莪术基原植物DNA条形码序列的筛选与鉴定

为寻找适用于中药材莪术基原植物鉴定的DNA条形码序列,探索快速高效的莪术基原植物鉴定的新方法,该文首先利用扩增成功率和测序成功率对中药材莪术三种基原植物,9个样本的7种DNA条形码序列(ITS、ITS2、matK、psbA-trnH、trnL-trnF、rpoB和atpB-rbcL)进行评估,然后利用MEGA6.0软件对获得的高质量的序列通过变异位点分析、遗传距离计算和系统树分析等进一步进行评估,最后将筛选到的DNA条形码序列对未知基原的待测样品进行基原鉴定。结果表明:(1) ITS、ITS2和matK等条形码序列在莪术基原植物中的扩增或测序成功率较低,难以应用于实际鉴定;而psbA-trnH、trnL-trnF和rpoB条形码序列变异位点信息过少,不足于区分莪术的三种不同基原植物;只有atpB-rbcL条形码序列的扩增和测序成功率较高,容易获得高质量的序列,同时序列长度(642～645 bp)理想,变异位点多(11个),可实现莪术的三种不同基原的区分鉴别。(2)待测样品经基于atpB-rbcL序列构建的系统发育树鉴别为温郁金。综上所述,叶绿体atpB-rbcL序列能够准确鉴定莪术不同基原植物,可以作为中药材莪术基原植物鉴定的条形码序列。     

ISSR分子标记检测大麻遗传多样性的初步分析

目的:利用ISSR分子标记技术初步检测和分析中国云南和内蒙地区毒品原植物大麻的遗传多样性。方法:用CTAR法提取大麻基因组DNA,设计10个ISSR引物,扩增产物采用6%中性聚丙烯酰胺凝胶电泳-硝酸银染色法检测,根据出现的条带数目和片段大小等分析大麻的多样性。结果:从10个ISSR引物中筛选出的4个引物用于2个地区的大麻基因组DNA扩增,PCR产物可以检测到51条重复性较好、带型清晰的DNA片段,其多态性总体比率为78.43%。云南地区和内蒙地区大麻样品可分别获得43和33条带,其中多态性条带分别为33条(76.74%)和21条(63.64%)。结论:ISSR分子标记技术揭示了大麻具有较高的遗传多样性,对于鉴别犯罪现场大麻检材的产地及种属来源具有一定的价值。     

锦葵科植物DNA条形码通用序列的筛选

对锦葵科植物样品的ITS、ITS2、rbcL、matK和psbA-trnH序列进行PCR扩增和测序,比较各序列的扩增效率、测序成功率、种内和种间变异的差异以及barcoding gap图,使用BLAST1和Nearest Distance方法评价不同序列的鉴定能力,进而从这些候选序列中筛选出较适合锦葵科植物鉴别的DNA条形码序列。结果表明,ITS序列在采集的锦葵科植物11个种26个样品中的扩增成功率较高,其种内、种间变异差异和barcoding gap较ITS2、psbA-trnH及rbcL序列具有更明显的优势,且纳入60个属316个种共1228个样品的网上数据后,其鉴定成功率可达89.9%。psbA-trnH序列的扩增和测序成功率最高,其鉴定成功率为63.2%,并能鉴别一些ITS序列无法鉴别的种。实验结果表明,ITS和psbA-trnH是较适合鉴别锦葵科植物的DNA条形码序列组合。     

中国秋海棠属（秋海棠科）植物的DNA条形码评价

秋海棠属植物种类繁多,形态变异多样,导致种类的系统放置混乱,近缘种类鉴定困难。利用DNA条形码实现物种快速准确的鉴定技术具有不受形态特征约束的优势,为秋海棠属植物的分类鉴定提供了新的方法。本研究选择4个DNA条形码候选片段（rbcL,matK,trnH-psbA,ITS）对中国秋海棠属26种136个个体进行了分析。结果显示：叶绿体基因rbcL,matK和trnH-psbA种内和种间变异小,对秋海棠属植物的鉴别能力有限：ITS／ITS2种内和种间变异大,在本研究中物种正确鉴定率达到100％／96％,可考虑作为秋海棠属DNA条形码鉴定的候选片段。研究结果支持中国植物条形码研究组建议将核基因ITS／ITS2纳人种子植物DNA条形码核心片段中的观点。     

