用于物种识别的DNA条形码常用引物（微生物篇）

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。

用于识别真菌的条形码

通过形态学方法鉴定真菌通常很困难，因为它们只是偶尔显示出适合鉴定的形态特征。DNA条形码等分子工具是评估真菌多样性的最佳方法。核糖体RNA基因大亚基的ITS、D1-D2区、RNA 聚合酶 II 大亚基的RPB1和RPB2、γ-肌动蛋白 (ACT)、β-微管蛋白 II (TUB2)、翻译延伸因子 1-α (TEF/α)、DNA 拓扑异构酶 I (TOPI)、磷酸甘油酸激酶 (PKG) 被用作鉴定真菌物种的条形码。COI在少数相关物种组中具有更高的分辨率，如Penicillium和Entoloma sarcopum，但在其他组中可能不会给出令人满意的结果。Schoch和他的团队提出了ITS作为识别真菌的通用条形码。真菌ITS区的长度约为600bp，有两个可变间隔区ITS-1和ITS-2，被高度保守的5.8S rRNA基因中断。将ITS用作条形码的另一个重要好处是，每个单倍体基因组通常包含核糖体rRNA基因簇（包括ITS）的几个串联重复拷贝，因此即使从少量生物材料中也能扩增出ITS。Stielow等人评估了LSU的D1-D2区、β-微管蛋白II（TUB2）、γ-肌动蛋白（ACT）、翻译延伸因子1-α（TEF/α）、RNA 聚合酶 II 的第二大亚基 (RPB2)、DNA拓扑异构酶I（TOPI）、磷酸甘油酸激酶（PKG）、假定蛋白LNS2作为替代DNA条形码的潜力。在这些基因中，由于存在大量的种内和种间变异，TEF/α具有作为次级DNA条形码的潜力，而TOPI和PKG对phylum Ascomycota显示出高分辨率，TOPI和LNS2对subphylum Pucciniomycotina表现出高分辨率。

用于识别古菌的条形码

16S rRNA基因已被广泛用作评估古菌多样性的条形码。16S rRNA 基因的灵敏度不足以区分亲缘关系密切的微生物，特别是在种水平上。在一项研究中，存在于古菌和真核细胞质中的2型伴侣蛋白或热小体（例如TCP-1环复合物/含TCP-1的伴侣蛋白）被提出作为16S rRNA基因的潜在互补条形码，以评估古菌的多样性，因为它比16S rRNA基因具有更大的条形码间隙，并产生更多的OTU。

用于识别细菌的条形码

16S rRNA基因是一种通用标记，因为它在所有细菌物种中都高度保守。16S rRNA基因组的长度为1600个碱基对，包含V1-V9的九个高变区。更保守的区域对于识别更高级别的分类群很有价值，而进化更快的区域可以帮助识别属或种。16S rRNA基因V2-V3区对低等级分类群（种、属）的识别分辨率较高。细菌的多样性也可以通过使用COI、rpoB、cpn60（编码伴侣蛋白）、tuf（延伸因子）、RIF（复制启动因子）和gnd（葡萄糖酸-6-磷酸脱氢酶）基因作为条形码来评估。这些基因比常用的16S rRNA基因有几个好处，即它们经常在细菌基因组中以单拷贝存在，并且由于密码子简并而产生沉默突变，从而提高了物种分辨率。其中cpn60给出了更好的结果，可以作为评估细菌多样性的可能替代品，cpn60是唯一可以用“通用”PCR引物处理的靶标，并且有一个精心策划的序列数据库cpnDB可用。对于亲缘关系密切的物种，cpn60基因比16S rRNA基因具有更强的鉴别能力，cpn60'通用靶标'（universal target， UT）的统一大小和序列变异性使序列比较和其他生物信息学任务更容易进行。

病毒是地球上最丰富的生命形式（大约比细胞总数高10-12倍）。到目前为止，还没有用于检测病毒的标准化条形码片段。

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.