分子生物學(xué)興起之前,人們對自然界生物的分類(lèi)主要依靠形態(tài)學(xué)鑒定。比如對于植物,是從根、莖、葉、花、果實(shí)等方面進(jìn)行形態(tài)學(xué)描述,再根據這些形態(tài)學(xué)描述,對未知植物的物種進(jìn)行確認。但是,這些工作需要十分有經(jīng)驗的專(zhuān)業(yè)人士來(lái)完成。
分子生物學(xué)的出現,不斷改變著(zhù)這種格局。對于肉眼難以觀(guān)察的微生物等生物,從形態(tài)學(xué)上難以確認其物種,此時(shí),分子生物學(xué)就首先成為了主流的物種鑒定方式。
基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDI-TOF MS)的介入,使細菌和真菌等微生物的鑒定發(fā)生了質(zhì)的變化。不同種、亞種甚至不同區域的微生物,都有自己的蛋白生物特征。MALDI-TOF MS能夠在較寬的質(zhì)量數范圍內獲取微生物的蛋白信息,因而可以構建微生物蛋白指紋圖譜數據庫。通過(guò)對微生物蛋白指紋圖譜的比對,可以在短至幾秒內完成對微生物的種、亞種等的鑒定。與分子生物學(xué)的另一大流派基因組學(xué)相比,MALDI-TOF MS靈敏度高,成本低,因而得以快速普及。
韓國一個(gè)研究團隊利用分子指紋分析的原理,對害蟲(chóng)幼蟲(chóng)鑒定進(jìn)行了嘗試。
如前所述,雖然僅憑肉眼,以形態(tài)學(xué)知識即可鑒定一些害蟲(chóng),但更多時(shí)候,通過(guò)形態(tài)學(xué)方法鑒定害蟲(chóng)成為難題,尤其是鑒定一些相近物種的幼蟲(chóng)時(shí)。雖然在實(shí)驗室里,由專(zhuān)業(yè)團隊通過(guò)形態(tài)學(xué)方法進(jìn)行物種鑒定,準確率很高,但在實(shí)際應用中,普通工作人員很難掌握形態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)知識。
該韓國團隊的研究對象是幾種水果食心蟲(chóng)(Carposina sasakii,Grapholita molesta和Grapholita dimorpha)。這幾種食心蟲(chóng)的幼蟲(chóng)長(cháng)得非常相近,是水果檢驗檢疫中的難題之一,在進(jìn)出口環(huán)節,稍有不慎便會(huì )發(fā)生有害物種入侵,對當地農業(yè)造成巨大損失。
類(lèi)同于微生物鑒定的原理,該研究團隊使用MALDI-TOF MS分析了該三種幼蟲(chóng)的蛋白信息,建立相應的蛋白指紋質(zhì)譜數據庫之后,很好地實(shí)現了對這三種幼蟲(chóng)的鑒定,取樣量?jì)H為2立方毫米,從前處理到上機檢測,數分鐘內即可獲得物種鑒定結果。相關(guān)研究結果發(fā)表在“Journal of Asia-Pacific Entomology”上。
可以想見(jiàn),不僅僅是微生物鑒定,對于檢驗檢疫以及農業(yè)領(lǐng)域,利用相同的技術(shù)原理,MALDI-TOF MS 還可以實(shí)現對害蟲(chóng)的物種鑒定,在經(jīng)濟作物病蟲(chóng)害防治、進(jìn)出口檢驗檢疫中有廣闊的用武之地。
無(wú)獨有偶,融智生物也做了類(lèi)似的工作,使用QuanTOF新一代寬譜定量飛行時(shí)間質(zhì)譜(新一代MALDI-TOF MS)技術(shù)代替形態(tài)學(xué)方法完成了對大閘蟹產(chǎn)地的鑒定、對大型食用真菌種類(lèi)的鑒定、以及對豬肉品質(zhì)的鑒定等工作,對于食品安全具有非常重要的實(shí)際意義。
參考文獻:
Rapid and reliable species identification of Carposina sasakii from its morphological homologues, by MALDI-TOF mass spectrometry. https://doi.org/10.1016/j.aspen.2017.02.013