬18種薊馬的ANN,通過(guò)輸入形態(tài)學(xué)特征不僅可以識(shí)別不同的種類,而且可以同時(shí)識(shí)別成蟲(chóng)的雌雄性,準(zhǔn)確率達(dá)97%。
基于計(jì)算機(jī)軟件的鑒定方法將形態(tài)學(xué)特征與分子生物學(xué)技術(shù)和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合,有助于非薊馬分類人員快速準(zhǔn)確地鑒定西花薊馬。然而,該方法仍然要求操作人員掌握薊馬類昆蟲(chóng)的形態(tài)學(xué)特征,且需要借助分子生物學(xué)技術(shù)才能識(shí)別幼體和殘缺標(biāo)本。
步入21世紀(jì)以來(lái),國(guó)際交流和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)日趨頻繁,越來(lái)越多的外來(lái)物種進(jìn)入我國(guó),其傳入數(shù)量之大、傳播速度之快、經(jīng)濟(jì)危害之嚴(yán)重已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們的想象(楊瑞等,2009),顯然,常規(guī)的分子檢測(cè)技術(shù)已無(wú)法滿足高通量檢測(cè)的需求。DNA條形碼(DNA barcoding)是一種以mtDNA COI基因前部長(zhǎng)度約650 bp的序列作為物種內(nèi)在標(biāo)簽,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確和自動(dòng)化地對(duì)物種進(jìn)行鑒定和分類的新型系統(tǒng)(Hebert&Gregory,2005)。由于其操作快速、簡(jiǎn)便,近幾年已受到廣泛關(guān)注并成為一項(xiàng)輔助物種鑒定的新手段。COI基因相對(duì)容易擴(kuò)增,較少發(fā)生插入、缺失現(xiàn)象(Waugh,2007),具有種內(nèi)變異速率相對(duì)較小、種間相對(duì)較大(Hebert et al.,2003a、2003b)等優(yōu)勢(shì)。因此,目前已成為動(dòng)物界常用的分子標(biāo)記技術(shù),并已顯示出其在物種鑒定方面的巨大作用(Ekrem,2007;Frézal& Leblois,2008)。
基因芯片是新近崛起的生物技術(shù),具有可以同時(shí)識(shí)別數(shù)以萬(wàn)計(jì)靶標(biāo)的潛力(Naeole&Haymer,2003),目前已用于醫(yī)學(xué)診斷中病毒和細(xì)菌(Striebel et al.,2003;朱曉光等,2007)、致病真菌(黃愛(ài)華等,2007)、人體寄生蟲(chóng)(張媛等,2007)的檢測(cè)以及水產(chǎn)食品中常見(jiàn)病原微生物的鑒定(高爽等,2007)和植物病原真菌及其他病原物的識(shí)別研究(Lievens et al.,2005;Szemes et al.,2005)。 李 文 芬 等(2008)以雙翅目實(shí)蠅科昆蟲(chóng)為靶標(biāo),針對(duì)mtDNA COI基因建立了我國(guó)進(jìn)境植物檢疫害蟲(chóng)地中海實(shí)蠅Ceratitis capitata(Wiedemann)、芒果小條實(shí)蠅C.cosyra(Walker)和納塔爾小條實(shí)蠅C.rosa Karsch的生物芯片檢測(cè)方法,為我國(guó)進(jìn)口果蔬中檢疫性實(shí)蠅的快速篩查和種類鑒定提供了技術(shù)保障。馮毅等(2009)以西花薊馬、花薊馬、禾花薊馬等3種花薊馬屬昆蟲(chóng)的9個(gè)樣本的COI基因片段序列為材料,以12種motif基因序列為靶標(biāo),制作虛擬基因芯片。檢測(cè)結(jié)果顯示,所設(shè)計(jì)的虛擬基因芯片能準(zhǔn)確鑒定3種花薊馬,為實(shí)體基因芯片制作奠定了基礎(chǔ)。
與傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)鑒定技術(shù)相比,目前得以廣泛應(yīng)用的分子檢測(cè)技術(shù)結(jié)果更加穩(wěn)定可靠,但難以滿足高通量檢測(cè)的需求?;蛐酒虳NA條形編碼技術(shù)作為新興的物種鑒定手段,在分子檢測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,且必將在有害生物檢驗(yàn)檢疫中發(fā)揮巨大作用。
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