黄精属药用植物DNA条形码鉴定研究

目的：评价DNA条形码候选序列对黄精属药用植物的鉴定能力。方法：对44份黄精属样品应用通用引物扩增其叶绿体rbcL、matK、psbA-trnH及核ITS2和ITS序列,分析其种内种间变异和barcoding gap,应用BLAST和Nearest Distance方法计算物种鉴定效率。结果：ITS2和ITS序列通用引物扩增效率低,叶绿体matK序列获得率最低,rbcL最高,三条序列种内与种间变异均较小,无明显的barcoding gap。基于BLAST和Nearest Distance方法计算,三条叶绿体序列对黄精属药用植物的鉴定效率均较低。结论：DNA条形码候选序列psbA-trnH、matK及rbcL不适用于黄精属药用植物的鉴定,叶绿体全序列或通过叶绿体全序列筛选合适的DNA片段可能是该属药用植物分子鉴定的方向。     

濒危兰科药用植物DNA条形码鉴定

兰科药用植物形态分类困难,此研究采用DNA条形码分子鉴定法从分子水平验证兰科药用植物的传统形态分类。以matK,psbA-trnH和ITS2序列作为DNA条形码对已进行了形态鉴定的49属135种163份兰科药用植物样品进行分子鉴定,经DNA提取,PCR扩增、双向测序及校对拼接后,将得到的序列在GenBank中进行BLAST比对,然后运用MEGA 7.0软件中的Neighbor-joining(NJ)法构建物种系统进化树。结果表明,163份样品均能成功提取DNA;matK,psbA-trnH和ITS2序列的PCR扩增效率分别为100%,100%,98.77%;共获得487条序列,其中345条序列在GenBank数据库中比对到了相应物种的序列,142条为新增序列;运用NJ法构建的兰科药用植物系统进化树中,基于matK序列所构建的物种系统进化树要优于基于psbA-trnH和ITS2序列所构建的系统进化树。matK,psbA-trnH和ITS2序列在鉴定兰科药用植物过程中互为补充,DNA条形码分子鉴定法可用于辅助兰科药用植物的分类鉴定。     

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。     

落葵薯DNA条形码筛选及其近缘植物的分子鉴定

目的:利用DNA条形码鉴定落葵薯及其近缘植物。方法:对来自不同产地的28份落葵薯及其近缘植物的核基因ITS序列和ITS2序列、叶绿体基因matK序列、psbA-trnH序列和rbcL序列进行PCR扩增并测序,比较不同序列的PCR成功率及测序成功率,对各序列进行种内和种间变异分析,Barcoding gap检验,以及构建NJ树聚类分析,评估不同序列对落葵薯及其近缘植物的鉴别能力。结果:经PCR扩增、测序后发现落葵psbA-trnH序列出现碱基缺失事件,其他序列均扩增、测序成功;matK序列和rbcL序列的测序成功率均为100%,ITS序列和ITS2序列的测序成功率分别为78.75%和64.28%;4条序列中,ITS序列和matK序列的种内和种间距离分别在barcoding gap检验中明显分离;从NJ树来看,ITS序列、matK序列均可区分落葵薯及其近缘植物。结论:建议采用ITS序列及matK序列作为落葵薯及其近缘植物鉴定的DNA条形码。     

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。     

忍冬科药用植物DNA条形码通用序列的筛选

目的:从4条DNA片段(psbA-trnH,matK,rbcL,和ITS2)中筛选可用于忍冬科药用植物鉴定的DNA条形码通用序列。方法:通过比较各序列的PCR扩增成功率、测序效率、种内和种间变异、barcoding gap和鉴定成功率等指标评价不同序列在忍冬科植物中的鉴定能力。结果:对忍冬科13个属,33个物种,58个样本进行分析,ITS2序列在属水平上的鉴定成功率为100.0%,物种水平上的鉴定成功率为96.6%。结论:ITS2序列可以作为忍冬科植物的DNA条形码候选序列,同时推荐psbA-trnH序列作为ITS2序列的补充序列。     

