朱学泰 景雪梅

（西北师范大学生命科学学院 甘肃兰州 730070）

生物标本是将生物的局部或整体加工整理后保持其形状和特征，用于学科教学、科学研究及陈列观摩的实物［1］。它是人类认识自然的历史见证，蕴含着与生物有关的大量信息，是人们进行生物物种鉴别的主要依据，也是研究物种分布和系统发育的实物证据材料。在实验教学中，生物标本作为专业的教具，起着训练专业能力、提高实践能力、培养科研能力的重要作用［2］。随着分子生物学技术的迅猛发展，人们对生物标本的研究内容已经不局限于形态特征，标本的特定遗传标记信息（例如特定的DNA序列）已经成为物种分子鉴定和系统发育学分析的重要内容。

目前很多生物学家在对生物标本进行研究的过程中，都会获得相应标本的遗传信息，这些遗传信息的公布方式主要是上传至某个基因序列库（例如GenBank），从而获得一个相应的登录号，然后将这些登录号在科研成果（如科研论文）中呈现。所以普遍存在着标本与其已有的遗传标记信息相分离的现象，标本使用者若想获得该标本已有的遗传标记信息，主要通过以下几种方法：①通过查找引用该标本的文献，根据其馆藏号获得其特定遗传标记信息的登录号，去相应的数据库下载后使用；②遗传标记信息未上传至数据库中时，使用者只能自己重新测序，这不仅破坏了生物标本，还造成了研究工作的重复和浪费；③某些标本馆将遗传标记信息（例如DNA序列）打印后附于生物标本上，但打印出的DNA序列冗长，被使用时需要逐个字母输入计算机使用，使用很不方便，且在输入过程中极易发生错误，最终导致遗传信息分析结果错误。因此标本的使用者在得到生物标本的同时，若能获得该标本已有的特定遗传标记信息，则对于该生物标本的使用将会更加准确和高效。

本方法利用二维码技术，将生物标本的遗传标记信息（核酸序列、氨基酸系列等）转化成为二维码图片，将该二维码图片打印后附于标本的标签、记录等处。使用者在借阅标本时，只要使用手机等具备二维码扫描功能的设备，就能扫描获得该标本的遗传信息，用于生物学分析。

1 基本原理

二维码是按一定规律将特定的几何图形在平面（二维方向上）分布为黑白相间的矩形方阵，是用于记录数据符号信息的条码技术，具有储存量大、抗损性强、成本便宜等特性［3］。生物标本的遗传标记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顺序体现遗传信息，可被转化成为二维码图片，产生的二维码图片被扫描后又会以字母的形式呈现。

2 生物遗传信息与二维码的转换

现行二维码生成器较多，均可将携带生物遗传信息的核酸或蛋白质序列转化为二维码，其中“草料网”二维码生成器尤其适合较长的DNA序列［4］。ITS序列是目前在生物学物种分子鉴定和系统发育学研究中最常用的分子标记之一［5-6］，本文以一份大型真菌标本的ITS序列为例，使用“草料网”二维码生成器和手机二维码扫描工具，介绍DNA序列信息与二维码的转换方法。

2.1 序列来源 ITS序列来源为中国科学院昆明植物研究所隐花植物标本馆一份厚瓤牛肝菌Hourangia cheoi标本，馆藏号为HKAS 56182，该序列的GenBank登录号为 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）浏览器搜索"草料网二维码生成器"，点击进入工作页面。

图1 “草料二维码”工作界面

2）复制上述序列，粘贴于在线二维码生成器的文本空白栏处（图2）。

图2 序列转换二维码工作界面

3）点击"生成活码"，系统自动生成该ITS序列的二维码（图3）。

图3 序列二维码

4）打印二维码，附着于生物标本的标签等处。

5）使用者通过二维码扫描设备，扫描该二维码后，可迅速获得该标本的ITS序列。

图4 扫描二维码后得到原序列界面

3 讨论

将生物标本的遗传标记信息转化成二维码，将有如下优势：①实现有效的信息共享。使用者在得到标本的同时，就能通过扫描二维码迅速获得其遗传标记信息，避免查找文章、查找数据库登录号等繁冗的步骤，提高工作效率；②保证标本完整性，节约科研成本。研究者在获得标本的遗传标记信息后，很容易将其转化为二维码附在标本之上，后续使用者就不必再次在标本上取材料并进行重复的测序工作。③避免遗传信息分析时的序列输入错误。对二维码进行扫描可获得该遗传信息的完整序列，可避免在人工输入打印出的冗长序列时发生的错误。

随着社会经济的发展，农业、医药卫生、环境科学、资源管理和生物技术等行业均要求生物学家能够快速、准确而全面地提供某些生物标本的相关生物信息，生物遗传信息以二维码的形式附于生物标本上，将会给生物学家带来很大的便利，使生物标本的使用效率大为提高。