超越 DNA 条形码:用于生态学与进化研究中带条形码凭证标本恢复与整理的开源工作流程

root 提交于 周六, 08/08/2026 - 06:47
1. 大多数物种既未被发现,也未被命名,更不用说被纳入那些需要生物学信息(如性状测量、图像、生态信息和全基因组尺度数据)的分析之中。基于标本水平的 DNA 条形码技术可以帮助快速发现其中许多物种,但发现之后的所有工作都需要将凭证标本按推定物种加以整理。然而,现有的条形码分析流程缺乏高效的凭证标本回收技术,从而形成了条形码分析之后的瓶颈,限制了将已完成条形码测定的标本转化为生物学知识的能力。 2. 在此,我们提出了一种低成本、开源的两阶段工作流程。第一阶段通过将已完成条形码测定的标本与 DNA 提取物分离,并将其从微孔板转移至装有乙醇的玻璃小瓶中,从而保护这些标本。第二阶段则通过将基于条形码得到的分子操作分类单元(mOTU)归类结果与小瓶位置相关联,使所得凭证标本集合转化为一种可检索的实体资源,并通过新开发的开放获取机器人(SORTER)实现标本按推定物种进行人工或自动分拣。 3. 我们使用分布于 21 块 96 孔板中的 2,024 个昆虫标本对该工作流程进行了评估。对于第一阶段,DNA 分离和标本转移每块板约需 15 分钟。对于第二阶段,MOTUmapper 可在数秒内生成回收坐标,随后,隶属于 452 个推定物种的 2,024 份凭证标本可在 5 天内通过人工方式回收,或借助 SORTER 在 5 小时内完成回收。在这两个阶段中,标本身份始终与条形码序列、元数据及存储位置保持关联。 4. 凭证标本是生物学中的“罗塞塔石碑”,因为它们将不同类型的数据连接到同一标本上。通过保护这些凭证标本并使其可检索,该工作流程将条形码项目从一次性的分子调查转变为可重复利用的生态学与进化研究资源。

1. 大多数物种既未被发现,也未被命名,更不用说被纳入那些需要生物学信息(如性状测量、图像、生态信息和全基因组尺度数据)的分析之中了。基于标本水平的 DNA 条形码技术有助于快速发现其中许多物种,但发现之后的所有工作都要求将凭证标本按推定物种进行整理。然而,现有的条形码工作流程缺乏高效的凭证标本回收技术,从而造成了条形码分析后的瓶颈,限制了将已完成条形码鉴定的标本转化为生物学知识的能力。

2. 本文提出了一种低成本、开源的两阶段工作流程。第一阶段通过将已完成条形码分析的标本与 DNA 提取物分离,并将其从微孔板转移至装有乙醇的玻璃小瓶中,从而保护这些标本。第二阶段则通过将基于条形码的分子操作分类单元(mOTU)划分结果与小瓶位置相链接,并借助新开发的开放获取机器人(SORTER)使标本能够手动或自动地按推定物种进行分拣,从而将所得的凭证标本收藏转化为一种可检索的实体资源。

3. 我们使用分布于 21 块 96 孔板中的 2,024 份昆虫标本对该工作流程进行了评估。对于第一阶段,DNA 分离和标本转移每块板约需 15 分钟。对于第二阶段,MOTUmapper 可在几秒钟内生成回收坐标,随后,隶属于 452 个推定物种的 2,024 份凭证标本可通过人工在 5 天内完成回收,或借助 SORTER 在 5 小时内完成回收。在这两个阶段中,标本身份始终与条形码序列、元数据和存储位置保持关联。

4. 凭证标本是生物学中的“罗塞塔石碑”,因为它们将不同类型的数据连接到同一份标本上。通过保护这些凭证标本并使其可检索,该工作流程将条形码项目从一次性的分子调查转化为可重复利用的资源,可服务于生态学与进化研究。


📄 原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.06.743289v1?rss=1

🏷️ DNA条形码 凭证标本 工作流程 昆虫分类整理 mOTU 开源自动化