朱學(xué)泰 景雪梅

（西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 甘肅蘭州 730070）

生物標(biāo)本是將生物的局部或整體加工整理后保持其形狀和特征，用于學(xué)科教學(xué)、科學(xué)研究及陳列觀摩的實(shí)物［1］。它是人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然的歷史見(jiàn)證，蘊(yùn)含著與生物有關(guān)的大量信息，是人們進(jìn)行生物物種鑒別的主要依據(jù)，也是研究物種分布和系統(tǒng)發(fā)育的實(shí)物證據(jù)材料。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，生物標(biāo)本作為專(zhuān)業(yè)的教具，起著訓(xùn)練專(zhuān)業(yè)能力、提高實(shí)踐能力、培養(yǎng)科研能力的重要作用［2］。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)生物標(biāo)本的研究?jī)?nèi)容已經(jīng)不局限于形態(tài)特征，標(biāo)本的特定遺傳標(biāo)記信息（例如特定的DNA序列）已經(jīng)成為物種分子鑒定和系統(tǒng)發(fā)育學(xué)分析的重要內(nèi)容。

目前很多生物學(xué)家在對(duì)生物標(biāo)本進(jìn)行研究的過(guò)程中，都會(huì)獲得相應(yīng)標(biāo)本的遺傳信息，這些遺傳信息的公布方式主要是上傳至某個(gè)基因序列庫(kù)（例如GenBank），從而獲得一個(gè)相應(yīng)的登錄號(hào)，然后將這些登錄號(hào)在科研成果（如科研論文）中呈現(xiàn)。所以普遍存在著標(biāo)本與其已有的遺傳標(biāo)記信息相分離的現(xiàn)象，標(biāo)本使用者若想獲得該標(biāo)本已有的遺傳標(biāo)記信息，主要通過(guò)以下幾種方法：①通過(guò)查找引用該標(biāo)本的文獻(xiàn)，根據(jù)其館藏號(hào)獲得其特定遺傳標(biāo)記信息的登錄號(hào)，去相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)下載后使用；②遺傳標(biāo)記信息未上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)中時(shí)，使用者只能自己重新測(cè)序，這不僅破壞了生物標(biāo)本，還造成了研究工作的重復(fù)和浪費(fèi)；③某些標(biāo)本館將遺傳標(biāo)記信息（例如DNA序列）打印后附于生物標(biāo)本上，但打印出的DNA序列冗長(zhǎng)，被使用時(shí)需要逐個(gè)字母輸入計(jì)算機(jī)使用，使用很不方便，且在輸入過(guò)程中極易發(fā)生錯(cuò)誤，最終導(dǎo)致遺傳信息分析結(jié)果錯(cuò)誤。因此標(biāo)本的使用者在得到生物標(biāo)本的同時(shí)，若能獲得該標(biāo)本已有的特定遺傳標(biāo)記信息，則對(duì)于該生物標(biāo)本的使用將會(huì)更加準(zhǔn)確和高效。

本方法利用二維碼技術(shù)，將生物標(biāo)本的遺傳標(biāo)記信息（核酸序列、氨基酸系列等）轉(zhuǎn)化成為二維碼圖片，將該二維碼圖片打印后附于標(biāo)本的標(biāo)簽、記錄等處。使用者在借閱標(biāo)本時(shí)，只要使用手機(jī)等具備二維碼掃描功能的設(shè)備，就能掃描獲得該標(biāo)本的遺傳信息，用于生物學(xué)分析。

1 基本原理

二維碼是按一定規(guī)律將特定的幾何圖形在平面（二維方向上）分布為黑白相間的矩形方陣，是用于記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的條碼技術(shù)，具有儲(chǔ)存量大、抗損性強(qiáng)、成本便宜等特性［3］。生物標(biāo)本的遺傳標(biāo)記信息主要是核苷酸序列和氨基酸序列，都是以英文字母的排列順序體現(xiàn)遺傳信息，可被轉(zhuǎn)化成為二維碼圖片，產(chǎn)生的二維碼圖片被掃描后又會(huì)以字母的形式呈現(xiàn)。

2 生物遺傳信息與二維碼的轉(zhuǎn)換

現(xiàn)行二維碼生成器較多，均可將攜帶生物遺傳信息的核酸或蛋白質(zhì)序列轉(zhuǎn)化為二維碼，其中“草料網(wǎng)”二維碼生成器尤其適合較長(zhǎng)的DNA序列［4］。ITS序列是目前在生物學(xué)物種分子鑒定和系統(tǒng)發(fā)育學(xué)研究中最常用的分子標(biāo)記之一［5-6］，本文以一份大型真菌標(biāo)本的ITS序列為例，使用“草料網(wǎng)”二維碼生成器和手機(jī)二維碼掃描工具，介紹DNA序列信息與二維碼的轉(zhuǎn)換方法。