基于DNA条形码技术的中药小蓟基原植物的分子鉴定

目的:对中药小蓟的基原植物进行分子鉴定,以确保药材质量及其临床疗效。方法:以核基因ITS2片段及叶绿体基因片段psbA-trnH作为DNA条形码,对研究材料进行PCR扩增并双向测序,所得序列经CodonCode Aligner拼接后,用软件MEGA4.0进行相关数据分析,并构建NJ(邻接)树。结果:所研究的刺儿菜复合体样本的ITS2序列间存在明显差异,psbA-trnH序列间也存在稳定差异,基于ITS2序列及psbA-trnH序列构建的邻接(NJ)树可以看出大刺儿菜与小刺儿菜不同样本均能聚为独立一支,表明中药小蓟的基原植物刺儿菜复合体确为两个独立的物种。结论:ITS2和psbA-trnH序列作为DNA条形码可以有效地区分和鉴别物种,在中药原植物物种分类与中药鉴定方面具有广阔的应用前景。     

基于DNA条形码的甘草属植物的分子鉴别

目的:评价不同DNA条形码序列对甘草属的鉴定能力。方法:应用5条常用DNA条形码序列ITS、ITS2、psbA-trnH、matK与rbcL对甘草属进行PCR扩增与序列测序,结合在GenBank数据库下载的序列数据,通过分析各序列种内与种间变异与遗传距离,构建系统发育树,并基于相似性搜索算法和最近距离法计算各序列鉴定成功率,以分析比较各序列对甘草属的鉴定效率。结果:matk序列因扩增与测序成功率均较低,没有加入后续的数据分析。各个序列的鉴定成功率由高到低的顺序为psbA-trnH、ITS、ITS2、rbcL。ITS和ITS2序列种间最小变异均大于种内最大变异,且种内变异最小。Barcoding gap检验结果显示,ITS、ITS2的重叠区较小。NJ树结果显示,只有psbA-trnH序列能把甘草属不同物种分开。结论:利用DNA条形码序列可准确鉴别甘草属植物,psbA-trnH和ITS组合序列可作为鉴定甘草属植物的较优序列组合。本研究为甘草属植物的分子鉴别提供科学依据。     

山矾属药用植物DNA条形码序列筛选研究——以GenBank数据为例

目的:筛选出适合山矾属植物的DNA条形码序列。方法:基于GenBank数据库中下载的43种山矾属部分药用植物的核糖体基因片段和3个叶绿体基因片段,利用遗传距离法及分子系统学进行DNA条形码分析。结果:选取的4个序列片段中,变异位点及信息位点大小均为:ITSpsbA-trnHmatKrbcL,但4个候选序列均没有明显的Barcoding Gap,其中ITS序列在种间的变异较大,而在种内的变异较小,较符合理想DNA条形码要求。通过对ITS序列进行聚类分析,其中邻接法鉴定成功率为83.87%,贝叶斯法鉴定成功率为80.65%。结论:本研究推荐ITS序列作为山矾属植物的DNA条形码候选序列,psbA-trnH作为补充序列。     

钩吻属植物及其易混品五指毛桃的DNA条形码比较分析

目的：对钩吻属植物钩吻和北美钩吻进行2种DNA条形码的碱基序列分析,结合药食同源品种五指毛桃构建系统进化树,为五指毛桃药材的真伪鉴定提供参考。方法：对钩吻、北美钩吻和五指毛桃样品进行内部转录间隔区2（ITS2）序列和psbA-trnH序列的扩增测序,比对分析2种DNA条形码扩增产物碱基组成、GC含量、差异位点的差异;通过构建Kimura 2-parameter（K2P）双参数模型计算和分析种内、种间遗传距离;基于邻接法构建系统进化树,分析ITS2序列和psbA-trnH序列的鉴定效率。结果：ITS2区和psbA-trnH区序列均可作为钩吻属植物与五指毛桃鉴定的DNA条形码序列。其中psbA-trnH区在钩吻属种间的碱基序列长度、种间变异位点数量均具有显著差异,系统进化树的聚类结果稳定性更强,比ITS2更适用于该属植物样本的鉴别。结论：psbA-trnH序列可作为钩吻和北美钩吻鉴定首选DNA条形码,ITS2序列可作为五指毛桃与钩吻属植物鉴定的首选DNA条形码。     

