DNA条形码技术在药用植物鉴定中的应用.doc

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1、DNA条形码技术在药用植物鉴定中的应用李宏富刘滨(宁夏大学生命科学学院,宁夏银川,750021)摘要:由于很多常用药材来源繁多,导致市场上品种混乱,药材质量参差,需要准确、快速、可靠的鉴定与质量评价体系。因此,本文提出建立药材鉴定与质量评价的DNA条形码系统的解决方法,以期为药材的准确鉴定与全面质量评价提供新途径。关键词:DNA条形码技术药用植物鉴定中药材质量不稳定仍是中药发展面临的一个重大问题,造成这个问题的一个主要原因是同种药材来源复杂。很多情况下,多种同属植物作为一种药材使用,而其鉴别与质量控制都尚难尽如人意。例如常用中药甘草,为豆科甘草属(GlycyrrhizaL.)多年生草本

2、植物,中国药典2005年版(一部)收录中药甘草的原植物为乌拉尔甘草(GlycyrrhizauralensisFisch.)、胀果甘草(G.inflataBat.)、光果甘草(G.glabraL)的干燥根和根状茎可作为药材甘草使用。而其它甘草属植物众多,由于药材之间形态、结构极近似,性状、显微(组织构造和粉末)等传统鉴定方法有比较大的难度,即使是有丰富经验的专业人员或药师,也费时费力,并且不能保证精确无误。同时,其它甘草属植物中药用成分甘草酸与甘草苷的含量远低于药用甘草,造成市场上品种混乱,药材质量极不稳定。为此对药材原植物的鉴定和限制已到了刻不容缓的地步。因而,有必要建立更加准确、快速

3、、可靠的多来源药材鉴定和质量评价体系。DNA条形码技术(2003年,Herbert)是通过对一个标准目的基因的DNA序列进行分析从而进行物种鉴定的技术。这个概念的原理与零售业中对商品进行辨认的商品条形码是一样的。简单地说,DNA条形码技术的关键就是对一个或一些相关基因进行大范围的扫描,进而来鉴定某个未知的物种或者发现新种。因此,笔者认为,可尝试建立一种DNA条形码系统,即利用标准的、具有足够变异的、易扩增且相对较短的DNA片段在物种内的特异性和种间的多样性而创建的一种新的生物身份识别系统,用于类似甘草这的多来源药材的鉴定和质量评价。1DNA条形码1.1DNA条形码的概念DNA条形码技术

4、是近年来随着分子生物学技术和生物信息学的发展,出现的对生物进行鉴定和分类的技术。DNA条形编码或称DNA条形码技术(DNAbarcoding)是利用标准的、有足够变异的、易扩增且相对较短的DNA片段(DNAbarcode)自身在物种种内的特异性和种间的多样性而创建的一种新的生物身份识别系统,它可以对物种进行快速的自动鉴定。DNAbarcoding的概念由加拿大动物学家PaulHebert于2003年首次提出。PaulHebert等对动物界包括脊椎动物和无脊椎动物共11门13320个物种的线粒体细胞色素c氧化酶亚基1(CytochromecoxdaseI,COI)基因序列比较分析,除腔肠

5、动物Cnidaria外,98%的物种遗传距离差异在种内0%-2%,种间平均可达到11.3%,据此提出可以用单一的小片段基因来代表物种;他们将超市用以区分成千上万种不同商品的条形码概念引入,把这种小片段基因序列称作物种的DNA条形码(DNAbarcodes)并提出为全球生物编码的计划。1.2DNA条形码的原理DNA是生物的遗传信息载体。遗传信息的不同,决定了生物的多样性。由于每种生物物种的DNA序列都是唯一的,就给DNA条形码提供了物质基础,每个位点上都有A、T、G、C4种选择,理论上讲,45个碱基长度的DNA序列通过不同排列组合就可以获得10亿种可选择的编码。但是,由于部分碱基的保守性

6、,几十个碱基的长度不能提供足够的编码信息,而现代分子生物学的发展,扩增几百个碱基长度的序列已经很容易了。所以,目前的DNA条形码分析都是基于几百个碱基长度的DNA序列。1.3DNA条形码的标准及优点Kress等(2005)和Taberlet等(2007)提出了理想的DNA条形码标准,综合起来有以下几点:(1)可以区分物种的足够变异和分化,同时种内变异必须足够小;(2)有高度保守的引物设计区以便于设计通用引物;(3)片段足够短,以便于DNA提取和PCR扩增,尤其是对部分降解的DNA的扩增。生命条形码联盟(consortiumforthebarcodeoflife,CBOL)阐述了DNA条

7、形码的优点,概括起来有以下几点:(1)以DNA序列为检测对象,其在个体发育过程中不会改变。同种生物不同生长时期的DNA序列信息是相同的,即使经过加工,形态发生变化,而DNA序列信息不会改变,较之传统的方法,扩大了检测样本的范围;同时样本部分受损也不会影响识别结果。(2)可进行非专家物种鉴定。该技术是可机械重复的,只要设计一套简单的实验方案,经过简单培训的技术员即可操作。(3)准确性高。特定的物种具有特定的DNA序列信息,而形态学鉴别特征会因趋同

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