基于DNA序列的石斛属药用植物鉴定研究进展

本文从核基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组三方面,综述了目前常用DNA序列在石斛属药用植物的分子鉴定和物种分类研究中的进展。文献显示,目前用于石斛属物种分子鉴定研究的DNA序列主要有核ITS/ITS2、LEAFY,叶绿体rbcL、matK、trnH-psbA、rpoB、rpoC1、trnL-F、rbl16、trnl intron和线粒体基因组nad1 intron2,这些DNA序列均对石斛属药用植物鉴定具有借鉴意义。笔者对叶绿体全基因组序列作为“超级条形码”在石斛属植物中应用的可行性进行了展望,以期为石斛属药用植物的鉴定研究提供参考。     

石斛资源分子水平研究进展

石斛作为我国传统中药材,具有养阴生津、润肺明目、抗癌防老等显著功效,有着广泛的分布和悠久的应用历史。随着分子生物学技术的发展,石斛属药用资源的研究进展迅速,分子标记技术具有微量、快速、特异性强、准确可靠等特点,为石斛资源的研究提供了新的方法。通过选用RAPD,ISSR,AFLP,SRAP等不同分子标记的结合使用,对石斛不同种类之间的遗传多样性及亲缘关系进行分析,获得的遗传信息,可以为濒危的石斛资源的保护及开发利用提供理论依据。核基因、线粒体基因、叶绿体基因的结合应用,可以有效便捷地鉴定石斛正品,为进一步发展中药材特异性分子鉴定提供科学依据。同时不同基因片段序列的联合运用,可以作为石斛鉴别DNA条形码的分子标记,将为石斛类药材的鉴定提供新的思路和方法,有效提高石斛属植物的鉴定速度和效率。该文从分子鉴定,DNA序列,石斛功能基因等方面进行论述,为石斛属药用植物的进一步开发应用提供理论基础,同时也为石斛属植物的有效保护和可持续开发提供科学依据。     

铁皮石斛的SCAR标记研究

目的:建立快速准确的铁皮石斛DNA分子鉴定方法。方法:采用RAPD方法对11种石斛进行多态性分析,获得铁皮石斛特异的RAPD分子标记片段;经克隆、测序,重新设计一对特异性引物转化成稳定的SCAR标记。结果:获得了1条稳定扩增的铁皮石斛特异的片段DS-302,序列测定结果表明,全长302 bp,通过BLAST搜索、同源性比较,结果表明该段序列与已知数据库中的所有序列无显著同源性。根据该序列设计1对特异引物,对11种石斛进行扩增,可在铁皮石斛中扩增获得约300 bp的片段,而石斛属其他种未出现该条带。结论:DS-302成功转化为SCAR分子标记,可对铁皮石斛进行快速有效的鉴定。     

基于ITS序列分析铁皮石斛与近缘类群的亲缘关系

目的:采用分子系统学方法分析铁皮石斛及其近缘种的遗传多样性,为准确进行基源鉴定、阐明属内的种间关系提供分子证据。方法:采集25种40个石斛样品分离提取DNA,PCR扩增ITS区及5.8S rDNA完整序列并测序,用Mega3.1软件进行分子遗传进化分析。采用邻接法和最大简约法分析铁皮石斛亲缘关系构造系统树。结果:对25种石斛类植物的ITS区序列进行分析,两种方法得到的系统树基本一致。ITS序列在石斛种间存在极其显著的差异,铁皮石斛与其它各种石斛均有各自特异性的序列位点。结论:ITS序列作为石斛属植物种间的分子鉴定标记是可行的。     

基于DNA条形码分析的霍山石斛及其常见混伪品的初步研究

该研究选择叶绿体基因rbcL,matK及核基因组ITS2序列初步探讨石斛属植物的系统发育关系,筛选可用于石斛属药用植物鉴定的DNA条形码通用序列,分析应用DNA条形码对霍山石斛及伪品进行品种鉴定的可能性。使用ITS2,rbcL,matK序列的通用引物对石斛属植物进行扩增测序,通过比较各序列的扩增和测序成功率,种内和种间的变异等指标,运用Bio Edit,MEGA 5. 0等软件分析序列,构建NJ分子系统树,进而评价不同序列的鉴定能力。结果表明ITS2序列不仅在石斛属种内变异和种间变异最大,而且有明显的条形码间隙,种内变异和种间变异重合较少,ITS2序列不同石斛种形成单系分支的百分比也最高,能较好地区分不同种类的石斛。rbcL和matK序列扩增成功率低、NJ系统树可靠性不高,rbcL和matK序列构建的系统树中形成单系的物种支持百分比例均较低。因此ITS2序列可以作为DNA条形码用来鉴别霍山石斛和铜皮石斛、铁皮石斛。     

