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48 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)0420648203

　　DNA条形码(DNABarcode,也曾叫DNA2taxon2

omy)物种鉴定技术当前正在飞速发展当中。在动物和真菌研究领域,线粒体细胞色素氧化酶亚基Ⅰ(coxⅠ)基因已得到了广泛地应用〔1,2〕,其对于藻类

〔3〕

和远缘的多细胞生物也有一定的应用价值对于植物来说,无论是coxⅠ(atpB、ndhF和)(如trnL内含子和F),均存在变异程度较小且缺乏足够的系统发育信息位点的问题,这也成为了限制其作为DNA条形码使用的主要因素。对于植物系统发育研究中另一个常见的区域———核核糖体DNA大亚基内转录间隔区(ITS),由于其在核基因组中高度重复且存在复杂的协同进化及旁系同源(Paralogy)的特点,也限制了其在某些植物类群中的应用效果。

为解决以上植物DNA条形码研究中所遇到的问题,还有待于新的更具优势的质体DNA标记被开

〔4〕

发出来。

1　序列标记的特异性

用于系统发育研究的标记必须具有足够的变异,通过利用其所含有的共有衍征(又称共源性状,Synapomorphy)的取代可将物种或物种组群联系在一起,特异的作为独有衍征(又称自体衍征,Autapo2morphy)的取代虽可用于系统发育树时间(如分子钟)和种间遗传距离的确定,但并不能用于评价各分类单元间的系统发育关系。

与致力于阐明物种界限(Specieslimits)的植物系统分类学家相比,DNA条形码对其它非分类学领域的研究者来说更具有利用的价值,如在法医、贸易和海关动物检疫等领域,DNA,质体DNA条形码

5,,但这对于以大量并非首要考虑的因素。

〔6〕

Goldblatt等分别以肖鸢尾属(Moraea,约250个种)和山龙眼属(Protea,约85个种)为研究对象对系统发育研究中常用的3个质体DNA标记(rbcL、trnL2F和rpsl6)和1个低拷贝的核谷氨酸合成酶基因(ncpGS)的特异性进行了评价,结果发现,对于相对保守的rbcL外显子,其含有的独有衍征可区分99%以上的肖鸢尾属物种和65%的山龙眼属物种,而对于占谷氨酸合成酶基因长度约80%的3个内含子序列,可区分的山龙眼属物种同样达99%以上。当然,上述研究并未涉及足够多的种内变异,考虑到高达4%的测序错误和分类错误(如同一物种被赋以多个不同的名称)等因素,其统计学意义

〔7〕

并不十分明显。

〔8〕

Chase等对GenBank和EBI数据库中2个丰度最高的植物DNA序列———质体rbcL和核核糖体ITS用BLAST方法进行了分析,虽然在检索结果中有较多的目的物种位于目录的前列,但整体看来其作为条形码使用进行物种鉴定的效果并不十分理想。对于分类置性度较高的rbcL序列,其在种和属水平发生分配错误的比例分别为17%和68%。另外,ITS1和ITS2在理论上比相对保守的518S区域要更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。