中国秋海棠属 (秋海棠科) 植物的DNA条形码评价

秋海棠属植物种类繁多,形态变异多样,导致种类的系统放置混乱,近缘种类鉴定困难。利用DNA条形码实现物种快速准确的鉴定技术具有不受形态特征约束的优势,为秋海棠属植物的分类鉴定提供了新的方法。本研究选择4个DNA条形码候选片段（rbcL,matK,trnH psbA,ITS）对中国秋海棠属26种136个个体进行了分析。结果显示：叶绿体基因rbcL,matK和trnH psbA种内和种间变异小,对秋海棠属植物的鉴别能力有限;ITS/ITS2种内和种间变异大,在本研究中物种正确鉴定率达到100%/96%,可考虑作为秋海棠属DNA条形码鉴定的候选片段。研究结果支持中国植物条形码研究组建议将核基因ITS/ITS2纳入种子植物DNA条形码核心片段中的观点。     

地衣的ITS序列系统发育分析和DNA条形码的初探

目的:构建出地衣植物核糖体rDNA(nrDNA)的ITS序列的系统发育树并探讨地衣植物的DNA条形码.方法:以黑龙江五大连池风景区的地衣植物为材料,采用特异性引物对地衣植物的ITS序列进行Pcr扩增,直接对其Pcr产物进行测序,利用MEGA4.0软件建立地衣植物的ITS序列的系统发育树.结果:根据系统发育分析得出一致性指数CI和维持性指数RI分别为0 5356和0.6602,相同属地衣的样本间即种内的遗传距离 和不同属的样本间即种间的遗传距离(K-2-P)平均值分别为0.030和0.600,种间距离大于种内距离.结论:根据地衣植物样本间的遗传距离(K-2-P)的分析,得出核糖体rDNA的ITS基因对地衣近缘属的分类鉴定上具有一定的参考价值,建议作为地衣分类鉴定的条形码的测试片段.     

锦葵科植物DNA条形码通用序列的筛选

对锦葵科植物样品的ITS、ITS2、rbcL、matK和psbA-trnH序列进行PCR扩增和测序, 比较各序列的扩增效率、测序成功率、种内和种间变异的差异以及barcoding gap图, 使用BLAST1和Nearest Distance方法评价不同序列的鉴定能力, 进而从这些候选序列中筛选出较适合锦葵科植物鉴别的DNA条形码序列。结果表明, ITS序列在采集的锦葵科植物11个种26个样品中的扩增成功率较高, 其种内、种间变异差异和barcoding gap较ITS2、psbA-trnH及rbcL序列具有更明显的优势, 且纳入60个属316个种共1 228个样品的网上数据后, 其鉴定成功率可达89.9%。psbA-trnH序列的扩增和测序成功率最高, 其鉴定成功率为63.2%, 并能鉴别一些ITS序列无法鉴别的种。实验结果表明, ITS和psbA-trnH是较适合鉴别锦葵科植物的DNA条形码序列组合。     

基于芸香科的植物通用DNA条形码研究

植物DNA条形码研究是近10年来进展最迅速的学科之一,其通用序列的筛选一直是该领域研究的热点问题.2009年,生命条形码联盟植物工作组推荐rbcL+matK组成复合序列作为植物通用条形码,但其研究对象中近缘属、种较少,且物种水平鉴定成功率仅为72%,所以仍在进行验证和新序列的研究工作.本研究选取nrDNAITS2序列,利用其具有Ⅱ级结构的特性、通过不同物种类型模型判定全长,将其和目前热点候选序列(matK,rbcL,psbA-trnH,rpoC1,ycf5)及nrDNAITS序列针对芸香科72属192种300个样本进行比较,试图在同一科属下更多近缘种存在时,真实判定候选序列的鉴定能力.结果表明,自行设计引物的ITS2序列具有较好的PCR扩增和测序成功率,在所考察的候选序列中具有最大的种间变异和较小的种内变异,且两者存在极显著差异,同时物种鉴定成功率最高,各评价指标均优于其他候选序列.证实ITS2序列在单一科属内的"高效性",故推荐其作为植物DNA条形码通用序列之一.     

