基于DNA barcoding(条形码)技术的中药材鉴定

DNA条形码（DNA barcoding）是根据对一段标准的DNA序列的分析来鉴定物种,已成为生物物种鉴定的新方向,受到世界40多个国家130多个组织中传统生物分类学家、分子生物学家和生物信息学家等多学科专家的关注。本文通过介绍DNA条形码的产生、发展和研究现状,探讨其在中药材鉴定中应用的技术方法、技术路线、关键问题以及应用范围,并展望了DNA条形码在中药材鉴定中的应用前景。     

基于DNA barcoding(条形码)技术的中药材鉴定

DNA条形码（DNA barcoding）是根据对一段标准的DNA序列的分析来鉴定物种，已成为生物物种鉴定的新方向，受到世界40多个国家130多个组织中传统生物分类学家、分子生物学家和生物信息学家等多学科专家的关注。本文通过介绍DNA条形码的产生、发展和研究现状，探讨其在中药材鉴定中应用的技术方法、技术路线、关键问题以及应用范围，并展望了DNA条形码在中药材鉴定中的应用前景。     

中药材DNA条形码鉴定的基因序列比较

该文综述了中药材DNA条形码的研究现状,在此基础上分析了叶绿体基因和核基因在中药材系统进化及鉴定中的优缺点。ITS序列在植物中进化速率较快,适合属、种等较低分类阶元的系统关系研究,而ITS2更适合于中药材的鉴定。因此,中药材系统进化与鉴定研究应当根据研究问题选择相应DNA条形码序列。随着测序成本不断下降,叶绿体全基因组条形码在药用植物鉴定中的应用将更卓有成效。     

中药材种子DNA条形码鉴定研究进展

种子是中药产业的源头,中药材种子的准确鉴定不仅关系到中药材的真伪,更关系到中药的安全性和有效性。由于多数中药材种子体积较小、内含物丰富、形态特征易受种子成熟度和环境条件的影响,难以通过传统方法进行有效鉴定。DNA条形码技术利用一段标准的DNA序列从基因层面对物种进行鉴定,不受环境等外部因素影响,具有通用、快速、准确等特点,逐渐成为中药材种子鉴定的研究热点。简述了DNA条形码技术在中药材种子鉴定中的研究现状,分析了中药材种子DNA条形码鉴定的技术要点,总结了不同类型中药材种子进行DNA条形码鉴定的原则,并提出了利用宏条形码技术鉴定市售混合中药材种子的研究方法,为中药材种子鉴定提供新的研究思路。     

基于ITS2序列的中药材桔梗种子DNA条形码鉴定

目的：桔梗为中国常用大宗药食兼用中药材,种植面积广,建立基于DNA 条形码技术的桔梗种子鉴定方法具有重要意义。方法：本研究共收集29份中药材桔梗基原植物和种子样品;利用体式显微镜、X射线影像工作站观察种子的形态特征及种子成熟度;优化DNA提取方法;基于中药材DNA条形码鉴定系统（http://www.tcmbarcode.cn）和《中国药典中药材DNA条形码标准序列》对种子物种进行鉴定。结果：不同群体来源或同一群体来源桔梗种子形态特征存在较大差异,识别困难;本实验可以实现单粒桔梗种子（约1mg）的DNA提取、PCR扩增和序列测定;5份样品同一群体内种子ITS2序列存在差异;中药材DNA条形码鉴定系统和《中国药典中药材DNA条形码标准序列》可以作为种子物种鉴定的依据。结论：DNA条形码分子鉴定法可以对中药材桔梗种子进行鉴定,同时为中药材种质资源鉴定提供了新方法,对中药材种子质量标准的建立提供依据。     

基于ITS2序列的5种鬼臼类中药材DNA条形码鉴定研究

目的通过分析5种鬼臼类中药材八角莲、南方山荷叶、桃儿七、小八角莲和六角莲的ITS2(internal transcribed spacer2)条形码序列,探讨鬼臼类药材鉴定新方法。方法共收集26份样品,以ITS2作为条形码序列,对各鬼臼类中药材提取基因组DNA,PCR扩增ITS2序列并进行双向测序。所得序列经Codon Code Aligner拼接并剪切后,采用MEGA5.1软件进行序列对比分析,计算遗传距离,分析比较种内、种间序列差异,并构建系统邻接树。结果 5种药材种间存在明显差异,各个种的种内最大遗传距离均小于种间最小遗传距离;构建的系统树各个种不同样本均分别聚在一起,表现出单系性。结论ITS2序列作为DNA条形码可较好地用于鬼臼类中药材DNA条形码的鉴定研究。     

