[00875423]基于形态和DNA条形码构建河北省蝗虫分类鉴定专家系统

蝗虫是农、林、牧业的主要害虫，同时也是一类重要的资源昆虫，具有重大经济价值、生态价值和科学价值。物种的准确鉴定是虫害防治和资源昆虫保护与利用的基础，是一门综合性很强的学科，标本、资料和经验对分类工作非常重要。专家系统是人工智能的一个重要分支，将专家系统技术应用到分类学，把分类学家掌握的标本、资料、经验、分类思想等转化成计算机能够识别、分析的数据，经过需求分析，设计和开发出用于分类的专家系统，提高分类学者的工作效率，同时使不熟悉分类学的人也能够利用该专家系统对物种进行识别，这对于分类学科及生物多样性研究和保护都有着重要的理论意义。基于线粒体细胞色素氧化酶亚基I部分序列的DNA条形码技术是一个行之有效的生物鉴定手段，它将完成一些传统形态学鉴定手段无法完成的工作，可大大提高鉴定的准确性和效率。 该成果主要技术内容及创新点：1)将人工智能应用到传统分类学：采用专家系统技术，基于Visual foxpro选取蝗虫44属、47种的130个分类性状构建了河北省蝗虫形态分类鉴定数据库；2)将分类学由传统的形态分类深入到现代分子生物学水平：测定并构建河北常见蝗虫30属38种147个个体的DNA条形码数据库，同时测定完成3种蝗虫的线粒体基因组全序列，分子数据分析印证了DNA条形码在蝗虫分类鉴定中应用的可行性；3)形态数据与分子数据相结合，即准确分类，又可探讨物种进化关系：结合分子系统发育分析软件，设计、开发了河北蝗虫分类鉴定专家系统，用户通过此软件进行人机交互操作，实现蝗虫的快速准确鉴定及进化关系推断；4)厘定无翅蝗属物种分类并科学新发现蝗虫3新种。 2015年项目组委托中科院文献情报中心对研究内容进行查新，同年7月，河北省科技成果转化服务中心组织、河北省教育厅主持邀请同行专家对项目进行鉴定，鉴定委员会一致认为项目研究成果及创新点在国内未见报道，具有创新性和应用价值，达到国内领先水平。 该系统已应用于河北大学承担的“白洋淀蝗虫多样性及DNA条形码分类”、张家口市农业科学院承担的“坝上地区草原蝗虫及天敌调查”张家口学院承担的“张北地区草原蝗虫资源多样性调查”等科研项目和高校学生野外实习等教学环节，利用该系统快速准确地鉴定蝗虫标本近9万号，获得相关科技工作者和师生的一致好评。另外，依托项目的开展，发表相关4篇SCI论文和2篇核心论文，培养3名硕士研究生。 该系统还被河北丰沛生物科技有限公司、北京聚缘智联科技有限公司、北京诚田科技有限公司、中科聚信信息技术有限公司、生工生物工程有限公司等推广应用，在蝗虫资源化开发和利用、鸟类的食谱、保护区生物多样性调查等应用性项目使用，获得良好的社会效益。 本专家系统取得阶段性成果，但还存在一些不足。如距物种的自动识别、鉴定还有差距。此外，系统应进一步研发出网络版及将所涵盖昆虫种类推广到昆虫纲，为该省、中国的资源昆虫开发利用提供便捷的服务。