用于物种识别的DNA条形码常用引物（动植物、原生生物篇）

DNA条形码利用一个或多个标准化的短DNA区域进行分类识别。随着新一代测序技术（如NGS、ONT MinION nanopore和PacBio）的出现，DNA 条形码变得更加准确、快速和可靠。DNA 条形码快速物种识别已用于法医学、食品供应链控制和疾病理解等多个领域。

生命条形码联盟 (CBOL) 提出了各种工作组来识别通用条形码基因。生命数据条形码系统（BOLD SYSTEM）的引物数据库可用于搜索已发表的引物信息。

研究人员还可以使用Primer3、QPRIMER、UniPrime、Prima-clade、Amplicon program, Primer Hunter, Greene SCPrimer 和ecoPrimer etc等软件来设计特定引物。

用于识别动物的条形码

COI基因是高度保守的线粒体基因，编码将分子氧还原成水的呼吸电子传递链蛋白，存在于所有需氧生物体内。线粒体基因比核基因更受青睐，因为线粒体基因通常是单倍体，缺乏内含子，重组有限。线粒体以二分裂方式繁殖，不存在有性重组，因此线粒体基因较少受到插入、缺失或其他大规模重排的影响，这些重排会在序列中引入更模糊的变异。线粒体基因组的进化速度高于核基因组。因此，线粒体基因组序列在区分或区分近亲物种方面更具参考价值。到目前为止，COI基因已被用作蛾、蝴蝶、跳虫、甲虫、蝙蝠、蜘蛛、黄蜂、蚂蚁、鱼、爬行动物、鸟类、鸡、麝、果蝇和甲壳类幼虫的条形码基因。

一些灵长类分类学家建议在灵长类物种划分中使用ND5（编码NADH的线粒体基因：泛醌氧化还原酶核心亚基5）和COII作为条形码，并认为这两个基因比COI更适合作为标记，因为它们的条形码差距更明显。

用于识别植物的条形码

在植物物种识别方面，条形码基因的选择仍然存在很大争议。植物线粒体基因组的突变率（核苷酸替换）很低，这限制了COI作为通用植物条形码的应用。植物分类学家花费了大量时间，找到了叶绿体基因组作为线粒体基因组的替代基因。2009 年，CBOL植物工作组提出了七种潜在的条形码，如 rbcL, matK, psbA-trnH,rpoC1,rpoB, atpF-atpH和psbK-psbI。核基因ITS和所有叶绿体条形码都已在植物物种中得到证实。比较而言，与rbcL结合的matK的600-800碱基对区域结果最令人满意，并被指定为核心条形码基因，而 psbA-trnH 则可作为其他植物物种的良好标记，并被确定为重要的补充标记，但目前还没有一种标记可用于识别所有植物物种。

用于识别原生生物的条形码

CBOL已启动原生生物工作组 (ProWG)，以确定所有原生生物谱系的条形码区域并建立参考DNA条形码库。CBOL ProWG为原生生物引入了两步流程：第一，用于初步鉴定的通用预条形码；第二，应用群体特定条形码进行种水平识别。18S rRNA基因的高变V4区被提议作为通用的真核生物预条形码，而类群特定条形码则为每个重要的原生生物谱系单独定义。到目前为止，ITS、COI、rbcL、18S rRNA基因、28S rRNA基因区域已被提议作为原生生物DNA条形码。ITS是真菌的通用条形码，对纤毛虫、甲藻类和卵菌也有很强的区分能力。线粒体 COI 是动物的通用条形码，也是其他生物的默认条形码，在原生生物中也得到了积极的验证。18S 核糖体RNA基因的高变区V4和V9是了解硅藻、甲藻和纤毛虫多样性和系统发育关系的有前途的条形码。rRNA基因大亚基 5′ 端的D1-D2和/或D2-D3区域可作为许多原生生物谱系（如硅藻、纤毛虫和甲藻）的潜在条形码。一些群体特异性条形码（如 rbcL 和剪接前导RNA基因）也分别用于光合原生生物和锥虫。

目前正在开发用于动物、植物和真菌的大型 DNA 条形码公共参考库，但还没有用于纤毛虫物种鉴定的通用条形码。用于纤毛虫识别的条形码有：（1）线粒体细胞色素c氧化酶亚基I基因（COI基因）；（2） 小亚基（SSU）rRNA的高变区，如V4和V9区等；（3） ITS区；（4） rRNA基因大亚基（LSU）的D1-D2区和（5）组蛋白H4。

上述表格中小写字母表示添加到基因组序列中以促进PCR的核苷酸；D=A/G/T，Y=C/T，R=A/G，W=A/T，M=A/C，B=C/G/T，V=A/C/G，H=A/C/T，K=G/T，N=A/G/C/T；
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参考文献Antil S, Abraham J S, Sripoorna S, et al. DNA barcoding, an effective tool for species identification: a review[J]. Molecular biology reports, 2023, 50(1): 761-775.