中药材北沙参种子DNA条形码鉴定研究

目的：本研究旨在建立鉴定北沙参种子的新方法,确保药材生产种植中种质基原准确。方法：对北沙参不同产地种子经初步形态特征鉴定后,取单粒种子为一份样品,提取基因组DNA、PCR扩增、双向测序拼接获得ITS2序列,结合序列比对、变异位点分析,基于中药材DNA条形码鉴定系统（http://www.tcmbarcode.cn）,系统地完成种子样品的分子鉴定。结果：研究表明66份种子样品中,64份与《中国药典中药材DNA条形码标准序列》中北沙参序列特征一致,2份样品序列中各有一处SNP位点,为北沙参暂未发现过的遗传多样性信息,鉴定结果显示为北沙参。结论：DNA条形码技术能准确鉴定北沙参种子,并为中药材种子鉴定提供新方法,同时SNP位点的发现为后续研究北沙参品种多样性问题提供参考。     

基因片段的序列分析在中药质量研究中的应用

综述常用于中药质量研究的基因片段，介绍基因片段的序列分析在中药品种鉴定资源评价、亲缘关系及中药材道地性研究中应用的进展，为中药在基因水平的更深、更系统的研究及药用动植物的开发和可持续利用提供资料，常用于中药研究的DNA基因片段，主要包括叶绿体DNA、核DNA、线粒体DNA三大类。基因片段的序列分析在中药质量研究中初步显示了优越性，也向我们提出了许多新的课题。     

分子鉴定技术在中药中的应用

对近些年来兴起的分子鉴定技术进行了分析总结,主要包括随机扩增多态性DNA(RAPD)、扩增性简单序列重复(ISSR)、限制性内切酶切片段长度多态性(RFLP)、扩增限制性内切酶片段长度多态性(AFLP)、单核苷酸多态性(SNP)、DNA条形码序列分析等技术。从中药材真伪鉴定、中药材正品与替代品鉴定、中药材多基原鉴定和遗传多样性、中药材产地鉴别、中药材年限鉴别5个方面对分子鉴定技术在中药中的应用进展进行了归纳总结,阐述了分子鉴定技术存在的一些问题及其未来的发展方向。     

大花红景天尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶基因组DNA的克隆及分析

目的 克隆大花红景天Rhodiola crenulata尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶基因组DNA,并利用生物信息学对其编码区与启动子进行分析.方法 以大花红景天为样品,采用优化的CTAB法提取大花红景天基因组DNA,并利用hiTAIR-PCR 技术经过3次步移获得大花红景天UDPGT (RcUDPGT)基因DNA序列,并利用生物信息学对其进行分析.结果 克隆得到RcUDPGT基因的DNA序列2 977 bp,其中包含1 499 bp的编码区域(包括82 bp的内含子序列)和1500 bp的编码区5,上游侧翼域序列(包括启动子区域).生物信息学分析证明该序列为UDPGT基因且与其他植物UDPGT同源,具有亲水性且定位于细胞质中,三级结构预测表明该基因编码的蛋白具有UDPGT功能结合位点.启动子分析表明其存在光响应、厌氧响应、热响应、低温响应、压力与防御响应和花色素苷合成响应元件等.结论 克隆的RcUDPGT基因结构完整,具有典型的功能结合位点,为红景天分子生物学与代谢工程研究提供参考.     

中药材指纹体系

建立反映中药材整体信息的指纹体系是现阶段全面、有效控制中药材质量的手段。中药材指纹体系是采用化学指纹图谱和基因指纹图谱来分别表述、控制中药材的多元化学组份和源于生物体的特性，从有效成分和遗传物质两方面实现对中药材质量的控制。基因指纹图谱可从遗传物质上进一步佐证中药区别于化学药品的特性。基因指纹与化学指纹相结合，对于中药的品种鉴定、质量评价、药用优良品种的选育都具有重要的意义。实施中药材指纹体系，首先要建立药典品种的含多种检测方法的化学指纹和基因指纹图谱库，其次要建立指纹图谱的计算机模式识别系统。     

生物信息学在中药资源研究中的应用

20世纪末生命科学迅猛发展所产生海量生物学数据中亟待挖掘的生命科学规律和计算机科学技术的进步,催生了生物信息学(bioinformatics).中药资源(Chinese medicinal resources),尤其是中药植物资源,是中药产业发展的基础.作为一门新的学科和重要的生命科学研究开发工具,近年来生物信息学在中药资源研究中的应用有了快速的发展,涉及了不同层面的组学,为揭示其中生物学规律提供了新的研究思路、方法技术和强有力的发掘工具,同时加快了中药资源领域的研究和中药产业的发展.文章全面收集汇总了生物信息学在中药资源研究中应用的数据,并对其在中药资源领域的应用进行了展望,以期为中药资源研究提供基础的生物信息学信息.     

