مجله زیست شناسی ایران
مروری بر کارایی خط شناسه‌گذاری دیانای در طبقه بندی حشرات
نویسندگان
دانشگاه کردستان
چکیده
چکیده
علی‌رغم محدودیت‌های طبقه‌بندی معمول و سنتی باعث شده که هنوز تعداد زیادی از بندپایان و مخصوصا حشرات شناسایی نشوند اما از زمان لینه تا کنون (250 سال پیش) بررسی تنوع زیستی، توصیف، نامگذاری و طبقه‌بندی جاندارانی همچون حشرات با تاکید بر صفات و ویژگی‌های ریخت‌شناختی و رفتاری موجودات زنده انجام گرفته است در سال‌های اخیر خط شناسه‌گذاری دیانای ، که بر اساس تنوع توالی کوتاهی از DNA است روش جدید جایگزینی را برای شناسایی گونه‌ها ارائه نموده است. این روش نو‌آورانه، سریع، دقیق، قابل اعتماد و قابل استفاده برای طیف وسیعی از جانوران پرسلولی از جمله حشرات است. روش بارکدینگ شاخه مهمی از علوم تنوع زیستی است که خلاء موجود بین روش‌های مولکولی و سنتی را جهت شناسایی گونه‌ها پر کرده است. این روش چهارچوب مناسبی را برای شناسایی گونه‌های بسیار ناشناخته و گونه‌های مهم و گونه‌های پنهان را فراهم کرده است. به علاوه زمینه شناسایی گونه‌های مختلف حشرات را بر اساس مراحل نابالغ (شامل تخم، لارو، پوره) را که به روش‌های سنتی قابل شناسایی نیستند فراهم کرده است. با تمام این نکات مثبت که در استفاده از روش بارکدینگ وجود دارد اما باز این روش از برخی محدودیت‌ها رنج می‌برد. مسائلی مانند گونه‌زائی، هیبریداسیون و آلوده بودن بیش از حد حشرات به گونه‌های همزیست همچون باکتری Wolbachia. که نتایج این روش را با مشکل رو‌به‌رو می‌کند باعث ایجاد محدودیت برای این روش شود. از همه مهم‌تر میزان مورد اتکا و اعتماد بودن روش مذکور با توجه به اینکه بیش از 1 میلیون حشره شناسایی شده و هنوز میلیون‌ها گونه دیگر از آنها شناسایی نشده است زیر سوال رفته است. این حجم بالا از تنوع گونه حشرات باعث شده که حجم داده‌های بدست آمده از روش بارکدینگ نتواند پاسخگوی تنوع زیستی بسیار بالای حشرات باشد. با توجه به مطالب بیان شده به نظر می‌رسد که جهت شناسایی گونه‌ها باید از تلفیقی از روش‌های مولکولی مانند بارکدینگ و روش‌های معمول سنتی جهت شناسایی جانوران زنده مخصوصا حشرات استفاده کرد.
کلیدواژه‌ها
Ballard J. W. O. and Whitlock, M. C. 2004. The incomplete natural history of mitochondria. Molecular Ecology 13: 729-744.
Beebe, N. W., Foley, D. H., Cooper, R. D., Bryan, J. H. and Saul, A. 1996. DNA probes for the Anopheles punctulatus complex. American Journal of Tropical Medicine and Hygiene 54: 395–398.
Bergmann, T., Hadrys, H., Breves, G. and Schierwater, B., 2009. Character-based DNA barcoding: a superior tool for species classification. Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift, 122(11/12): 446-450.
Beutel, R. G. and Pohl, H. 2006. Endopterygote systematics where do we stand and what is the goal (Hexapoda, Arthropoda)? Systematic Entomology 31: 202–219.
Blaxter, M. L. 2004. The promise of a DNA taxonomy. Philosophical Transactions of theRoyal Society. B. Biological Sciences 359: 669–679.