蜘蛛抱蛋属药用植物分子鉴定研究

通过比较各分子标记的PCR扩增成功率、测序效率、种内与种间变异和鉴定成功率等指标,考察6个分子标记(rbcL、matK、psbA-trnH、psbK-psbI、核ITS和ITS2)及其组合对蜘蛛抱蛋属药用植物的鉴定结果,评价不同标记在蜘蛛抱蛋属药用植物中的鉴定能力,确定适合该属鉴定的DNA分子标记。结果显示,对蜘蛛抱蛋属11个种20个样本进行分析,rbcL、matK、psbA-trnH、psbK-psbI序列获得率较高,matK鉴定成功率在获得的单一序列中最高(85%),多序列组合在鉴定效率方面比单一序列有所提高,其中matK+psbK-psbI的鉴定成功率为100%。因此,matK+psbK-psbI可用于蜘蛛抱蛋属药用植物的鉴定。     

石斛夜光丸中主要中药成分的分子鉴别

目的建立石斛夜光丸中主要成分石斛、人参及水牛角的分子鉴别方法,并在市售的不同厂家的石斛夜光丸中进行验证。方法使用植物基因组试剂盒提取石斛夜光丸中的石斛、人参及水牛角基因组,根据石斛属的通用ITS基因序列、人参属的mat K基因序列、水牛线粒体细胞色素b基因设计引物,并建立相应的PCR体系。结果在三组PCR体系中,均获得与阳性对照一致的特异性序列。结论使用设计的引物和优化的PCR体系,可以有效的进行石斛夜光丸中石斛、人参及水牛角的分子鉴别。     

ISSR-PCR在石斛种间鉴别中的应用

目的 采用ISSR-PCR方法对石斛属9种植物进行鉴别,探讨不同种石斛在DNA分子水平上的差异。方法 选取10条由SSR组成的引物,对9种石斛进行PCR扩增及琼脂糖凝胶电泳分析。结果 10条引物中有7条扩增出多态性条带。每条引物可检测的多态性位点最少7个,最多14个,扩增片段大小为220-1260 bp。其中,引物UBC-807和UBC-864具有较高的多态性条带比率,均可以独立将所有被测种区分开来。结论ISSR-PCR作为一种简便、可靠的分子标记鉴定技术,可以作为石斛属种间鉴别的方法之一。     

基于ITS序列鉴别石斛类药材

获得高质量的DNA是中药石斛分子鉴别的关键所在。研究比较DNA提取方法(试剂盒提取、CTAB法),从石斛类药材中提取可用于PCR扩增的基因组DNA,基于ITS序列分析进行药材基原鉴别。结果表明,采用改良CTAB法(大量提取),从22批石斛类药材中富集并提取到基因组DNA,通过克隆测序获得ITS序列,同研究积累的石斛属植物ITS序列资料与Genbank序列数据库进行比对分析,根据序列相似性程度从12批黄草药材中鉴定石斛14种,近似种5种;从10批枫斗中鉴定石斛6种,近似种3种。该方法弥补了传统生药学鉴定方法在石斛类药材鉴别上的局限性,具有一定的应用前景。     

石斛属RAPD分析及鉴定铁皮石斛的特异性引物设计

目的 :对石斛属植物亲缘关系进行分析 ,并设计一对能方便准确地鉴别铁皮石斛的特异性引物。方法 :用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术对石斛属内 26个种和金石斛属的1个种进行了基因组DNA多态性分析 ,并构建聚类树状图。根据筛选到的DNA片段序列 ,将Sangon18引物从 3’端延长至 20bp ,得到所要的特异性引物。结果和结论 :设计成的特异性引物能方便快捷地鉴别出铁皮石斛。此技术为药材的分子鉴定提供了一个新思路。     

DNA条形码序列对9种蒿属药用植物的鉴定

目的采用DNA条形码序列对9种常见的蒿属药用植物进行鉴定,为常见蒿属药用植物的鉴定提供分子依据。方法对9种常见蒿属药用植物的4条候选DNA条形码序列(ITS2、rbcL、matK、psbA-trnH)进行PCR扩增和测序,比较各序列的扩增和测序效率,应用BLAST1、Distance方法来评估各序列的鉴定效率。此外,基于MEGA5分析9种常见蒿属药用植物ITS2序列种间K2P遗传距离并构建NJ树。结果除matK外,其余3条片段的PCR扩增和测序效率均为100%,ITS2序列对9种蒿属药用植物的物种水平鉴定成功率最高,为100%,而psbA-trnH、rbcL、matK、matK+rbcL的鉴定成功率(BLAST1法)分别为83.3%、66.7%、54.5%、75%。通过ITS2序列的种间K2P遗传距离及NJ树均能将不同物种全部区分。结论 ITS2序列可以作为鉴定蒿属药用植物的潜在条形码。     

美花石斛种质资源的RAPD分子鉴定

目的采用RAPD分子标记技术对不同产地美花石斛进行分析,为美花石斛种质资源的准确鉴别提供依据。方法用RAPD分子标记技术对不同产地美花石斛基因组总DNA进行PCR扩增,根据其扩增产物分子量大小进行编码计算。结果从117种随机引物筛选出8种有效引物,S2108的PCR扩增产物中的特异性位点能够鉴别出广西玉林居群和贵州安居群。结论利用RAPD分子标记技术鉴别美花石斛种质资源是可行的,在严格控制各项条件下能够保证鉴别美花石斛种质资源的稳定性和重复性。     

