世界上約 3400 個(gè)植物標(biāo)本館，目前收集標(biāo)本數(shù)量總計(jì)超過三億五千萬份（）。這些標(biāo)本館幾乎收集了當(dāng)?shù)胤植嫉乃�有物種，加起來大體上覆蓋世界上已知植物物種。館藏標(biāo)本經(jīng)過分類鑒定，蘊(yùn)含著豐富的物種信息，其中模式標(biāo)本更是每個(gè)物種科學(xué)名詞（學(xué)名）的直接承載者。由于植物材料特性、干燥條件、儲(chǔ)藏時(shí)間等因素的影響，標(biāo)本 DNA 高度降解，DNA 提取濃度低，且易受外源 DNA 污染。這給標(biāo)本 DNA 的提取、目的片段的 PCR 擴(kuò)增和 Sanger 測序帶來了較大困難。盡管標(biāo)本存在較大潛在研究和應(yīng)用價(jià)值，但是標(biāo)本遺傳信息獲取技術(shù)明顯滯后。

中國科學(xué)院昆明植物研究所中國西南野生生物種質(zhì)資源庫植物多樣性與基因組學(xué)團(tuán)隊(duì)李德銖研究組和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中心多年來一直致力于植物 DNA 條形碼與基因組學(xué)研究。新一代測序技術(shù)（Next Generation Sequencing）為標(biāo)本遺傳信息的獲取帶來了新的契機(jī)，因?yàn)樾乱淮鷾y序技術(shù)正是以 100-400 bp 的短片段分子為建庫模板。同時(shí)，基因組淺層測序（Genome Skimming）通過二代測序技術(shù)獲得全基因組較低測序深度基因組數(shù)據(jù)，借助于生物信息學(xué)手段，可得到葉綠體全基因組、線粒體全部或者部分基因組，以及核基因組中高度重復(fù)區(qū)域（如 rDNA）等序列數(shù)據(jù)。最近，該團(tuán)隊(duì)曾春霞在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中心團(tuán)隊(duì)的支持下，與愛丁堡皇家植物園合作，綜合考慮標(biāo)本的完整性、稀缺性和不可替代性，嘗試選擇 500 pg 的起始 DNA（文獻(xiàn)報(bào)道多以 ng 或μg 為起始量），通過文庫構(gòu)建流程的優(yōu)化，成功獲得標(biāo)本的葉綠體全基因組和 rDNA 序列數(shù)據(jù)，用于 DNA 條形碼 2.0 和系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)研究。

研究發(fā)現(xiàn)，以 500 pg 為起始量，通過模板分子不打斷；不做片段選擇；不少于 8 個(gè) PCR 循環(huán)富集 barcode 文庫，可以作為低質(zhì)量樣品文庫構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)流程。對(duì) 25 份標(biāo)本（采集時(shí)間為 1934-2007 年不等）進(jìn)行測試，23 份標(biāo)本可以獲得完整或幾近完整的葉綠體基因組序列，21 份標(biāo)本可以獲得 rDNA 序列。目前，分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中心已經(jīng)形成低質(zhì)量樣品文庫構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范，以及數(shù)據(jù)組裝和拼接規(guī)范�；�于標(biāo)本獲取葉綠體全基因組和 rDNA 序列數(shù)據(jù)的技術(shù)，應(yīng)用前景廣泛，包括：（1）可用于 DNA 高度降解的各類植物制品（如木材、樹皮、粉末、中草藥、飲片等），以及植物根系、動(dòng)物消化物等的物種鑒定；（2）將模式標(biāo)本的遺傳信息整合到現(xiàn)有分類框架中；（3）從標(biāo)本獲得現(xiàn)已無法采集甚至野外滅絕物種的遺傳信息；（4）獲取標(biāo)本遺傳信息用于評(píng)估環(huán)境變化等導(dǎo)致的遺傳多樣性喪失或變化。

研究成果以 Genome skimming herbarium specimens for DNA barcoding and phylogenomics 為題發(fā)表于植物學(xué)研究方法的國際期刊 Plant Methods 上。該研究得到了科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目（2013FY112600）、中科院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施開放研究項(xiàng)目（2017-LSF-GBOWS-02）和中科院戰(zhàn)略生物資源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃生物多樣性保護(hù)策略項(xiàng)目（ZSSD-011）的資助。