全 文 ：胡伟毅，汪连军，秦国勋，等． 5 种 DNA条形码在苍耳属中遗传距离比较［J］． 江苏农业科学，2014，42(4) :36 － 38．
5 种 DNA条形码在苍耳属中遗传距离比较
胡伟毅，汪连军，秦国勋，盛志超
(连云港出入境检验检疫局，江苏连云港 222042)
摘要:比较了 5 种 DNA条形码的重点关注基因 psbA － trnH、ITS、ITS2、rbcL、matK 在苍耳属中的遗传距离，以期为
植物 DNA条形码标准基因的筛选研究提供参考。用通用引物对 7 种苍耳属植物的 psbA － trnH、ITS、ITS2、rbcL、matK
基因进行扩增、测序，利用 MEGA 5． 1 软件计算遗传距离及标准误。结果表明:ITS2、ITS、matK、psbA － trnH、rbcL基因在
苍耳属中的遗传距离依次减小;ITS2、psbA － trnH、ITS、matK、rbcL 基因在苍耳属中的遗传距离标准误依次减小。因此
从苍耳属的植物层面看，ITS基因作为植物 DNA 条形码要比 ITS2 基因具有更好的稳定性;作为植物 DNA 条形码，
matK基因要优于 psbA － trnH基因。
关键词:DNA条形码;遗传距离;苍耳属
中图分类号:S567． 210． 1 文献标志码:A 文章编号:1002 － 1302(2014)04 － 0036 － 02
收稿日期:2013 － 08 － 07
基金项目:江苏出入境检验检疫局科技项目(编号:2012KJ54)。
作者简介:胡伟毅(1984—) ，男，河北宣化人，硕士，主要从事港口外
来有害生物的截获工作。E － mail:94087540@ qq． com。
植物 DNA条形码技术是针对植物基因组中的特定基因
进行片段扩增、测序而发现其碱基变化规律的技术手段，此概
念由加拿大科学家 Paul 于 2003 年正式提出［1］，此技术在动
物 COⅠ基因中的应用较为成熟［2 － 4］，但由于 COⅠ基因在植
物中的变化较为保守，不能起到很好的区分作用，使得植物
DNA条形码技术的研究重点仍在通用基因片段的应用、筛选
和搭配上［5］。psbA － trnH、ITS、ITS2、rbcL 及 matK 序列是植
物 DNA 条形码重点关注的序列［6 － 9］。本试验比较了 5 种
DNA条形码重点关注基因 psbA － trnH、ITS、ITS2、rbcL、matK
在苍耳属(Xanthium)中的遗传距离，以期为植物 DNA条形码
标准基因的筛选研究提供参考。
1 材料与方法
1． 1 材料与试剂
试验用材料为 7 种苍耳属植物:北美苍耳(Xanthium chi-
nese)、苍耳(Xanthium sibiricum)、刺苍耳(Xanthium spino-
sum)、西方苍耳(Xanthium occidentale)、巴西苍耳(Xanthium
brasilicum)、美丽苍耳(Xanthium speciosum)、宾州苍耳(Xanth-
ium pensylvanicum) ，这些外来苍耳均为 2012 年在进口大豆中
截获，并由中国检验检疫科学院鉴定的样本。
试验用试剂有 DNeasy  Plant Mini Kit、2 × Taq master
mix、琼脂糖、GoldenviewⅠ、引物［10］(详见表 1)等。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 DNA的提取 采用 DNeasy  Plant Mini Kit 试剂盒
法提取 DNA，按照说明书逐步操作，可得到 200 μL DNA 样
品，于 － 20 ℃冰箱保存。
1． 2． 2 PCＲ反应体系 PCＲ 反应使用中美泰和公司的 2 ×
Taq master mix进行扩增，反应采用 25 μL体系:3 μL DNA 模
板，1 μL 引物1，1 μL 引物2，12 ． 5 μL 2 × Taq master mix，
表 1 引物合成序列表
引物名称 序列(5→3) 纯化方法
rbcLf ATGTCACCACAAACAGAAAC OPC
rbcLr TCGCATGTACCTGCAGTAGC OPC
matKf CGATCTATTCATTCAATATTTC OPC
matKr TCTAGCACACGAAAGTCGAAGT OPC
ITSf CCTTATCATTTAGAGGAAGGAG OPC
