藥用植物研究中的分子標記技術應用進展

摘 要：藥用植物研究中所使用的分子標記技術是morphologicalmarker、cellmarking與生化標記之后研究出的一種強效性的遺傳標記技術。本篇文章首先對分子標記技術的原理以及優(yōu)點進行了分析，其次對藥物植物研究中的分子標記技術進行了研究，最后對藥用植物研究中的分子標記技術應用進行展望。

關鍵詞：植物研究；分子標記技術；應用；進展

中國是野生藥材最為廣泛的一個國家，在中國地域上發(fā)現(xiàn)了1000多種特殊藥草，無論是從藥草的數(shù)量上還是種類中國都列于世界首位，為中國的藥草行業(yè)提供了豐富的資源。但從近幾年的狀況來講，隨著人們對養(yǎng)生、保健意識的不斷提高，致使藥材的市場不斷擴展，一些野生稀少的藥材正在面臨著滅絕的危機。傳統(tǒng)的研究、方式、藥草識別、使用以及保護措施都相對于落后。然而隨著這幾年DNA分子標記技術的崛起，為藥物研究提供了有效的手段與實驗條件。分子標記技術是一種研究遺傳物質(zhì)的技術，此技術不會收到外界任何物質(zhì)所影響、檢驗的精準度較高以及重現(xiàn)性質(zhì)較高等特點。隨著DNA分子標記技術的不斷創(chuàng)新與完善，以分子交替為基礎的第一代標記技術，由于此項操作的過程比較復雜、實驗的時間較長等因素，正逐漸消失在分子標記研究領域當中。而PCR技術為核心的分子標記技術在當今社會中被廣泛應用，并且日益變得成熟。

一.分子標記技術的原理以及優(yōu)點

1.微衛(wèi)星DNA

此項技術是由3-6個堿基組合而成的，其中最常見的是二核苷酸。微衛(wèi)星DNA技術的長度由于不同基因的組件，它的重復次數(shù)與檢測程度的不同均具有變異性與多態(tài)性。微衛(wèi)星DNA技術是根據(jù)兩端的保守序列來吸引異物，經(jīng)過PCR改造后，應用聚丙烯酰胺凝膠電池對擴增產(chǎn)物進行分離，以此來體現(xiàn)DNA的多態(tài)性。

簡單重復序列具有許多優(yōu)點，它們的共顯性可以區(qū)分純型和雜交型，而且靈敏度高，穩(wěn)定性好，易于操作。然而，如果SSR獲取的方法殘差不齊，還要保證檢查結果的有效性，那么我們應事先知道目標基因的序列信息。

2.AFLP技術

《自由貿(mào)易協(xié)定》是荷蘭科學家扎布和沃斯于1992發(fā)明的一項新專利。其原理是植物基因組DNA被限制性內(nèi)切酶切割后結合到特定的關節(jié)上，從而獲得具有特定關節(jié)的特定片段，然后用PCR引物的3末端鑒定這些片段以進行特異性擴增。最后，通過聚丙烯酰胺凝膠電泳篩選擴增產(chǎn)物，并對其多態(tài)性進行分析。

AFLP技術是RFLP技術與PCR技術的結合。它具有多態(tài)性高、操作簡單、樣品量大等優(yōu)勢。近年來，AFLP在藥用植物定位、遺傳多樣性分析與分類、輔助育種、功能基因定位等方面得到了廣泛的應用。AFLP目前被認為是構建DNA指紋圖譜最可靠的分子標記技術。而存在的缺點是樣品的DNA質(zhì)量較高，實驗成本較高，結果的分析比較困難。

3.DNA技術

2003年圭爾夫大學的Hebert首次提出DNA條形碼的概念。這是一種基于充分突變和相對短的DNA序列的新的生物識別系統(tǒng)，以實現(xiàn)快速準確的物種識別，類似于超市使用條形碼來識別不同的商品。通過比較特定的DNA，它也將有助于發(fā)現(xiàn)新物種和隱藏物種。Lahaye等人用Matk基因分析了蘭科植物1000余種。結果表明，利用matK技術只能發(fā)現(xiàn)蘭花品種，驗證了DNA條形碼分析的可行性。利用DNA條形碼技術可以發(fā)現(xiàn)三個隱性品種和一個新蠶種?！俺墬l碼”技術是在2008年MSF會議上提出的，并且決定使用葉綠體基因組序列作為條碼序列進行植物物種鑒定。完成第一個完整的測序整個葉綠體基因組的單一物種；在2008年，提出了一種比較標準的葉綠體DNA提取方法，通過測序37個松樣品，證實葉綠體基因組可以作為植物種水平的條形碼。近年來，DNA條形碼技術在藥用植物研究中也有報道，這對于加快我國生物進化研究的步伐具有重要意義。