金钗石斛的位点特异性PCR鉴别研究

目的建立一种简便、实用的金钗石斛的DNA分子鉴别方法。方法根据金钗石斛及其他黄草类、枫斗类石斛的rDNA ITS序列数据库,寻找金钗石斛特异性的序列位点,设计专用于金钗石斛鉴别的PCR引物,用该引物在不同条件下扩增石斛属植物的模板DNA,建立只有金钗石斛具有阳性扩增的PCR鉴别条件。结果在66℃、40 s的复性条件下进行鉴别PCR,金钗石斛的模板DNA扩增出约300 bp的阳性扩增带,而其他39种石斛的模板DNA在同样条件下无扩增产物。结论运用位点特异性PCR能有效地从其他石斛属植物中鉴别出金钗石斛,该方法具有高效、准确、简便、省时的特点,应用前景广泛。     

DNA条形码等分子鉴定技术与动植物类中药材的鉴定

中药材鉴定是控制中药质量、确保用药安全与效果的首要环节。DNA分子鉴定是从基因层面上进行中药材鉴别的手段,准确率高。DNA分子鉴定包括电泳技术、免疫技术、随机扩增多态性DNA(RAPD)、限制性内切酶片段长度多态性(RFLP)、扩增片段长度多态性(AFLP)、简单重复序列(ISSR)及DNA条形码等,以DNA条形码应用最为广泛。DNA条形码是基因组中相对较短的、可用于物种鉴定的特异性基因片段。植物类中药材的条形码多选用核基因和叶绿体基因DNA片段,如叶绿体psbA-trnH基因、内转录间隔区(ITS)、叶绿体核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基(rbcL)和RNA转录体Ⅱ型内含子剪切酶基因(matK)等;动物类中药材的条形码多来自核基因和线粒体基因DNA,主要有线粒体细胞色素C氧化酶亚基1(COⅠ)、核糖体RNA(rRNA)和线粒体细胞色素b基因(CytB)等。综述动植物类中药材DNA分子标记与鉴定技术应用进展,并探讨DNA条形码在药用动植物类中药材鉴定中存在的局限性及发展前景,为中药质量控制提供参考。     

3种藏药基原植物遗传多样性研究

通过野外采集、分类学鉴定及多基因组多片段相结合,对2012年版《西藏自治区藏药材标准》中"桑蒂"、"莪德哇"和"叶兴巴"3种藏药基原植物的遗传多样性进行分析研究。经鉴定它们的基原植物分别为毛萼獐牙菜Swertia hispidicalyx、全萼秦艽Gentiana lhassica和齿叶玄参Scrophularia dentata;直接测定各样品的核糖体DNA ITS区、叶绿体matK,rbcL,rpoC1,trnL(UAA),psbA-trnH,atpB-rbcL,trnS(GCU)-trnG(UCC),rpl20-rps12,trnL(UAA)-trnF(GAA)及线粒体nad1第2内含子序列共93条;毛萼獐牙菜、齿叶玄参的ITS区存在杂合,通过TA克隆法获得60条克隆序列。将克隆序列分为不同的基因型;基于所获全部序列及近缘物种相关序列,探讨3种藏药基原植物的遗传多样性,构建了全萼秦艽的DNA条形码。该工作可为不同遗传背景的藏药基原植物物种鉴定DNA条形码的建立提供新思路及基础资料。     

基于多基因组片段构建枸杞属药用植物DNA条形码

目的采用核基因组核糖体DNA ITS区、叶绿体基因组9个DNA片段和线粒体基因组2个DNA片段构建国产枸杞属药用植物DNA条形码。方法采集枸杞属黑果枸杞Lycium ruthenicum、黄果枸杞L.barbarum var.auranticarpum、宁夏枸杞L.barbarum、枸杞L.chinense和新疆枸杞L.dasystemum 5个分类群标本及实验样品,测定各样品的核糖体ITS区,叶绿体mat K、rbc L、rpo C1、trn L(UAA)intron、psb A-trn H、atp B-rbc L、trn S(GCU)-trn G(UCC)、rpl20-rps12、trn L(UAA)-trn F(GAA)和线粒体nad1第2内含子、nad5第4内含子序列;以全萼秦艽Gentiana lhassica为外类群,进行系统学分析。结果共获得108条序列,ITS区变异位点最为丰富;筛选出6个叶绿体DNA片段;2个线粒体DNA片段可作为该属3个物种的条形码推荐序列;构建各物种多基因组多片段组合DNA条形码。结论 ITS区及筛选的6个叶绿体DNA片段均具有物种鉴别意义;2个线粒体DNA片段具有一定鉴别意义;为枸杞类物种鉴定及遗传背景分析提供基础资料。