Πρόοδοι στη μοριακή ταυτοποίηση του Cistanche

Αφηρημένη:ΚιστανάκιαΤο Herba, ένα σπάνιο και πολύτιμο φαρμακευτικό υλικό στην Κίνα, έχει υψηλή φαρμακευτική αξία και οικολογική αξία. Εν μέσω της προόδου των τεχνικών μοριακής βιολογίας, μια ποικιλία τεχνικών μοριακής ταυτοποίησης με βάση το DNA έχουν βελτιωθεί σταδιακά και έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος στην έρευνα γιαΚιστανάκιαHerba. Αυτό το άρθρο εξετάζει τις τεχνικές μοριακής ταυτοποίησης που βασίζονται σε DNA γιαCistancheκαι συζητά τους περιορισμούς και τις προοπτικές εφαρμογής, που αναμένεται να χρησιμεύσει ως αναφορά για την ακριβή αναγνώριση και αξιολόγηση της ποιότητας του Cistanches Herba, την προστασία και την ορθολογική χρήση των πόρων και την ποικιλία της αναπαραγωγής.

Λέξεις-κλειδιά:Cistanche; μοριακή ταυτοποίηση; τεχνική μοριακού δείκτη; την αναγνώριση και την ποιότητα· διατήρηση των πόρων

Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τα συστατικά του Cistanche

Το Cistanche είναι το ξηρό σαρκώδες στέλεχος του Cistanche deserticola YC Ma καιCistanche tubulosa(Schenk) Wight, φυτό του γένουςCistancheστην οικογένεια Cistanche. Το Jiangyun, το Cunyun, το Cistanche και το Chagangaoya (Μογγολική γλώσσα) είναι γνωστά ως «τζινσενγκ της ερήμου» [2]. Τα τελευταία χρόνια, καθώς οι πόροι του άγριου Cistanche βρίσκονται στα πρόθυρα εξάντλησης και η εγχώρια ζήτηση αυξάνεται μέρα με τη μέρα, μεγάλος αριθμός παραποιημένων προϊόντων του Cistanche έχει εισρεύσει στην αγορά κινεζικών φυτικών φαρμάκων, προκαλώντας τεράστιες διακυμάνσεις στις τιμές της αγοράς , και η ποιότητα των φαρμακευτικών υλικών δεν είναι εγγυημένη, γεγονός που θέτει σε σοβαρό κίνδυνο την ασφάλεια της κλινικής φαρμακευτικής αγωγής. φύλο [3]. Ως εκ τούτου, η διατήρηση, η έρευνα και η ορθολογική ανάπτυξη και η αξιοποίηση των πόρων γερμαπλασμάτων φυτών Cistanche είναι επικείμενη, και η ακριβής αναγνώριση των πόρων γερμαπλασμάτων φυτών Cistanche είναι ιδιαίτερα σημαντική.

ως σημαντική. Η έκδοση του 2020 της «Φαρμακοποιίας της Λαϊκής Δημοκρατίας της Κίνας» (εφεξής «Κινεζική Φαρμακοποιία») καταγράφει μόνο ότι τα αποξηραμένα φολιδωτά σαρκώδη στελέχη του Cistanche deserticola χρησιμοποιούνται ως γνήσια φάρμακα. Από την άποψη της κατάστασης, εκτός από τα φυτά Cistanche και Cistanche tubehua που καταγράφηκαν στην έκδοση 2020 της "Κινεζικής Φαρμακοποιίας", υπάρχουν επίσης τα Cistanche sinensis G. Beck, C. salsa (CA Mey.) G. Beck, Lanzhou Cistanche C. lanzhouensis ZY Zhang, κ.λπ. [4], υπάρχει επίσης ένας μεγάλος αριθμός πλαστών φαινομένων ντόπινγκ. Με την ανάπτυξη και τη συνεχή βελτίωση της τεχνολογίας της μοριακής βιολογίας, η τεχνολογία μοριακής ταυτοποίησης έχει τα πλεονεκτήματα της μικρότερης κατανάλωσης δείγματος, της υψηλής ταχύτητας και της υψηλής ακρίβειας και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στην αναγνώριση ειδών ζώων και φυτών. Η ανάπτυξη της έρευνας εξόρυξης πόρων είναι επίσης σχετικά γρήγορη [5]. Επί του παρόντος, έχει σημειωθεί κάποια πρόοδος στην αναγνώριση των φαρμακευτικών υλικών Cistanche με τεχνολογία μοριακής ταυτοποίησης. Σύμφωνα με την ταξινόμηση της τεχνολογίας μοριακών δεικτών που απαιτείται για τη μοριακή ταυτοποίηση [6], αυτή η εργασία εξετάζει την ταυτοποίηση του Cistanche deserticola με το βλαστό και άλλες πτυχές, και συζητά την ύπαρξη ταυτοποίησης του Cistanche deserticola με το βλαστό. Αναλύστε τα προβλήματα και υποβάλετε αντίστοιχες λύσεις, με στόχο την παροχή αναφοράς για την προστασία, την ορθολογική αξιοποίηση και την καλλιέργεια νέων ποικιλιών φυτών Cistanche.