二.藥用植物研究中的分子標記技術應用

1.中藥材的鑒定研究

種質(zhì)資源是指從母體傳給后代的遺傳物質(zhì)，包括道教種質(zhì)資源、新品種和重要育種系。利用SSR標記對中國林木群體的遺傳多樣性進行研究，結果表明，中國樹種群體遺傳多態(tài)性較高，36個樹種群體材料被成功地分為三組。用ISSR引物對8種野生樹突藥物進行準確鑒定。采用ISSR技術，將36種錫膠材料成功地分為6組，采用對北京野生柴胡種質(zhì)資源標記技術的研究表明，以此對區(qū)域分布特征進行保護和培育。

2.中藥材品種的鑒定

隨著中藥材市場的不斷擴大，魚糜混珠在中藥材市場頻繁出現(xiàn)。由于道路的性質(zhì)，與類似草藥的功效差別很大，因此但是很難區(qū)分傳統(tǒng)的檢測方法。但是現(xiàn)在DNA分子鑒定技術以其穩(wěn)定性高、環(huán)境因素多、個體發(fā)育快等優(yōu)勢，保證了鑒定結果的準確性，結果表明，基于SNP的分子標記技術可以很好地鑒別草藥的成分。而MATK基因的應用成功地識別了真實的產(chǎn)品和混淆的產(chǎn)品。

3.遺傳與親屬關系上的研究

研究藥用植物的遺傳多樣性和親緣關系，對于了解物種進化、遺傳育種和物種改良具有非常重要的作用。傳統(tǒng)的研究方法是基于表達產(chǎn)物的研究和探索，但藥用植物的化學成分、含量和外觀形態(tài)隨生長環(huán)境等因素而變化。因此，從傳統(tǒng)的研究角度來探討藥用植物的遺傳多樣性是非常有限的。分子標記技術可以有效地揭示物種進化過程中遺傳物質(zhì)流的真實性質(zhì)，因此，分子標記技術可以明確物種的進化、遺傳背景和物種間的遺傳關系，為珍稀瀕危中藥材的開發(fā)和資源提供現(xiàn)實依據(jù)。

三、展望

中藥材種質(zhì)資源豐富，但近年來，由于氣候變化和過度開發(fā)，一些野生藥材資源急劇減少，市場相對混亂。因此，基于生物學特性的DNA分子標記技術對中藥的鑒定、保護、開發(fā)和轉化具有重要意義。目前，藥用植物分子標記技術的研究主要體現(xiàn)在遺傳多樣性研究、種質(zhì)鑒定與評價、DNA指紋圖譜構建、基因定位等方面。

目前，dna分子標記技術在藥用植物研究中的應用還存在以下問題：中草藥研究中dna標記技術應用較少，存在定向聚集現(xiàn)象。近年來，關于藥用植物親緣關系的研究越來越多，但在其他領域，如藥材有效成分的分離和提取以及相關成分基因定位的控制等，報道較少，研究范圍也不全面深入。此外，每一種分子標記技術都有其優(yōu)點和缺點。實驗結果具有一定的片面性，而標記技術的聯(lián)合應用也處于相對空白的狀態(tài)。因此，需要增加分子標記技術的研究和應用，以提高其在藥用植物研究中的實用性和可靠性。通過對不同分子技術的研究，可以實現(xiàn)中藥有效成分的遺傳組合，以及各種藥用植物基因的調(diào)控原則和產(chǎn)品的靶向作用原則，為中藥品種的保護、利用和產(chǎn)業(yè)化作出更大貢獻，實現(xiàn)標準化，中醫(yī)文化的產(chǎn)業(yè)化與國際化。

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作者簡介

趙志新，男，河南滑縣人，講師，博士，主要從事藥用植物轉錄組代謝及基因組進化研究。

（作者單位：商洛學院）