ITSr TCCTCCGCTTATTGATATGC OPC
ITS2f ATGCGATACTTGGTGTGAAT OPC
ITS2r GACGCTTCTCCAGACTACAAT OPC
trnH － psbAf GTTATGCATGAACGTAATGCTC OPC
trnH － psbAr CGCGCATGGTGGATTCACAATCC OPC
注:OPC是定制引物时选用的纯化方式，全称为 oligonucleotide
purification cartridge。
7． 5 μL ddH2O。
1． 2． 3 PCＲ扩增反应条件 ITS、ITS2、rbcL 基因采用相同的
PCＲ条件:95 ℃ 4 min;94 ℃ 30 s，52 ℃ 45 s，72 ℃ 45 s，35
个循环;72 ℃ 10 min;4 ℃保存。
matK基因的 PCＲ 条件:95 ℃ 4 min;94 ℃ 45 s，52 ℃
1． 5 min，72 ℃ 1． 5 min，35 个循环;72 ℃ 10 min;4 ℃保存。
psbA － trnH基因的 PCＲ 条件:95 ℃ 4 min;94 ℃ 30 s，
52 ℃ 1 min，72 ℃ 1 min，35 个循环;72 ℃ 10 min;4 ℃保存。
1． 2． 4 琼脂糖凝胶的制备 称取 1． 5 g regular agarose G － 10
于锥形瓶中，分别加入 100 mL ddH2O、2 mL 50 × TAE buffer，
高火微波 4 min后将锥形瓶置于 75 ℃水浴中 5 min，再加入
10 μL goldenview I，摇匀后静置 10 min，倒入凝胶模具中，放
置 30 min后使用。
1． 2． 5 电泳 取 4 μL PCＲ 产物进行点样电泳，在 100 V 条
件下跑 45 min后将凝胶放入凝胶成像系统拍照，得到的电泳
结果见图 1 至图 5。从图 1 至图 5 可以看出，7 种苍耳属植物
的 5 种序列扩增条带单一清晰，没有特异性条带以及拖尾现
象，与预期结果相符。
1． 2． 6 测序及拼接处理 将 PCＲ 产物送至中美泰和生物技
术(北京)有限公司进行双向测序，对测序结果用 CodenCode
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DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2014.04.057
Aligner软件进行剪切和拼接即得到完整序列。登陆 NCBI 并
将拼接后的序列进行 BLAST检测，证明苍耳属植物的扩增序
列为目的序列。利用MEGA 5． 1 软件［11］对序列进行 ClustalW
校对，校对后的序列继续用 MEGA 5． 1 进行分子进化遗传
分析。
1． 2． 7 遗传距离的计算 利用 MEGA 5． 1 软件中的 Distance
功能，采用 Tamura － Nei模型计算每种 DNA 条形码在苍耳属
中的总体平均遗传距离，采用 bootstrap 法(1 000 个重复)计
算标准误。
2 结果与讨论
从图 6 可以看出，ITS2、ITS、matK、psbA － trnH、rbcL 基因
在苍耳属中的遗传距离依次减小，分别为 1． 777 1、1． 747 0、
1． 400 4、1． 344 5、0． 633 0;ITS2、psbA － trnH、ITS、matK、rbcL在
苍耳属中的遗传距离标准误依次减小，分别为 1． 199 1、
0． 833 2、0． 660 0、0． 368 9、0． 106 8。从结果上看，ITS2、ITS 基
因的遗传距离相近，但是 ITS的标准误为 0． 660 0，远小于 ITS2
基因的 1． 199 1，因而从苍耳属植物层面看，ITS 基因作为植物
DNA条形码要比 ITS2基因具有更好的稳定性;matK较 psbA －
trnH基因的遗传距离稍大，而且 matK 的标准误为0． 660 0，小
于 psbA － trnH基因的 0． 833 2，说明从苍耳属植物层面来看，
matK基因作为植物 DNA条形码要优于 psbA － trnH基因。
3 结论
综合本试验结果，从苍耳属的植物层面看，ITS 基因作为
植物 DNA条形码要比 ITS2 基因具有更好的稳定性;matK 基