多基原民族药岩陀DNA条形码鉴定

目的:采用ITS,ITS2,rbcL,matK和psbA-trnH这5种热门DNA条形码序列对多基原民族药岩陀的鉴别能力进行评价,筛选出适合该物种鉴定的DNA条形码。方法:通过比较各序列聚合酶链式反应(PCR)扩增成功率及测序成功率,计算种内种间遗传距离,运用Wilcoxon非参数秩和检验进行遗传差异分析,邻接(NJ)法构建系统发育树以及采用Blast 1和NJ建树方法评价不同序列对物种的鉴定成功率等策略的实施,综合评价上述5种DNA候选条形码在多基原岩陀植物中的鉴别效果。结果:ITS序列扩增成功率及测序成功率分别为100%和96.61%;ITS2序列扩增成功率及测序成功率分别为100%和98.31%;psbA-trnH序列扩增成功率及测序成功率均为100%;rbcL序列扩增成功率及测序成功率均为100%,matK扩增成功率及测序成功率均为98.31%。psbA-trnH序列拥有最高的种内及种间遗传变异,且种内最大变异的平均值小于种间最小变异的平均值。系统发育树构建结果显示,psbA-trnH序列能区分3种不同来源的岩陀药用植物,而ITS,ITS2,rbcL和matK序列聚类效果较差。psbA-trnH序列鉴定成功率均为100%,而ITS,ITS2,matK和rbcL序列对物种鉴定成功率均低于50%。结论:psbA-trnH较其他序列有明显优势,因此推荐psbA-trnH序列作为理想的DNA条形码,用于多基原民族药岩陀的鉴定研究。     

夹竹桃科DNA条形码的初步筛选

DNA条形码(DNA barcoding)是一种新的物种鉴定技术,COI序列已成功应用于动物的鉴定,但目前国际上还没有找到一个通用序列能鉴定所有植物物种。为探索适合于夹竹桃科植物DNA条形码序列,拟用matK、ITS2、ITS 3个常规引物序列对夹竹桃科5个属的部分植物进行基因序列对比分析,并运用MEGA 7.0构建系统进化树进行系统发育分析、鉴定其亲缘关系。结果显示在ITS2、ITS、matK 3个引物序列中,只有matK引物序列能正常扩增目的基因,扩增成功率达到100%,并且该引物序列对比分析和系统发育树的聚类结果与传统分类学的鉴定结果一致。建议将matK序列作为夹竹桃科DNA条形码鉴定候选序列之一。     

ITS2和psbA-trnH序列鉴别马鞭草科药用植物

目的:评价几条热点DNA条形码候选序列对马鞭草科药用植物的鉴别能力。方法:选择psbA-trnH,rbcL,matK,ITS2和ITS序列进行评价,使用各序列的通用引物进行扩增和测序,用扩增及测序成功率,种内种间差异,barcod-ing gap,基于BLAST 1和Nearest Distance方法的鉴定成功率等指标来评价各序列的鉴定能力。结果:对马鞭草科32个种55个样本的序列分析发现,matK的扩增成功率太低,未纳入后续分析;ITS,ITS2,psbA-trnH以及rbcL的扩增及测序成功率分别为83.6%,83.6%,96.4%,98.2%,其鉴定成功率除rbcL为77.8%,75.9%外都为100%,但ITS2序列的种间,种内差异,barcoding gap较psbA-trnH,ITS有明显优势。ITS2序列进一步纳入网上163个样品的数据后其鉴定成功率依然可以达到89.5%,87.6%。结论:考虑到psbA-trnH较高的测序成功率,ITS2和psbA-trnH是适合马鞭草科植物鉴别的一个较好DNA条形码序列组合。     

基于DNA条形码的芦荟属6种植物的分子鉴定

目的筛选出适合芦荟属6种植物的DNA条形码序列。方法采用试剂盒法提取芦荟属6个品种基原植物的18份样本基因组DNA,应用通用引物扩增其核基因ITS2序列和叶绿体psbA-trnH、rbcL、matK基因序列并进行双向测序,采用Sequencher 4.1.4软件对测序峰图进行校对拼接,应用MEGA 5.0软件分析不同候选序列的特征,计算物种的种内、种间Kimura 2-Parameter(K2P)遗传距离,比较其种内、种间变异的大小,评估序列的条形码间距(barcoding gap),采用邻接法(neighbor-joining,NJ)构建系统聚类树。结果共获得72条序列,ITS2、psbA-trnH、rbcL、matK基因序列各18条,测序成功率均为100%。比对后序列长度为255~723 bp,GC量范围为30.6%~68.2%。psbA-trnH基因序列的最大种内遗传距离均小于最小种间遗传距离,有明显的barcoding gap,ITS2、rbcL、matK序列的种内变异和种间变异有一些重叠,没有明显的barcoding gap。基于psbA-trnH序列的发育树能将芦荟属6个品种完全区分,而其他3个序列在区分这些芦荟属品种时存在模糊鉴定。结论 DNA条形码技术可以准确鉴别芦荟属植物,psbA-trnH序列可以作为鉴别芦荟属植物的优选序列。     

