Отсутствие надежных растительных элементов во многих группах растений создает потребность в альтернативном источнике надежных и устойчивых признаков. Эта необходимость привела к изучению анатомических особенностей (внутренней формы и структуры органов растений), особенно органов растительного происхождения.
Хромосомы (количество, структура и привычка хромосом) были следующими которые, как сообщается, являются наиболее полезными для диагностики на конкретном уровне в силу их тесной связи с репродуктивными факторами. Фитохимические (или "растительные") признаки (например, фенольные кислоты) также оказались полезными для дифференциации растений на всех уровнях таксономической иерархии. Хайдер рассмотрел эти методы и привел примеры их использования для идентификации видов растений.
Традиционные методы идентификации могут сильно варьироваться между особями одного и того же вида и часто слишком пластичны, чтобы использоваться для идентификации на уровне вида, не всегда информативны и различаются в зависимости от возраста развития растения. Поэтому они не всегда точны и надежны. Поэтому использование молекулярных подходов для идентификации видов растений является наиболее привлекательной стратегией.
Разработка различных молекулярных методов получения молекулярных маркеров позволила точно идентифицировать виды растений. Эти методы либо используют различия на уровне ДНК (дактилоскопирование или секвенирование ДНК), либо белков, кодируемых ими, и они различаются по лабораторным требованиям, стоимости, уровню обнаруживаемых изменений и видовой специфичности. Поэтому выбор метода, который будет применяться для идентификации видов растений, зависит от изучаемой группы растений, требуемого уровня точности, имеющихся средств, опыта и стоимости. Для получения более точных результатов эти методы могут использоваться как самостоятельно, так и в сочетании друг с другом.
Методы молекулярных маркеров основаны на анализе либо белков, либо ДНК. Молекулярные методы на основе ДНК, которые могут быть использованы для идентификации растений, были сгруппированы в две группы. В первую группу вошли мультилокусовые системы дактилоскопирования ДНК. Вторая группа, представлявшая собой одиночные или олиголокусовые системы отпечатков пальцев ДНК, основанные либо на простом последовательном повторно-ПЦР анализе, либо на секвенировании ДНК и ядерных рДНК, однонуклеотидных полиморфизмах, расщепленных полиморфных последовательностях, и баркодировании ДНК.
Также представили в своем обзоре базовое описание различных молекулярных методов, которые могут могут быть использованы для анализа молекулярного разнообразия и дактилоскопирования ДНК видов растений. Хайдер описал все ранее упомянутые методы на основе ДНК и привел примеры исследований, в которых они использовались для идентификации видов растений. Карихалу представил подробности о полиморфизме ДНК растений и классических и более современных методах молекулярных маркеров, которые используются для идентификации растений.
Автор также проиллюстрировал преимущества и ограничения каждого метода, а также привел некоторые недавние примеры их применения в идентификации растений. Хайдер и Уилкинсон разработали набор универсальных праймеров для ДНК хлоропластов, которые могут быть полезны для идентификации видов цветковых растений. Хайдером была оценена полезность пиросеквенирования (метод секвенирования ДНК, основанный на принципе "секвенирования синтезом") для крупномасштабной идентификации видов растений (травы как модели).
В 2003 году Пол Эберт, исследователь из Университета Гельфа в Онтарио, Канада, предложил "штрих-кодирование ДНК" в качестве способа идентификации видов с помощью коротких ортологичных последовательностей ДНК, известных как "штрих-коды ДНК". За принципом базовой таксономической практики ассоциирования названия с конкретной справочной коллекцией в сочетании с функциональным пониманием концепций видов следует штрих-кодирование ДНК.
Был проведен обзор процесса отбора и переопределения штрих-кодов для растений, и была обсуждена оценка факторов, влияющих на дискриминационную силу подхода с использованием штрих-кодов ДНК на ранних этапах его применения.
Были также добавлены мнения и рекомендации авторов. Для систематических исследований растительных молекул на уровне видов за последнее десятилетие были разработаны, испытаны и использованы четыре штрихкода ДНК растений - rbcL, matK, trnH-psbA и ITS2 - для решения основных вопросов систематики, экологии, эволюционной биологии и сохранения, включая сборку сообществ, сети взаимодействия видов, таксономические открытия и оценку приоритетных областей для охраны окружающей среды.
Судебно-медицинские эксперты широко применяют методы идентификации видов с использованием штрих-кодов ДНК в качестве эффективного молекулярного инструмента для отслеживания фальсификаций пищевых продуктов и растительных добавок, а также для анализа проб, взятых из предполагаемых случаев преступлений против дикой природы.
Белл и др. составили справочную библиотеку последовательностей rbcL и обученные базы данных для использования с алгоритмами классификатора с целью улучшения идентификации растений. Наряду с существующим биоинформационным трубопроводом и справочной библиотекой, авторы использовали эту справочную библиотеку для идентификации видов в искусственной смеси из девяти видов пыльцы. Ботаническое общество Америки считает, что разработка баз данных rbcL и ITS2 означает, что метабатаркодирование ДНК, которое включает следующее поколение последовательностей штрих-кодов ДНК для одновременного обнаружения нескольких видов в сложных образцах, может использоваться для более быстрой и точной идентификации растений, чем когда-либо ранее.
Выводы
В результате деятельности человека беспрецедентными темпами происходит утрата глобального биоразнообразия, и для предотвращения этой тенденции сейчас необходимо принять соответствующие решения. Если лица, принимающие решения, не знают, что находится под охраной, как они решат, где создавать охраняемые районы?
Если регулирующие органы не могут отличить вредные инвазивные виды от местных, как они могут идентифицировать их и бороться с ними? Если развивающиеся страны не знают о биологическом разнообразии, которое используется, как они могут гарантировать, что они извлекут выгоду из использования своего биологического разнообразия? Для эффективного принятия решений по сохранению и устойчивому использованию биологического разнообразия необходимо базовое понимание компонентов биоразнообразия.
Имеется сокровище сравнительных данных, которые могут быть использованы для решения таксономических проблем растений. В любом конкретном случае, объем и различные виды данных, которые потенциально могут быть использованы, почти непреодолимы. Перед успешным таксономом стоит задача тщательно подобрать данные и собрать их в достаточном количестве, чтобы прояснить взаимосвязь между таксонами.
При решении любой таксономической проблемы первостепенное значение имеет то, как проводить выборку. Другая проблема заключается в том, как измерить собранные данные. Это связано с характером рассматриваемых таксономических вопросов. После сбора и измерения данных, последние должны быть синтезированы в некотором числовом и/или графическом виде, чтобы можно было определить взаимосвязи.
