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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。
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基于叶绿体全基因组的贝母属特异性DNA条形码的筛选
本研究通过对贝母属4个物种叶绿体基因组进行全局分析,分别查找基因区域和基因间区的高变异区域,筛选用于高效鉴别贝母属植物的新DNA条形码序列.相关研究发现贝母属植物的基因区域序列相似度极高,不适用于DNA条形码鉴定研究;共有7个基因间区可以作为潜在的贝母属植物鉴定的特异性DNA条形码.本研究所构建的DNA条形码筛选方法,为筛选用于难鉴定科属的新的DNA条形码提供了通用的方法体系.
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藏药"巴莴色保"基原鉴定及其叶绿体全基因组序列分析
常用藏药之一"巴莴色保",根入药,治疗"黄水病"等.在民族植物学考察基础上,首次确定其基原植物的系统学位置——龙胆科獐牙菜属轮叶獐牙菜Swertia verticillifolia T. N. Ho et S. W. Liu;物种鉴定要点:基生叶发达,茎生叶轮生;花冠钟状,黄绿色,4裂,每裂片具裸露腺窝1.作为我国高山特有物种,首次得到其叶绿体全基因组序列:全长为151 682 bp,大单拷贝区 (LSC)、小单拷贝区 (SSC)分别为82 623 bp和18 335 bp,反向互补重复区(IR)为25 362 bp.注释叶绿体基因129个,其中84个编码蛋白基因、37个tRNA基因、8个rRNA基因.该工作可为"巴莴色保"品种鉴定、活性物质基础研究、质量标准制订及原植物就地保护等工作提供基础资料.
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植物叶绿体ycf15基因应用于药用植物鉴定的前景展望
叶绿体普遍存在于绿色植物中,ycf15基因位于叶绿体基因组IR区,长度一般为250～550 bp,高度保守,目前对该基因研究较少.就有限的研究成果来看,其独特的序列结构及其显现的丰富多样的遗传信息不仅具有一定的物种鉴定意义,而且在植物系统进化分析研究中有较大的潜力.同时,ycf15基因具有保守性高、片段长度较小、无需克隆测序等特点,在进一步构建中药材鉴定DNA条形码中具有独特优势.从ycf15基因的结构特点、物种鉴定与系统学意义几方面进行梳理并展望其在药用植物鉴定中的应用前景.
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DNA条形码技术在中药鉴定中的应用进展
DNA条形码(DNA barcoding)技术利用标准的一个或多个DNA片段对物种进行鉴定,是近年来生物学研究的热点领域,也是生物学发展迅速的方向之一.总结了植物DNA条形码研究的发展历程及新进展,重点讨论了超级条形码在近缘物种鉴别中的应用前景,以及DNA条形码在中药材基原物种鉴定、道地药材鉴别以及中药材溯源系统研究中的应用,并强调了植物DNA条形码在中药资源评价、保护和可持续利用中的重要地位和作用,为药用植物DNA条形码研究提供新的思路.
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五加科植物叶绿体基因组结构与进化分析
目的 获取五加科叶绿体基因组的结构特征以及进化关系.方法 以已测序完成的10个属的20种五加科植物叶绿体基因组为研究对象,系统比较基因组间的差异,分析4个IR边界扩张与收缩情况,并以近缘物种当归为外类群,使用MEGA 4.0构建系统进化树,分析物种间的亲缘关系.结果 20种五加科植物的叶绿体基因组大小差异较小,大差仅1 909bp.各物种均出现基因替换现象,由cemA基因替换ycf10基因,且数量存在一定差异,主要由tRNA引起.通过比较发现,五加科物种的4个IR边界比较保守,仅野三七、三七和穗序鹅掌柴的边界基因进入IR区的长度与其他物种的差异较大.以当归为外类构建的系统进化树,各节点的支持率较高,清晰地反映了各物种间的亲缘关系.结论 叶绿体基因组涵盖的信息量大,可以用于分析关系较近与进化较快物种的系统发生问题.
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益母草叶绿体基因组序列与系统进化位置分析
目的:对益母草叶绿体基因组序列与系统进化位置进行分析,旨在为益母草种质资源的开发和利用提供科学依据.方法:采用二代测序技术对益母草全基因组DNA进行测序,并成功组装了其完整的叶绿体基因组.结果:益母草叶绿体基因组全长159 375 bp,由一个大的单拷贝区(LSC) 87 204 bp,一个小的单拷贝区(SSC)17 515 bp和一对27 099 bp的反向重复序列(IRs)组成.基因组注释结果显示其共编码115个基因,包括99个蛋白编码基因、38个tRNA基因和8个rRNA基因.叶绿体基因组GC含量为38.41％.同时,本研究共检测到160个简单重复序列和49个串联重复序列.结论:系统发育分析表明,益母草属与水苏属的亲缘关系较近,本研究为益母草药材精准鉴定与遗传多样性研究奠定了基础.
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利用DNA芯片技术高效合成Ostreococcus Tauri叶绿体基因组
目的:21世纪以来,随着合成生物学的高速发展及其所遇到的问题,开发下一代DNA合成技术已经成为了必然趋势.基因芯片技术和DNA大片段组装技术是建立下一代DNA合成平台的关键技术力量.方法:为了开发具有工业化标准的DNA芯片-基因组合成平台,我们首次利用电化学DNA芯片和DNA大片段组装技术合成了72kb的Ostreococcus tauri的全叶绿体基因组.结果:首先,我们使用电化学DNA芯片合成仪合成了564条150bp的Oligo Mix,并成功扩增分离了其中96％的Oligo序列,剩下的基因组序列是通过传统的固相亚磷酰胺三脂合成法合成.在此基础上,我们利用DNA重组技术将564条150bpOligo片段分三步克隆到了一个pGSYN系统.通过高通量测序,我们证实叶绿体基因组被成功地人工合成.整个合成成本大约是目前传统基因合成成本的10％-20％.结论:研究证实基因芯片技术和DNA大片段组装技术的应用是能够明显的降低现阶段基因组合成工艺的成本.新技术的成熟推广和成本的有效控制也会进一步加速科学家对基因组功能的深入研究以及合成生物学的质的飞跃.
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药用植物叶绿体基因组研究进展
叶绿体是绿色植物的重要细胞器,其基因组信息被广泛应用于比较基因组学与系统发育学研究.近年来,随着测序技术的发展,完成叶绿体基因组测序的物种越来越多.本文在总结叶绿体基因组结构与测序技术的基础上,对叶绿体基因组在药用植物的鉴定、系统进化等方面的研究进行综述.
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霍山石斛cpDNA全序列微卫星分布及分子鉴别研究
目的:探讨霍山石斛的叶绿体基因组(chloroplast genomic DNA,cpDNA)中微卫星分布规律并设计引物鉴别霍山石斛及其伪品.方法:利用GenBank上已公布的霍山石斛cpDNA全序列,应用分子生物学软件对霍山石斛cpDNA中的微卫星位点统计分析,并设计筛选特异性引物对霍山石斛进行鉴别.结果:霍山石斛cpDNA中微卫星位点共有52个,以单碱基重复序列为主,共有25个,占总位点48％,其次二碱基重复序列有16个,占总位点30.8％,三碱基及三碱基以上重复序列在cpDNA中分布极少.在通过微卫星位点所设计的4对引物中,有2对引物可对霍山石斛及部分混伪品进行有效的鉴别.结论:所设计的引物可以对霍山石斛及其伪混品进行鉴别,且所得数据为霍山石斛的种群遗传和起源分化的研究提供了支持.