云南草果种质资源DNA条形码序列分析

目的 筛选与评价适用于云南草果居群的DNA条形码。方法 以云南省草果种质资源为样本对ITS、psbA-trnH、matK、rbcL和ycf1 5条DNA条形码常用序列进行筛选与评价,并对草果居群进行扩增,测序,测序序列用Genestar进行拼接,然后用Mega进行数据处理,并对草果多样性及其鉴定进行分析。结果 引物ITS5和ITS4对草果的扩增片段长度大约为520 bp;rbcLa-F和rbcLa-R对草果的扩增片段长度大约为498 bp;引物ycf1-bF和ycf1-bR对草果的扩增片段长度大约为800 bp;引物psbA-trnH-1F和psbA-trnH-1R对草果的扩增片段长度大约为400 bp;引物matK-2F和matK-2R对草果的扩增片段长度大约为470 bp。扩增及测序的成功率均较高,结果大多可用。通过对草果ITS、psbA-trnH、matK和ycf1序列的扩增结果进行分析,草果与其他豆蔻属植物都可以被清晰地区分开;ITS序列所有样本分为MG5白花草果居群和其他居群;psbA-trnH序列所有样本分为MG5白花草果居群,MG6黄花草果居群和其他居群;matK序列所有样本分为MG6黄花草果居群和其他居群,MG5白花草果样本扩增失败;ycf1序列所有样本分为MG6黄花草果居群和其他居群,MG5白花草果居群与其他22个草果居群聚为一支;rbcL序列对所有样本的扩增均一致。结论 ITS、matK、psbA-trnH及ycf1序列均能将草果与其他同属植物进行准确区分;MG6的matK、psbA-trnH及ycf1序列发现了序列位点的变异,为草果品种的选育做出贡献。ITS和psbA-trnH序列可将黄花和白花草果序列区分开;草果白花黄花所有样本rbcL序列无任何变异,且用rbcL序列无法鉴别草果与其他同属植物,可将其舍去。     

鸡血藤及其混伪品的DNA条形码分子鉴定研究

目的采用分子生物学鉴定技术,筛选合适的DNA条形码序列,建立快速、准确鉴定鸡血藤的方法。方法采集72份鸡血藤及其混伪品的样本,分别提取样品DNA,对ITS2、matK、psbA-trnH、ITS和rbcL序列扩增、测序;计算各序列扩增成功率和测序成功率,利用MEGA7.0分析比对序列特征;基于Kimura-2-Parameter(K2P)双参数模型计算种内、种间的遗传距离评估Barcoding gap;利用Phylosuite软件构建ITS2、matK和psbA-trnH和多基因(I-M-P)联合系统发育树。结果 ITS2的扩增成功率和测序成功率最高,均为100%,matK和psbA-trnH的测序成功率亦有94.4%、91.7%,而rbcL和ITS仅为69.4%和61.1%;ITS2较其他条形码序列具有明显的Barcoding gap,且种内、种间重叠少;系统发育树显示,ITS2和psbA-trnH可将鸡血藤及其混伪品明显聚为不同分支,matK不能把滇鸡血藤和南五味子分开;I-M-P系统发育树同ITS2和psbA-trnH结果相同。结论以ITS2为主、psbA-trnH序列为辅的鉴定方法能够对鸡血藤及其混伪品进行快速、准确的鉴定,为鸡血藤临床用药的安全性和合理使用的准确性提供依据。     

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。     

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。     

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。     

基于DNA条形码的三种沉香属物种鉴定研究

目的:利用5个DNA条形码(ITS、matK、rbcL、psbA-trnH和trnL-trnF)对3个沉香属物种白木香、马来沉香和Aquilaria crassna Pierre进行分子鉴定,为沉香属药材的种类鉴定和种间分类地位提供分子生物学依据。方法:使用改良CTAB法提取沉香属植物的总DNA,分别对5个条形码序列进行聚合酶链式反应(PCR)扩增与测序。序列经DNAStar软件拼接,MEGA 7.0软件比对分析及计算相关数据,基于K2P模型构建系统发育树。结果:各条形码序列均被成功扩增与测序,其中trnL-trnF由于含有寡核苷酸重复序列而导致测序序列质量低。ITS及matK均能提供较多遗传信息,但在系统发育树中无法准确区分白木香、马来沉香和Aquilaria crassna Pierre这3个物种,而ITS+matK的组合能准确分辨上述物种。结论:ITS+matK组合序列可以用来鉴别沉香属物种,为沉香属药材的种类鉴定和种间分类地位提供分子生物学依据。