因作为植物 DNA条形码要优于 psbA － trnH基因。
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王红梅，武恩斯，朱玉风． 固有无序蛋白质无序区和有序区氨基酸组成偏好性分析［J］． 江苏农业科学，2014，42(4) :38 － 39．
固有无序蛋白质无序区和有序区氨基酸组成偏好性分析
王红梅1，武恩斯2，朱玉风2
(1． 德州学院物理与电子信息学院 /山东省功能大分子生物物理重点实验室，山东德州 253023;
2．山东师范大学，山东济南 250358)
摘要:以固有无序蛋白质为研究对象，通过 CD － HIT对数据进行去冗余处理，然后利用编程软件对数据进行统计
而得到新的数据。对所有无序区及有序区的氨基酸含量进行对比，认为氨基酸 Val、Ile、Leu、Phe、Trp、Asn、Tyr、His 具
有形成有序结构的偏好性;氨基酸 Pro、Ser、Gln、Asp、Lys具有形成无序结构的偏好性。研究结论有助于进一步挖掘固
有无序蛋白质的序列特征，并为固有无序蛋白质的预测提供一些借鉴。
关键词:固有无序蛋白质;功能位点;无序区;序列分析
中图分类号:Q516 文献标志码:A 文章编号:1002 － 1302(2014)04 － 0038 － 02
收稿日期:2013 － 08 － 23
基金项目:山东省自然科学基金(编号:ZＲ2010CQ041)。
作者简介:王红梅(1974—) ，女，山东德州人，硕士，副教授，主要从事
生物信息学的研究。E － mail:whm_2327@ 126． com。
蛋白质是生物体中最重要的两类大分子之一，传统思想
认为蛋白质要实现其生物功能，必须先折叠成一个稳定的三
维结构，因此形成了蛋白质结构决定其功能的主流观点［1］。
然而随着基因工程方法和实验技术的发展以及基因组计划的
开展，在 20 世纪 90 年代初，人们发现有些蛋白质或蛋白质序
列中的一部分区域在生理条件下不具有一个确定的三维结
构，但是依然能够正常行使生物学功能。进一步研究发现的
这类蛋白质越来越多，并逐渐形成了一种新的蛋白质类型，称
为固有无序蛋白质(intrinsically disordered proteins，简称为
IDPs)［1 － 3］。对目前存在的大量基因库数据进行分析发现:蛋
白质的无序结构与蛋白质功能之间关系密切，无序蛋白质在
诸如转录、翻译、调控细胞信号转导、蛋白质磷酸化及小分子
存储等过程中发挥着重要的作用;另一方面，无序蛋白质又经
常与多种疾病联系在一起。与人类癌症相关的蛋白质中，无
序蛋白质的含量高达 79%;在心血管疾病有关的蛋白质中，
无序蛋白质的含量也高达 57%。无序区是固有无序蛋白质
发挥功能的主要区域，功能位点大多分布在该区域，因此预测
蛋白质的无序区成为判断蛋白质是否无序的热点问题。
Ｒomero 等在 1997 年首次对蛋白质无序区域进行预测，他们
预测的准确性达到 70%，此后无序蛋白质的预测方法得到了
迅速发展，目前应用于无序蛋白质序列预测的方法已经超过
50 种，并且这些预测方法的准确性普遍达到 85%以上。
本研究基于序列分析的方法，以 DisProt数据库中的固有
无序蛋白质为研究对象，通过 CD － HIT程序对数据进行去冗
余处理，将处理后的数据利用编程软件 Matlab 7． 0 进行统计
而得到新的数据;对新数据进行分析，通过编程把序列的无序
区和有序区分别提取出来，再分析无序区和有序区氨基酸组
成的偏好性。本研究有助于进一步挖掘固有无序蛋白质的序
列特征，从而为固有无序蛋白质的预测提供借鉴。
1 数据来源及去冗余处理
1． 1 数据来源
本研究以固有无序蛋白质数据库 DisProt(版本 6． 01)［4］
(http:/ /www． disprot． org / index． php)为研究对象(发布日期
为 2012 年 10 月 15 日) ，下载数据库中最新的固有无序蛋白
质进行研究，共有无序蛋白质 684 个，无序区 1 513 个。
1． 2 去冗余处理
由于蛋白质序列数据库中都含有大量的冗余序列，它们通
常不能提供更多的信息，而且不利于数据的统计分析，并且由
于冗余序列要占用更多的计算机存储和处理资源，因此去除这
些冗余信息具有很高的实用价值，不但可以减小数据库的大
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