2.1 序列來(lái)源 ITS序列來(lái)源為中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所隱花植物標(biāo)本館一份厚瓤牛肝菌Hourangia cheoi標(biāo)本，館藏號(hào)為HKAS 56182，該序列的GenBank登錄號(hào)為 KP136995，序列如下：GGATCATTATCCAAACAGAACAGGAAAGGATGGCGGGTAGAGATC AGACCCAACACTACACTTTCGATTAGATTCCGATTAGAAGACTTTG AAAGGAATTGAAAGAAATGGAATGGGAAAGACTTTGCCTCCTTGAT TTTCCTATTCATACTCACACCTGTGCACCTTTTGTAGATCCCTCTTGA AAGAGAGGGTATCTATGTCTTCATCATATCACACACAATGTATGGC CAGAATGTTAATAATAAAATACAACTTTCAGCAACGGATCTCTTGG CTCTCGCATCGATGAAGAACGCAGCGAATTGCGATAAGTAATGTGA ATTGCAGATTTCCAGTGAATCATCGAATCTTTGAACGCATCTTGCGC TCCTTGGTATTCCGAGGAGCATGCCTGTTTGAGTGTCATTAAATCAT CAACCGTCCTCTTTGTTTCAAGGAGGGACGGATTGGACTTGGGGGTT GCTGGCAGCAATGTCAGCTCTCCTTAAATGTATTAGCGATCGAGTTG GCTAGTCTTTCGGCATGCACGGCTTCGGACGTGATAAATATTTAGAT CGTCCTGGCTGGAGCGTCAATTCCTAGACTGTCCAAGTTAGATAGCT TCTAACCAGATCGATGGATAAAGTCTCGTCACTATGTGGGTCTATGG AGCTTAGTTACTAGACAGAGTCGAACACAAGCAAGATAGATCGCTC GAGATGAAAACTAGATCCAGATTTGATTTCTATCAAGTGAAATGAA AATGAAAACGAATGAGGAAAGACAAGCAAGAGCTTGGAGGACAGT GTCTGGTGGAAGTGGGTTCATGGAGCTTAGCTACTAGGCAGTCATT AGGTTGGCTGGCGAAGACGAGCGAGATGAACACATAAAGACCAAG GATGCTTGATCTCTTTCTTTCTATCTTTGTTTGATTTG

2.2 操作方法

1）瀏覽器搜索"草料網(wǎng)二維碼生成器"，點(diǎn)擊進(jìn)入工作頁(yè)面。

圖1 “草料二維碼”工作界面

2）復(fù)制上述序列，粘貼于在線二維碼生成器的文本空白欄處（圖2）。

圖2 序列轉(zhuǎn)換二維碼工作界面

3）點(diǎn)擊"生成活碼"，系統(tǒng)自動(dòng)生成該ITS序列的二維碼（圖3）。

圖3 序列二維碼

4）打印二維碼，附著于生物標(biāo)本的標(biāo)簽等處。

5）使用者通過(guò)二維碼掃描設(shè)備，掃描該二維碼后，可迅速獲得該標(biāo)本的ITS序列。

圖4 掃描二維碼后得到原序列界面

3 討論

將生物標(biāo)本的遺傳標(biāo)記信息轉(zhuǎn)化成二維碼，將有如下優(yōu)勢(shì)：①實(shí)現(xiàn)有效的信息共享。使用者在得到標(biāo)本的同時(shí)，就能通過(guò)掃描二維碼迅速獲得其遺傳標(biāo)記信息，避免查找文章、查找數(shù)據(jù)庫(kù)登錄號(hào)等繁冗的步驟，提高工作效率；②保證標(biāo)本完整性，節(jié)約科研成本。研究者在獲得標(biāo)本的遺傳標(biāo)記信息后，很容易將其轉(zhuǎn)化為二維碼附在標(biāo)本之上，后續(xù)使用者就不必再次在標(biāo)本上取材料并進(jìn)行重復(fù)的測(cè)序工作。③避免遺傳信息分析時(shí)的序列輸入錯(cuò)誤。對(duì)二維碼進(jìn)行掃描可獲得該遺傳信息的完整序列，可避免在人工輸入打印出的冗長(zhǎng)序列時(shí)發(fā)生的錯(cuò)誤。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境科學(xué)、資源管理和生物技術(shù)等行業(yè)均要求生物學(xué)家能夠快速、準(zhǔn)確而全面地提供某些生物標(biāo)本的相關(guān)生物信息，生物遺傳信息以二維碼的形式附于生物標(biāo)本上，將會(huì)給生物學(xué)家?guī)?lái)很大的便利，使生物標(biāo)本的使用效率大為提高。