Brower, A. V. Z. 2006. Problems with DNA barcodes for species delimitation: ‘ten species’ of Astraptes fulgerator reassessed (Lepidoptera: Hesperiidae). Systematics and Biodiversity 4: 127–132.
Cannon, P. F., Bridge, P. D. and Monte, E. 2000. Linking the past, present, and future of Colletotrichum systematics. Pp. 1-20. In: D. Prusky, S. Freeman and M.B. Dickman (eds.). Colletotrichum: Host Specificity, Pathology, and Host Pathogen Interaction. American Phytopathological Society Press, St. Paul, Minnesota, USA.
Catts, E. P. and Haskell, N. H. 1990. Entomology and Death: A Procedural Guide. Joyce’s Print Shop, Clemson, SC.
Cywinska, A., Hunter, F. F. and Hebert, P. D. N.. 2006. Identifying Canadian mosquito species through DNA barcodes. Medical and Veterinary Entomology 20: 413–424.
Ekrem, T., Willassen, E. and Stur, E. 2007. A comprehensive DNA sequence library is essential for identification with DNA barcodes. Molecular Phylogenetics and Evolution 43: 530–542.
Fanello, C., Santolamazza, F. and della Torre, A. 2002. Simultaneous identification of species and molecular forms of the Anopheles gambiae complex by PCR-RFLP. Medical and Veterinary Entomology 16: 461–464.
Floyd, R. M., Wilson, J. J. and Hebert, P. D. 2009. DNA barcodes and insect biodiversity. Insect Biodiversity: Science and Society, 417-431.
Foley, D. H., Wilkerson, R. C., Cooper, R. D., Volovsek, M. E. and Bryan, J. H. 2007. A molecular phylogeny of Anopheles annulipes (Diptera: Culicidae) sensu lato: the most species-rich anopheline complex. Molecular Phylogenetics and Evolution 43: 283–297.
Giangrande, A. 2003. Biodiversity, conservation, and the ‘taxonomic impediment. Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems 13: 451–459.
Green, C. A., Munstermann, L. E., Tan, S. G., Panyim, S. and Baimai, V. 1992. Population genetic evidence for species- A, species-B, species-C and species-D of the Anopheles dirus complex in Thailand and enzyme electromorphs for their identification. Medical and Veterinary Entomology 6: 29–36.
Grimaldi, D. A. and Engel, M. S. 2005. Evolution of the Insects. Cambridge University Press, Cambridge.
Grissell, E. E. 1999. Hymenopteran biodiversity: some alien notions. American Entomologist 45: 235–244.
Hajibabaei, M., Janzen, D. H., Burns, J. M., Hallwachs, W. and Hebert, P. D. N. 2006. DNA barcodes distinguish species of tropical Lepidoptera. Proceedings of the National Academy Sciences of the United States of America 103: 968-971.
Hebert, P. D. N., Cywinska, A., Ball, Sh. L. and DeWaard, J. R. 2003a. Biological identifications through DNA barcodes. Proceedings of the Royal Society of London B 270: 313-321.
Hebert, P. D. N., Penton, E. H., Burns, J. M., Janzen, D. H., Hallwachs, W. 2004a. Ten species in one: DNA barcoding reveals cryptic species in the neotropical skipper butterfly Astraptes fulgerator. Proceedings of the National Academy Sciences of the United States of America 101: 14812-14817.
Hebert, P. D. N., Ratnasingham, S. and DeWaard, J. R. 2003b. Barcoding animal life: cytochrome c oxidase subunit I divergences among closely related species. Proceedings of the Royal society of London series B-(Biological Sciences), 270: 96-99 .
Hebert, P. D. N., Stoeckle, M. Y., Zemlak, T. S., and Francis, C. M. 2004b. Identification of Birds through DNA Barcodes. Plos Biology 10: 312.
Janzen, D. H., Hajibabaei, M., Burns, J. M., Hallwachs, W., Remigio, E. and Hebert, P. D. N. 2005. Wedding biodiversity inventory of a large and complex Lepidoptera fauna with DNA barcoding. Philosophical Transactions of the Royal Society. B. Biological Sciences 360: 1835–1845.