中药资源研究常用生物信息学技术

生物信息学的兴起和快速发展在全球取得的巨大进展和成就,为中药资源研究提供了新的研究方法技术和思路,并且极大地推动了中药资源的研究和产业发展。综述中药资源研究常用的生物信息学技术,以期为中药资源研究提供基础信息和方法。     

滤纸法快速提取中药材DNA方法的研究

目的:为了建立一种快速提取中药材DNA的新方法,本研究考察了滤纸法对中药材DNA提取的适用性。方法:提取了33个中药材DNA,动物药使用COI(除了海马)、植物药使用ITS2、真菌使用ITS通用引物进行聚合酶链式反应(PCR)扩增。结果:通过琼脂糖凝胶电泳检测发现,27个中药材PCR扩增成功,扩增成功率达到81.8%。结论:研究结果表明滤纸法对于动物类、叶类、花类、全草类、果实类及根茎类药材DNA提取有较好的效果,提取时间可控制在30 s之内。滤纸法缩短了DNA提取时间,减少了提取成本,将在中药材分子鉴别中发挥重要作用。     

我国中药材产地市场整合研究——以金银花、枸杞子、板蓝根和太子参为例

中药材专业市场交易量逐渐下降,产地市场交易成为趋势。研究产地市场整合程度有利于了解中药材市场的运行情况,对于合理规划中药材生产和提高市场效率具有重要意义。选取大宗中药材金银花、枸杞子、板蓝根和太子参研究中药材市场整合程度,利用2013—2019年价格指数,运用协整检验、误差修正模型和格兰杰因果检验进行实证分析。结果表明,我国中药材产地市场长期整合程度较高;中药材产地市场的短期整合程度远不及长期整合程度。为此提出4点政策建议:完善中药材价格信息平台、打造非道地产区中药材优质品牌、加快建成中药材质量追溯体系和建设中药材现代物流体系。     

基于全产业链标准整合的中药材质量保障与溯源系统

中药质量追溯体系具有品种多、情况复杂、追溯过程长、缺数字化标准等特点和难点。本研究基于全产业链标准整合的中药材质量保障与溯源系统,构建了种植(养殖)、采收、加工、包装、检测、仓储和质量追溯管理7个关键环节的管理要求,形成全新的中药行业质量管理体系认证标准,实现道地药材原产地与消费市场从源头实施全过程质量保真控制的无缝对接。进一步基于区块链、云计算和大数据等新一代信息技术与中药材全产业质量保障及溯源系统的融合创新势在必然,集溯源、第三方检测、认证等关键信息处理于一体,对于更加精准助力中药产业高质量发展具有重要意义。     

质量保障视角下中药材追溯机制研究

目的：构建质量保障视角下的中药材追溯机制。方法：文献资料法。结果：中药材追溯机制缺乏完备的法律法规,导致中药材追溯无法可依;信息不对称问题突出,导致中药材追溯管理混乱;中药材追溯成本较高,导致中药材追溯研究积极性低;中药材“大、散、长”现象明显,导致中药材追溯难度大。结论：通过以上分析,建议采取建立健全相关法律法规,为中药材追溯提供法律依据;整合各方面优势资源,成立中药材追溯专门机构;建立3P 认证制度,提高中药材标准化水平;加强监督管理,为中药材追溯提供保障等措施,探索质量保障视角下中药材追溯机制构建的有效途径。     

泰和县中药材统计数据挖掘与分析

目的:挖掘分析江西省泰和县2018—2021年中药材相关统计数据,为当地中药材产业发展提供参考。方法:以泰和县为研究区,采用地理信息技术与空间自相关分析方法,从空间与时间不同维度研究分析泰和县2018—2021年的中药材生产情况、空间分布格局及分异机制。结果:泰和县各乡镇中药材种植面积、种类和结构在空间上差异很大,种植面积及种类都较多的乡镇土地利用类型以耕地和林地为主。2018—2021年,泰和县中药材总产量呈逐年递增趋势,种植总面积与总产值呈U型增长趋势。泰和乌鸡年产值较稳定,约20亿元,是泰和县的重要产业之一。结论:研究结果可为泰和县中药产业布局提供数据支撑,同时为全国其他县域巩固中药资源普查成果提供参考。     

碱裂解法快速提取中药炒制品DNA的研究

该文旨在探索一种适用于中药炒制品DNA快速提取的方法。以氢氧化钠,1%PVP40和1%Triton X-100配制成碱裂解缓冲液,Tris-HCl为中和液,经加热裂解和中和2步提取不同炒制方法制备的中药炮制品的DNA,选择2种方法对DNA进行纯化,并以纯化后DNA作为模板利用通用引物进行PCR扩增。结果表明优化碱裂解法可简单快速的提取出药材DNA,槐米炒制品DNA质量浓度为(420.61±123.91)g·L-1,且使用5%Chelex-100树脂纯化可以提高DNA提取浓度。研究结果证明优化碱裂解法适用于中药炒制品的DNA快速提取。