山葡萄种质资源DNA条形码通用序列的筛选

对山葡萄(Vitis amurensis)种质资源样品的ITS、ITS2、psb A-trn H、rbc L和mat K序列进行PCR扩增及测序,优化PCR反应的退火温度,比较各序列的扩增效率、测序成功率、品种间和品种内的差异及barcoding gap图,使用BLAST和NJ树法比较不同序列的鉴定能力,最终从5条DNA片段中筛选出可用于山葡萄种质资源鉴定的DNA条形码通用序列。结果表明,在采集的11份33个山葡萄样品中,psb A-trn H和ITS2序列的扩增与测序成功率较高,其品种间、品种内差异及barcoding gap较ITS、rbc L和mat K序列具有明显的优势,且ITS2序列能够鉴别psb A-trn H序列无法鉴别的品种。实验证明,ITS2和psb A-trn H序列是较适合鉴别山葡萄资源的DNA条形码序列组合。DNA条形码弥补了形态学鉴定的不足,可为山葡萄种质资源的准确鉴定提供科学依据。     

大型经济真菌的DNA条形码研究——以我国剧毒鹅膏为例

鹅膏属（Amanita）部分物种为重要食用真菌,而另外部分物种则是剧毒的,在我国及其他许多国家,每年都有因误食剧毒鹅膏而导致中毒甚至死亡的事件发生。DNA条形码是用一段或几段短的DNA序列来对物种进行快速、准确鉴定的方法。本研究选取三个候选片段,即核糖体大亚基（nLSU）、内转录间隔区（ITS）和翻译延长因子1-α（tef1-α）,使用真核生物通用引物,测试我国已知的7种剧毒鹅膏及2种易混的可食鹅膏,并将欧美分布的但与黄盖鹅膏（A.subjunquillea）亲缘关系密切的绿盖鹅膏（A.phalloides）纳入分析中。nLSU的PCR扩增和测序成功率均为100%,但种内和种间遗传变异偶有重叠。ITS的PCR扩增和测序成功率分别达到100%和85.7%,且具有高的种间变异和低的种内变异。tef1-α的PCR扩增和测序成功率分别达到85.7%和100%,种间和种内遗传分化均高于ITS和nLSU。三个片段的物种分辨率均较高,但与nLSU相比,ITS和tef1-α具有更为明显的barcode gap。鉴于ITS可能会成为真菌界的通用条码,故建议将ITS作为鹅膏属的核心条形码,tef1 α和nLSU作为该属的辅助条形码。     

罗布麻及其易混品的DNA分子鉴定

为从分子水平更准确地鉴别罗布麻及其易混品,本研究利用PCR产物直接测序法对罗布麻、大叶白麻和Apoacynum cannabinum的核基因组（rDNA）ITS区与叶绿体基因组（cpDNA）trnL内含子及trnL-F间隔区序列进行测序与比较。结果显示,罗布麻和大叶白麻ITS序列完全一致,与A. cannabinum在ITS1区有13个位点、在ITS2区有10个位点不同;在trnL内含子区及trnL-F间隔区,罗布麻和大叶白麻共有3个位点不同,罗布麻和A. cannabinum间共有23个位点、大叶白麻和A. cannabinum间共有20个位点不同。研究表明,依据rDNA ITS区序列可鉴别A. cannabinum和国产“罗布麻”（罗布麻与大叶白麻）;利用cpDNA trnL内含子及trnL-F间隔区序列可鉴别罗布麻及其相似种。     

降香黄檀的DNA条形码鉴定研究

DNA条形码技术是利用基因组中一段短的标准序列进行物种的鉴定并探索其亲缘进化关系。本研究对采自海南不同地区降香黄檀五个居群24份样品的psbA-trnH,rbcL,核ITS及ITS2序列进行PCR扩增和测序,比较各序列扩增和测序效率。种间和种内变异,采用BLAST1和邻接 (NJ) 法构建系统聚类树方法评价不同序列的鉴定能力。结果表明ITS2在所研究的材料中具有最高的扩增和测序效率,而ITS扩增效率较低。ITS2完整序列在区分黄檀属不同种间差异具有较大优势。因此可利用ITS2从分子水平区分降香黄檀与其他混伪种。     

Testing four proposed barcoding markers for the identification of species within Ligustrum L. (Oleaceae)

