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中药的DNA分子鉴定技术

发布时间:2020-09-04 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:4670

近年来,随着分子生物学技术的发展,DNA分子标记技术已广泛用于药用植物遗传多样性和分类学研究,并逐渐渗透到中药的鉴定领域中,大大地推动了中药鉴定研究的发展进程。DNA分子作为遗传信息体,信息含量大,在同种或同品种内具有高度的遗传稳定性,且不受外界环境因素和生物体发育阶段及器官组织差异的影响。以DNA分子标记为核心内容的分子鉴定技术可以弥补形态学鉴定的缺陷,能够更为客观完整地对中药质量进行评价。

目前,应用于中药的DNA分子鉴定技术主要可分为三类:基于分子杂交的指纹分子鉴定技术;基于聚合酶链式反应(polyperase chain reaction,PCR)技术的指纹分子鉴定技术;基于DNA序列分析的序列鉴定技术等。2015年版《中国药典》一部采用聚合酶链式反应(PCR)法作为乌梢蛇、蕲蛇炮制品、川贝母的质量评定方法,四部通则增订了中药材DNA条形码分子鉴定法,标志着分子鉴定技术已经成为法定的中药鉴定方法之一,扩充了中药鉴定的科学内涵。

一、相关概念

(一)DNA分子鉴定——基因层次的鉴定

药材(除矿物药)来源于生物,都有着生物的内涵。

1. 生物学谱(blological spectrum)生物是由基因(gene)、细胞(cell)、器官(organ)、有机体(organism)、居群(population)、群落(community)等6个主要的生物层组成,这一多层次结构模式被称为生物学谱。每一层次都有其自身的科学问题,有相应的研究方法,如细胞生物学和分子生物学及其方法,人们在认识生物时都是从其所处的层次逐渐向宏观和微观两个方面发展

2. 中药材鉴定的分类根据生物层次,药材的鉴定可分为基因层次、细胞层次、器官层次、有机体层次、居群层次五类。对于每个层次各有其所属的鉴定方法学,基因层次称为分子生物学鉴定,细胞层次称为显微鉴定,器官层次称为性状鉴定,有机体层次称为基源鉴定,居群层次称为道地药材鉴定等。分子生物学鉴定与中药的基源鉴定、性状鉴定、显微鉴定、化学鉴定一起构成中药鉴定的五大方法学体系,标志着传统的中药鉴定学已从细胞水平向分子水平发展,能够更为客观完整地对中药质量进行评价。

(二) DNA分子鉴定技术

1. 生物遗传多样性(genetic diversity)DNA分子是由G、A、C、T4种碱基构成的双螺旋结构的长链状分子,生物体特定的遗传信息包含在特定的碱基排列顺序中,不同的物种其遗传性不同.这种遗传上的差异表现在这4种碱基排列顺序的变化之中,称为生物遗传多样性。

2. 分子标记技术现代分子生物学的研究发现,中药(不含矿物药类)所依赖的生物资源——物种的多样性是由于其基因多态性的结果,而基因多态性可在分子水平上检测,它比在形态组织和化学水平上检测更能代表中药变异类型的遗传标记。

(1) 分子标记:指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNA片段,它直接反映基因组DNA间的差异。可以了解种群间的关系、种群动态及其进化历史,从而为物种保护和控制提供精确的依据。对动物类药材而言,主要集中在线粒体基因组的细胞色素b(cytochromeb,cyt-b)和12SrRNA基因序列上进行检测分析。对于植物性药材来说,目前用于检测分析的基因序列主要是叶绿体基因组的核酮糖-1,5-二磷酸羟化酶大亚基(ribulose-1,5-bisphosphatecarboxylaselargesubunit,rbcL)、编码赖氨酸转移核糖核酸酶K(transferRNAforlysine,trnK)及其内含子中编码成熟酶基因(maturaseforlysine,matK)以及核基因组的18S核糖体核酸小亚基(smallsubunitribosomalRNA,18SrRNA)、核糖体rDNA内转录间隔区(internaltranscribedspacer,ITS)。

(2) DNA分子标记技术:也称DNA分子诊断技术,是指通过直接分析遗传物质的多态性来诊断生物内在基因排布规律及其外在性状表现规律的技术。

分子杂交(molecular hybridization)和聚合酶链式反应法(polymerase chain reaction,PCR)是DNA分子标记的两个核心技术。前者主要有以低拷贝序列为探针的限制性片断长度多态性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)和以重复序列为探针的DNA指纹技术(DNA fingerprinting。后者依据分析对象可分为两类,其一是采用检测基因组DNA的多态性,如随机扩增多态性DNA(random amplified polymorphic DNA,RAPD)、任意引物PCR(arbitrary primer-PCR,AP-PCR)、扩增内切酶片断多态性(amplified restriction fragment length polymorphism,AFLP)等方法,又称为PCR-DNA指纹法;其二是检测特定片断DNA的多态性,即以特定的基因为研究对象,如PCR产物的限制性片断长度多态性(PCR-restriction fragment length polymorphism,PCR-RFLP)、等位基因特异PCR(allele-specific PCR,AS-PCR)、DNA直接测序等方法等。

 

 

文章来源:《实用中药药品检验检测技术指南》

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