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1、·648·JournalofChineseMedicinalMaterials第33卷第4期2010年4月药用植物DNA条形码物种鉴定技术陈念,赖小平(广州中医药大学中药学院,广东广州510006)摘要DNA序列的变异程度是决定其能否作为DNA条形码进行物种鉴定的主要因素。本文对系统发育研究中常用的DNA序列标记在药用植物DNA条形码鉴定研究中的使用效果进行了评价,如当前已知序列最多的2种标记———质体编码的核酮糖21,52二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基(rbcL)和核核糖体大亚基内转录间隔区(ITS),以及变异程度
2、相对较高的质体psbA2trnH区域等,均有很大的用于中药材DNA条形码鉴定的潜力。单亲遗传的质体或线粒体基因组仅能提供物种分类所需的部分信息,因此其在物种分类研究中的应用尚不够完善,但其在短期内已足以解决物种鉴定研究中所遇到的实际问题,且随着新的条形码物种鉴定工具的开发———如变异显著且容易扩增的核基因标记等,包括对杂交后代进行检测在内的其它难题也将得到很好地解决。关键词药用植物;DNA条形码;物种鉴定;分类中图分类号:R28215文献标识码:A文章编号:100124454(2010)0420648203DNA
3、条形码(DNABarcode,也曾叫DNA2taxon2域的研究者来说更具有利用的价值,如在法医、贸易omy)物种鉴定技术当前正在飞速发展当中。在动和海关动物检疫等领域,尤其是在对中药材等DNA物和真菌研究领域,线粒体细胞色素氧化酶亚基Ⅰ容易发生降解的样品进行鉴定时,质体DNA条形码〔1,2〕〔5〕(coxⅠ)基因已得到了广泛地应用,其对于藻类应用的优势非常明显。当然,高质量的核酸样品〔3〕和远缘的多细胞生物也有一定的应用价值。但是确保DNA条形码准确性的前提,但这对于以大量对于植物来说,无论是coxⅠ基因还是一
4、些已广泛新鲜植物标本作为实验材料的种群遗传学研究来说用于系统发育研究的质体基因组编码区域(如rbcL、并非首要考虑的因素。〔6〕atpB、ndhF和matK基因外显子)和非编码区域(如Goldblatt等分别以肖鸢尾属(Moraea,约250trnL内含子和trnL2F基因间隔区),均存在变异程度个种)和山龙眼属(Protea,约85个种)为研究对象较小且缺乏足够的系统发育信息位点的问题,这也对系统发育研究中常用的3个质体DNA标记成为了限制其作为DNA条形码使用的主要因素。(rbcL、trnL2F和rpsl6)
5、和1个低拷贝的核谷氨酸合对于植物系统发育研究中另一个常见的区域———核成酶基因(ncpGS)的特异性进行了评价,结果发现,核糖体DNA大亚基内转录间隔区(ITS),由于其在对于相对保守的rbcL外显子,其含有的独有衍征可核基因组中高度重复且存在复杂的协同进化及旁系区分99%以上的肖鸢尾属物种和65%的山龙眼属同源(Paralogy)的特点,也限制了其在某些植物类群物种,而对于占谷氨酸合成酶基因长度约80%的3中的应用效果。个内含子序列,可区分的山龙眼属物种同样达99%为解决以上植物DNA条形码研究中所遇到的以上。
6、当然,上述研究并未涉及足够多的种内变异,问题,还有待于新的更具优势的质体DNA标记被开考虑到高达4%的测序错误和分类错误(如同一物〔4〕发出来。种被赋以多个不同的名称)等因素,其统计学意义〔7〕1序列标记的特异性并不十分明显。〔8〕用于系统发育研究的标记必须具有足够的变Chase等对GenBank和EBI数据库中2个丰异,通过利用其所含有的共有衍征(又称共源性状,度最高的植物DNA序列———质体rbcL和核核糖体Synapomorphy)的取代可将物种或物种组群联系在ITS用BLAST方法进行了分析,虽然在检索结
7、果中一起,特异的作为独有衍征(又称自体衍征,Autapo2有较多的目的物种位于目录的前列,但整体看来其morphy)的取代虽可用于系统发育树时间(如分子作为条形码使用进行物种鉴定的效果并不十分理钟)和种间遗传距离的确定,但并不能用于评价各想。对于分类置性度较高的rbcL序列,其在种和属分类单元间的系统发育关系。水平发生分配错误的比例分别为17%和68%。另与致力于阐明物种界限(Specieslimits)的植物外,ITS1和ITS2在理论上比相对保守的518S区域系统分类学家相比,DNA条形码对其它非分类学领要更
8、合适用于物种鉴定研究,但对其进行BLAST比收稿日期:2009211210基金项目:国家自然科学基金(K1060015)作者简介:陈念(19802),男,博士后,研究方向为中药DNA分子鉴定;Tel:15521118819,E2mail:mitogenome@1261com。JournalofChineseMedicinalMaterials第33卷第4期2010年4月·
