利用COI基因对北京繁殖猛禽进行.doc

利用COI基因对猛禽进行物种鉴定 研究课题小组： 张泽西 觉罗雅威 辅导教师： 张 亚、李 雪 北京市西城区青少年科技馆 胡红信 北京师大二附中 该项目获得2010年第30届北京青少年科技创新大赛（Falconiformes）（Strigiformes）嘴强大呈状翼大善飞脚强而有力趾有锐利勾爪性情凶猛，捕食其他鸟类和鼠兔蛇等，或食动物腐尸 １.２　北京猛禽中心 在北京地区有两个救助野生动物的专门机构，一个是位于顺义区的北京市野生动物救护中心，另外一个是位于北京师范大学校园内的北京猛禽救助中心。北京猛禽救助中心成立于2001年12月，是由国际爱护动物基金会（IFAW）、北京师范大学和北京市林业局野生动物与自然保护区管理站共同在北京地区设置的一个动物救助项目，其目的是结合国际先进的猛禽救助技术与经验，通过科学的救助方法，为北京及周边地区受伤、生病、迷途以及在执法过程中罚没的猛禽提供治疗、护理和康复训练，并在适宜的野外栖息地及时放飞已康复的猛禽。截止到2009年底，该中心已经接收并救治了近三千只猛禽，其中一半以上成功地返回了大自然。 １.３　研究背景 2008年秋季，在班主任老师的带领下，我们参观了北京猛禽救助中心。参观时，我们发现在这里接受治疗的猛禽种类繁多，形态各异。据救助中心的工作人员介绍，在猛禽救助的过程中，准确判断伤病物种的种类，并有针对性地实施救助是成功救助猛禽的先决条件。但由于很多猛禽形态变化很大，同一种类在不同季节、不同年龄存在显著差异，因此难于从形态上鉴定种类，这为猛禽的保护和救助工作带来了难题。尤其是每年夏季北京猛禽救助中心所接收的猛禽有很多是幼鸟，更难于从外形上准确判断种类，即使是专家也难于辨认。例如，2008年6月25日，北京猛禽救助中心的工作人员一只猛禽幼鸟。(DNA Barcoding)以其准确、快速等优点，弥补了传统形态学鉴定物种的缺陷[5]。DNA条形码技术是通过对一个标准目的基因的DNA序列进行分析从而进行物种鉴定的技术原理与零售业中对商品进行辨认的商品条形码是一样的。2003年，加拿大圭尔夫大学的生物学家保罗·赫伯特(Paul Hebert)和他的同事在《英国皇家学会学报》上发表了一篇论文，提出用一种基因的序列作为鉴别不同物种的“条码”选中的基因是线粒体的细胞色素c氧化酶I基因(COI基因) []。[7]。目前国际上制订了一系列有关利用DNA条形码进行物种鉴定的标准，为物种鉴定提供了方便，并在许多类群的物种鉴定中得到了利用。 有关北京地区的猛禽的研究还很少，目前只有一些形态特征的描述[2-3]，尚未有采用分子生物学的技术手段进行物种鉴定方面的研究。因此，本研究尝试采用国际上最新的物种鉴定技术，测定和收集北京地区各种猛禽的COI基因序列，建立较为完整的DNA条形码数据库；然后根据Genbank中Blast软件的原理，设计针对北京地区猛禽识别的序列比对程序，以期为北京猛禽的救助和保护过程中物种鉴定提供一种可行途径。此外，我们尝试利用不同物种在COI基因上的差异大小，对北京各种猛禽之间的亲缘关系进行了初步探讨。 2 研究目的 2．1 通过查阅资料和请教专家，了解北京地区猛禽的种类组成、分布及生存状况； 2．2 通过测定和收集北京地区各种猛禽的COI基因序列，建立较为完整的DNA条形码数据库； 2．3 通过完善北京地区猛禽的基因数据库，设计一个简洁、便利的Blast分析程序，为北京猛禽提供一个准确的鉴定手段，从而为猛禽保护提供有力依据。 2．4 通过比较不同物种之间的遗传差异，探讨北京猛禽不同物种之间的亲缘关系。 3 研究方法 3.1 基本资料的收集 通过查阅专著、论文及网上的资料，结合请教专家和实地考察，获得关于北京地区猛禽种类、分布、生活习性等方面的信息。同时，根据相关的研究报道，确定本研究的实验方法，设计研究方案。 3.2 研究思路 具体内容包括： 确定研究主题，请教专家，查找关于北京地区猛禽的文献资料 参观猛禽救助中心和博物馆、标本馆，开展野外考察，收集样品 通过预实验确定分子生物学实验的技术方案 在实验室内进行COI基因提取，找专业公司测序 从Genbank中查找在北京地区没有获得样品的猛禽的COI基因 建立数据库，编写Blast软件，为猛禽识别提供依据 进行物种鉴定的研究 利用基因序列的差异比较，分析各物种之间的亲缘关系 结果分析，论文撰写和修改 3.3实验材料采集及保存 从北京师范大学动植物标本馆和北京猛禽救助中心获得25种猛禽的样品。这些样品多数为血液，是猛禽中心接收时进行常规病理检查时抽取的；少数为救治过程中死亡个体或实施安乐死个体的肌肉样品以及博物馆的组织材料。实验样品送回实验室后，均置于超低温（-80°C）冰箱中保存，防止DNA降解