Kent, R. J., West, A. J. and Norris, D. E. 2004. Molecular differentiation of colonized human malaria vectors by 28S ribosomalDNApolymorphisms. American Journal of Tropical Medicine and Hygiene 71: 514–517.
Khuroo, A. A., Rashid, I., Reshi, Z., Dar, G. H., and Wafai, B. A. 2007. The alien flora of Kashmir Himalaya. Biolgical Invasions 9(3): 269-292.
Kress, W. J., Wurdack, K. J., Zimmer, E. A. , Weight, L. A. and Janzen, D. H. 2005. Use of DNA barcodes to identify flowering plants. Proceedings of the National Academy Sciences of the United States of America 102: 8369-8374.
Kumar, N. P., Rajavel, A. R., Natarajan, R. and Jambulingam, P. 2007. DNA barcodes can distinguish species of Indian mosquitoes (Diptera: Culicidae). Journal of Medical Entomology 44: 1–7.
Malgorn, Y. and Coquoz, R. 1999. DNA typing for identification of some species of Calliphoridae.An interest in forensic entomology. Forensic Science International 102: 111–119.
Mallet, J. and Willmott, K. 2003. Taxonomy: renaissance or Tower of Babel?. Trends in Ecology and Evolution 18: 57–59.
Meusnier, I., Singer, G. A. C., Landry, J., Hickey, D. A., Hebert, P. D. N., and Hajibabaei, M. 2008. A universal DNA mini-barcode for biodiversity. Bio Med Central Genomics 9:. 214.
Michel, A. P., Guelbeogo, W. M., Grushko, O. Schemerhorn,, B. J., Kern, M., Willard, M. B., Sagnon, N., Costantini, C. and Besansky, N. J. 2005. Molecular differentiation between chromosomally defined incipient species of Anopheles funestus. Insect Molecular Biology 14: 375–387.
Monaghan, M. T., Balke, M., Gregory, T. R. and Vogler, A. P. 2005. DNA-based species delineation in tropical beetles using mitochondrial and nuclear markers. Philosophical Transactions of the Royal Society. B. Biological Sciences 360: 1925–1933.
Monaghan, M. T., Balke, M., Pons, J. and Volger, A. P. 2006. Beyond barcodes: complex DNA taxonomy of a South Pacific Island radiation. Proceedings of the royal society of London, series B: Biological Sciences 273: 887-893.
Moore, W. S. 1995. Inferring phylogenies from mtDNA variationmitochondrial- gene trees versus nuclear-gene trees. Evolution 49: 718-726.
Nei, M., Maruyama, T. and Chakraborty, R. 1975. The bottleneck effect and genetic variability in populations. Evolution 29: 1–10.
Nelson, L. A., Wallman, J. F. and Dowton, M. 2007. Using COI barcodes to identify forensically and medically important blowflies. Medical and Veterinary Entomology 21: 44–52.
Pfenninger, M., Nowak, C., Kley, C., Steinke, D. and Streit, B. 2007. Utility of DNA taxonomy and barcoding for the inference of larval community structure inmorphologically cryptic Chironomus (Diptera) species. Molecular Ecology 16: 1957–1968.
Ratnasingham, S., and Hebert, P. D. N. 2007. BOLD: the Barcode of Life Data System (www.barcodinglife.org). Molecular Ecology Notes 7: 355-364.
Savolainen, V., Cowan, R. S., Vogler, A. P., Roderick, G. K. and Lane, R. 2005. Towards writing the encyclopedia of life: an introduction to DNA barcoding. Philosophical Transactions of the Royal Society. B. Biological Sciences 360: 1805–1811.
Scheffer, S. J., Lewis, M. L. and Joshi, R. C. 2006. DNA barcoding applied to invasive leafminers (Diptera: Agromyzidae) in the Philippines. Annals of the Entomological Society of America 99: 204–210.