1 Εφαρμογή της τεχνολογίας barcoding DNA στην αναγνώριση φυτών Cistanche

1.1 Τεχνολογία barcoding DNA

Το 2003, ο καθηγητής Paul Hebert του Πανεπιστημίου του Guelph στον Καναδά εισήγαγε την τεχνολογία barcode στον βιολογικό κόσμο και πρότεινε για πρώτη φορά την έννοια του "barcode DNA" [7]. Η τεχνολογία γραμμωτού κώδικα DNA είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για τον εντοπισμό της παραδοσιακής κινεζικής ιατρικής και των πρώτων υλών πολλαπλών βάσεως. Για το αντίστοιχο DNA, τα υποψήφια θραύσματα ενισχύθηκαν με τη γενική αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης εκκινητών (PCR), τα προϊόντα ενίσχυσης PCR καθαρίστηκαν, αλληλουχήθηκαν και αναλύθηκαν, αναζητήθηκε η αλληλουχία γραμμικού κώδικα DNA-στόχος και κατασκευάστηκε ένα σύστημα αναγνώρισης γραμμικού κώδικα DNA [8. ]. Συμπερασματικά, η αναγνώριση γραμμωτού κώδικα DNA είναι μια μέθοδος βιομοριακής ταυτοποίησης που χρησιμοποιεί ένα ή μερικά σχετικά σύντομα, τυπικά θραύσματα DNA για την αναγνώριση ειδών [9].

Τα τελευταία χρόνια, μέσω του συνδυασμού τεχνολογίας προσδιορισμού αλληλουχίας υψηλής απόδοσης και τεχνολογίας αναγνώρισης γραμμωτού κώδικα DNA, αναπτύχθηκε μια νέα τεχνολογία που μπορεί να ανιχνεύει αλληλουχίες γραμμωτού κώδικα πολλαπλών ειδών σε μικτά δείγματα ταυτόχρονα——μεταγραμμικός κώδικας DNA, η βασική αρχή της οποίας είναι η εφαρμογή αλληλουχίας υψηλής απόδοσης Η τεχνολογία λαμβάνει την ενισχυμένη ακολουθία του μικτού γραμμωτού κώδικα και προσδιορίζει τη σύνθεση του είδους στο μικτό δείγμα μέσω ανάλυσης βιοπληροφορικής[10].

