题目：直翅目部分物种的DNA条形编码与谱系芯片研究

直翅目（Orthoptera）昆虫是不完全变态类昆虫中唯一一个最大，且研究最多的类群，全世界已知约23000物种，中国已知1500余种。关于直翅目昆虫的物种鉴定主要基于外部形态特征和外生殖器结构的差异，传统的分类方法存在不足。随着分子生物学技术的发展，一些基于DNA的技术在物种鉴定工作中逐渐应用。近几年，为了满足对地球上所有生物进行快速编目的需要，有人提出可以使用一小段来自某一特定基因组区域的DNA序列作为物种的特异性标签，即DNA条形码。利用特异性DNA条形码可以对未知标本进行快速划分和准确鉴定，这一新的物种诊断技术就是DNA条形编码，代表了生物分类学发展的新方向。另外，DNA芯片技术自身固有的快速、灵敏及高通量等优点，使其成为一种识别鉴定物种及确定阶元归属的理想工具。
本研究利用测定的658bp的标准CO I条形码序列，结合GenBank中下载的相关序列，对中国直翅目蝗总科和螽斯总科部分物种的DNA条形编码和谱系芯片进行了初步研究。本研究涉及了蝗总科7科300种643个个体和螽斯总科9科160种548个个体，详细分析了83种的种内和种间成对遗传距离，确定了直翅目物种鉴定的条形码比较阈值，并对所有物种进行了NJ聚类分析，对自测物种进行了相似性搜索分析。基于条形码序列筛选了属特异性和物种特异性探针，获得的303条探针序列分别与各科的条形码序列进行虚拟杂交。本研究的主要结果如下：
1. CO I条形码序列适合于直翅目物种水平的分子鉴定。蝗总科的种内变异水平在0–2.96%之间，种内平均遗传距离的变化范围在0.18–1.31%之间，明显小于3%，种间分歧的变化范围在4.09–20.69%；螽斯总科的种内变异水平在0–2.65%之间，种内平均遗传距离的变化范围在0–1.54%之间，种间的成对遗传距离的变化范围在4.90–23.90%之间。因此将3%作为直翅目DNA条形码比较的阈值合理可行。
2. 在本论文关于直翅目物种鉴定的研究中，基于BLAST搜索方法是一种更方便的物种分子鉴定方法。尽管基于溯祖理论的NJ聚类分析方法能够有效地将单一的形态物种聚为一支，但物种建树的方法受到计算上的限制。因此，基于CO I条形码序列的相似性搜索的方法是一种比及基于树的方法更为方便快捷的物种分子鉴定方法。
3. 直翅目CO I条形编码中，使用本课题组参考半变态昆虫CO I序列设计的条形码引物同时扩增出假基因（Numts）的概率很小。
4. 直翅目658bp CO I条形码获得物种特异性探针数量较少，且获得探针的识别率太低，实际应用价值不大。本研究中螽斯总科160个物种，仅97（约61%）个物种可以筛选得到特异性探针，蝗总科共300个物种，只有168（56%）个物种可以筛选出特异性探针。虚拟杂交结果显示，筛选获得的探针可以识别约73%（71/97）的螽斯总科物种；蝗总科中只有约51%（86/168）的物种可以识别到种或属，其中将55个物种鉴定到种，将31个物种鉴别到属级水平。因此，COI条形码分子标记不适合用于直翅目物种鉴定谱系芯片的构建。