DNA barcoding is a biological technique that uses short and standardized genes or DNA regions to facilitate species identification. DNA barcoding has been used successfully in several animal and plant groups. Ligustrum (Oleaceae) species occur widely throughout the world and are used as medicinal plants in China. Therefore, the accurate identification of species in this genus is necessary. Four potential DNA barcodes, namely the nuclear ribosomal internal transcribed spacer (ITS) and three chloroplast (cp) DNA regions (rbcL, matK, and trnH–psbA), were used to differentiate species within Ligustrum. BLAST, character-based method, tree-based methods and TAXONDNA analysis were used to investigate the molecular identification capabilities of the chosen markers for discriminating 92 samples representing 20 species of this genus. The results showed that the ITS sequences have the most variable information, followed by trnH–psbA, matK, and rbcL. All sequences of the four regions correctly identified the species at the genus level using BLAST alignment. At the species level, the discriminating power of rbcL, matK, trnH–psbA, and ITS based on neighbor-joining (NJ) trees was 36.8%, 38.9%, 77.8%, and 80%, respectively. Using character-based and maximum parsimony (MP) tree methods together, the discriminating ability of trnH–psbA increased to 88.9%. All species could be differentiated using ITS when combining the NJ tree method with character-based or MP tree methods. Overall, the results indicate that DNA barcoding is an effective molecular identification method for Ligustrum species. We propose the nuclear ribosomal ITS as a plant barcode for plant identification and trnH–psbA as a candidate barcode sequence.     

Assessment of candidate plant DNA barcodes using the Rutaceae family

DNA barcoding is a rapidly developing frontier technology that is gaining worldwide attention.Here,seven regions (psbA-trnH,matK,ycf5,rpoC1,rbcL,ITS2,and ITS) with potential for use as DNA barcodes were tested for their ability to identify 300 samples of 192 species from 72 genera of the family Rutaceae.To evaluate each barcode’s utility for species authentication,PCR amplification efficiency,genetic divergence,and barcoding gaps were assessed.We found that the ITS2 region exhibited the highest inter-specific divergence,and that this was significantly higher than the intra-specific variation in the "DNA barcoding gap" assessment and Wilcoxon two-sample tests.The ITS2 locus had the highest identification efficiency among all tested regions.In a previous study,we found that ITS2 was able to discriminate a wide range of plant taxa,and here we confirmed that ITS2 was also able to discriminate a number of closely related species.Therefore,we propose that ITS2 is a promising candidate barcode for plant species identification.     

基于DNA条形码的半夏属及其伪品分子鉴别

利用DNA条形码技术对半夏属及其伪品进行分子鉴定, 研究半夏属药用植物鉴定的新方法。该实验使用matK序列对半夏(Pinellia ternata)及其伪品进行扩增测序, 结合GenBank数据库数据, 分析ITS、ITS2、psbA-trnH、rbcL和matK各序列的种内与种间变异及barcoding gap, 并采用最近距离法(nearest distance)和相似性搜索算法(BLAST1)评价不同序列的鉴定能力。结果显示, matK序列的种间变异最大, rbcL序列的种内变异最小; rbcL序列的种内和种间遗传变异重叠比例最小, 其次为matK序列; 各序列的Neighbor Joining树均可明显地将不同种分开。实验结果表明, 利用DNA条形码能够准确地鉴别半夏属药用植物及其伪品, matK和rbcL序列为鉴别半夏属及其伪品的较理想条形码组合。该研究为半夏属植物的分子鉴别提供了科学依据与新的思路。     

Testing four proposed barcoding markers for the identification of species within Ligustrum L.(Oleaceae)

DNA barcoding is a biological technique that uses short and standardized genes or DNA regions to facilitate species identification. DNA barcoding has been used successfully in several animal and plant groups. Ligustrum (Oleaceae) species occur widely throughout the world and are used as medicinal plants in China. Therefore, the accurate identification of species in this genus is necessary. Four potential DNA barcodes, namely the nuclear ribosomal internal transcribed spacer (ITS) and three chloroplast (cp) DNA regions (rbcL, marK, and trnH-psbA),were used to differentiate species within Ligustrum. BLAST, character-based method, tree-based methods and TAXONDNA analysis were used to investigate the molecular identification capabilities of the chosen markers for discriminating 92 samples representing 20 species of this genus. The results showed that the ITS sequences have the most variable information, followed by trnH-psbA, matK, and rbcL. All sequences of the four regions correctly identified the species at the genus level using BLAST alignment. At the species level, the discriminating power of rbcL, matK, trnH-psbA and ITS based on neighbor-joining (NJ) trees was 36.8%, 38.9%, 77.8%, and 80%,respectively. Using character-based and maximum parsimony (MP) tree methods together, the discriminating ability of trnH-psbA increased to 88.9%. All species could be differentiated using ITS when combining the NJ tree method with character-based or MP tree methods. Overall, the results indicate that DNA barcoding is an effective molecular identification method for Ligustrum species. We propose the nuclear ribosomal ITS as a plant barcode for plant identification and trnH-psbA as a candidate barcode sequence.