1.2 Επιλογή αλληλουχιών γραμμωτού κώδικα DNA

Οι αλληλουχίες γραμμωτού κώδικα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην τεχνολογία γραμμωτού κωδικοποίησης DNA περιλαμβάνουν το μιτοχονδριακό συνένζυμο Ⅰ (CO Ⅰ) DNA, 12S rRNA, 16S rRNA και ριβοσωμικό 18S rDNA για την ταυτοποίηση ζωικών ειδών[11]. ριβοσωμικό 16S rDNA για βακτηριακή ταυτοποίηση[12] ], θραύσματα γονιδίου εσωτερικού μεταγραφόμενου διαχωριστικού ριβοσώματος (ITS) και αλληλουχίες CO I για ταυτοποίηση μυκήτων[13]. λόγω του αργού ρυθμού εξέλιξης των μιτοχονδριακών γονιδιωμάτων στα φυτά, τα θραύσματα γραμμικού κώδικα επιλέγονται κυρίως στο γονιδίωμα του χλωροπλάστη. trnH-psbA, psbK-psbI, και

Πυρηνωμένο γονίδιο ITS[14]. Το 2006, η ερευνητική ομάδα του Chen Shilin εξέτασε την ικανότητα διάκρισης του ITS2 σε περισσότερα από 6.600 φυτικά δείγματα και διαπίστωσε ότι η αποτελεσματικότητα αναγνώρισης του ITS2 σε επίπεδο είδους ήταν τόσο υψηλή όσο 92,7 τοις εκατό, υποδεικνύοντας ότι η ακολουθία ITS2 μπορεί να αναγνωρίσει τυπικούς γραμμικούς κώδικες DNA του φαρμακευτικά φυτά και στενά συγγενικά είδη. Το ITS2 χρησιμοποιήθηκε ως ένας νέος τύπος καθολικού γραμμικού κώδικα DNA για φαρμακευτικά φυτά [15] και αναγνωρίστηκε από διεθνείς ομοτίμους εμπειρογνώμονες [16].

Το 2013, η Εθνική Επιτροπή Φαρμακοποιίας συζήτησε και ενέκρινε τη συμπερίληψη των κατευθυντήριων γραμμών για τη μοριακή ταυτοποίηση γραμμωτών κωδικών DNA για κινεζικά φαρμακευτικά υλικά στη συμπληρωματική έκδοση της «Κινεζικής Φαρμακοποιίας». Το ITS2 είναι το βασικό σύστημα αναγνώρισης γραμμωτού κώδικα DNA για φυτικά φαρμακευτικά υλικά [17].

Επί του παρόντος, πολλοί μελετητές έχουν πραγματοποιήσει έρευνα μοριακής ταυτοποίησης στα φυτά Cistanche. Σύμφωνα με την έρευνα των Chen Shilin et al. [18], το ITS2 είναι κατάλληλο ως τυπική ακολουθία γραμμωτού κώδικα για την αναγνώριση φαρμακευτικών φυτών. Οι Sun Zhiying et al [19] βρήκαν ότι η αλληλουχία ITS2 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βάση για την αποτελεσματική αναγνώριση του κινεζικού φυτικού φαρμάκου Cistanche deserticola και των πλαστών προϊόντων του σε γραμμικούς κώδικες DNA. Οι Wang Xiaoyue et al[20] χρησιμοποίησαν γραμμωτούς κώδικες ITS2 για να προσδιορίσουν 4 κοινά σκοτεινά προϊόντα των Cynomorium, Cistanche, Liedang και Cistanche και καθιέρωσαν με επιτυχία τη «μοριακή ταυτότητα» των θολών προϊόντων της Cistanche. Η μέθοδος αναγνώρισης φαρμακευτικών φυτών μέσω των αλληλουχιών ITS2 είναι σχετικά ώριμη και έχει τα πλεονεκτήματα της ταχύτητας, της ακρίβειας και της αποτελεσματικότητας. Επομένως, η χρήση της ακολουθίας ITS2 για την αναγνώριση φυτών Cistanche έχει γίνει η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος.