Scoble, M. J. 1992. Lepidoptera: Form, Function, and Diversity. Oxford University Press, Oxford.
Shepard, B., Samsudin, M., and Braun, A. R. 1998. Seasonal incidence of Liriomyza huidobrensis (Diptera : Agromyzidae) and its parasitoids on vegetables in Indonesia. International Journal of Pest Management 44: 43–47.
Sheth, B. P. and Thaker, V. S., 2017. DNA barcoding and traditional taxonomy. An integrated approach for biodiversity conservation. Genome 60(7):618-628.
Smith, K. G. V. 1986. Manual of Forensic Entomology. British Museum (Natural History), London.
Smith, M. A., Fisher, B. L., and Hebert, P. D. N. 2005."DNA barcoding for effective biodiversity assessment of a hyperdiverse ar thropod group: the ants of Madagascar. Philosophical Transactions of the Royal Society-Biological Sciences 360 (2005): 1825-1834.
Smith, M. A., Woodley, N. E., Janzen, D. H., Hallwachs, W. and Hebert, P. D. N. 2006. DNA barcodes reveal cryptic hostspecificity within the presumed polyphagous members of a genus of parasitoid flies (Diptera: Tachinidae). Proceedings of the National Academy of Sciences USA 103: 3657–3662.
Sperling, F. A., Anderson, G. S. and Hickey, D. A. 1994. A DNA-based approach to the identification of insect species used for postmortem interval estimation. Journal of Forensic Sciences 39: 418–427.
Stoeckle, M. 2003. Taxonomy, DNA, and Bar Code of Life. Biological Sciences 53(9): 2-3.
Stork, N. E. 2018. How many species of insects and other Terrestrial arthropods are there on earth?. The Annual Review of Entomology 63:31–45
Tautz, D., Arctander, P., Minelli , A., Thomas, R. H., and Vogler, A. P. 2003. A plea for DNA taxonomy. Trends in Ecology and Evolution 18: 70–74.
Vincent, S., Vian, J. M. and Carlotti, M. P. 2000. Partial sequencing of the cytochrome oxydase b subunit gene I: a tool for the identification of European species of blow flies for postmortem interval estimation. Journal of Forensic Sciences 45: 820–823.
Wallman, J. F. and Donnellan, S. C. 2001. The utility of mitochondrial DNA sequences for the identification of forensically important blowflies (Diptera: Calliphoridae) in southeastern Australia. Forensic Science International 120: 60–67.
Wells, J. D. and Sperling, F. A. 2001. DNA-based identification of forensically important Chrysomyinae (Diptera: Calliphoridae). Forensic Science International 120:110–115.
Wells, J. D., Pape, T. and Sperling, F. A. 2001. DNA-based identification and molecular systematics of forensically important Sarcophagidae (Diptera). Journal of Forensic Sciences 46: 1098–1102.
Wilson, E. O. 1988. The current state of biological diversity. Pp. 3-18. In: Wilson EO, Peter FM (eds) Biodiversity. National Academy Press, Washington.
Wilson, E. O. 2003. The encyclopedia of life. Trends in Ecology and Evolution 18: 77–80.
Witt, J. D. S., Threloff, D. L. and Hebert, P. D. N. 2006. DNA barcoding reveals extraordinary cryptic diversity in an amphipod genus: implications for desert spring conservation. Molecular Ecology 15: 3073-3082.
Yassin, A., Capy, P., Madi-Ravazzi, L., Ogereau, D. and David, J. R. 2008. DNA barcode discovers two cryptic species and two geographical radiations in the invasive drosophilid Zaprionus indianus. Molecular Ecology Resources 8: 491-501.
)
دوره 1، شماره 2 - شماره پیاپی 2
اسفند 1396صفحه 52-64
- تاریخ دریافت: 15 اردیبهشت 1396
- تاریخ بازنگری: 29 خرداد 1397
- تاریخ پذیرش: 29 خرداد 1397