1.3 Ροή εργασιών γραμμωτού κωδικοποίησης DNA

Η ροή εργασίας του γραμμωτού κώδικα DNA είναι παρόμοια με τη λειτουργία της μοριακής φυλογενετικής έρευνας και τα κύρια βήματα φαίνονται στο σχήμα 1. Ο Gu Xiuyan [21] έλαβε τη βασική αλληλουχία του ITS και ανέλυσε τις διαφορές μεταξύ των ειδών και διαπίστωσε ότι το Cistanche σχετίζεται στενά με το αλατούχο διάλυμα Cistanche, και το Cistanche στο Lanzhou συνδέεται στενά με το Cistanche, το οποίο παρέχει επίσης τη βάση για την ανάπτυξη νέων πηγών φαρμάκων του Cistanche. βάση. Οι Li Zhenhua et al[22] διεξήγαγαν έρευνα μοριακής ταυτοποίησης DNA στο Cynomorium, Cistanche και Huanghua Liedang και κατάφεραν να ταυτοποιήσουν γρήγορα και με ακρίβεια τα Cistanche και τα πλαστά Cynomorium, Cistanche και Huanghualiedang με PCR ειδικής τοποθεσίας.

Εν ολίγοις, υπάρχει ήδη μια σχετικά ολοκληρωμένη διαδικασία για την αναγνώριση φυτικών ειδών με χρήση γραμμωτού κώδικα DNA. Η αναγνώριση των φυτών Cistanche με την ανάλυση αλληλουχιών DNA και τη δημιουργία μιας σχετικής βάσης δεδομένων μπορεί να προσφέρει μια περισσότερη βάση για την ταυτοποίηση και την ταξινόμηση των φυτών Cistanche στο μέλλον.

1.4 Ανάλυση δεδομένων γραμμωτού κώδικα DNA

Η επεξεργασία και η ανάλυση των δεδομένων που λαμβάνονται είναι ένα πολύ σημαντικό έργο[18]. Μετά την ολοκλήρωση της αλληλουχίας, η σύγκριση αλληλουχιών και η χειροκίνητη διόρθωση εκτελούνται για την αφαίρεση των χαμηλής ποιότητας αλληλουχιών και των περιοχών εκκινητών. Το λογισμικό που χρησιμοποιείται συνήθως περιλαμβάνει Chromas, CExpress[23], κ.λπ. Η ανάλυση γενετικής απόστασης της τελικής αλληλουχίας γενικά πραγματοποιείται από το λογισμικό MEGA [24] για την ανάλυση της γενετικής απόστασης μεταξύ δειγμάτων διαφορετικών φυτικών ειδών και το μοντέλο K2P [25-26] χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ενδοειδικής απόστασης μεταξύ των ειδών ; στη συνέχεια, κατασκευάστε το δέντρο φυλογένεσης που συνδέεται (NJ), χρησιμοποιώντας τον διαδικτυακό ιστότοπο iTol [27] για να βελτιώσετε και να ομορφύνετε το αναπτυξιακό δέντρο (https://itol.embl.de/) και ελέγξτε το ποσοστό υποστήριξης κάθε κλάδου σύμφωνα με το bootstrap (1000 επαναλήψεις).

Η μέθοδος BLAST είναι ένας αλγόριθμος αναζήτησης που βασίζεται στο BLAST. Είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ή να πραγματοποιηθεί λήψη μιας βάσης δεδομένων αλληλουχιών αναφοράς για την αναγνώριση ειδών στη βάση δεδομένων GenBank (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/) για επακόλουθη ανάλυση των θραυσμάτων γονιδίων και των εργασιών αναγνώρισης ειδών [28]. Οι Xu Danyun et al[29] χρησιμοποίησαν 3 ζεύγη γενικών εκκινητών γραμμικού κώδικα DNA για να αναγνωρίσουν 22 είδη φυτών Lauraceae και αναγνώρισαν με επιτυχία 20 είδη φυτών. Οι Adolfo et al[30] αναγνώρισαν με επιτυχία 3 είδη φυτών Pueraria χρησιμοποιώντας γραμμικούς κώδικες ITS2 και matK. Οι παραπάνω μελέτες καταδεικνύουν ότι με τη λήψη και την ανάλυση των αλληλουχιών DNA των φαρμακευτικών φυτών, τα είδη φυτών μπορούν να αναγνωριστούν γρήγορα και αποτελεσματικά.

2 Εφαρμογή άλλων τεχνικών μοριακών δεικτών στην ταυτοποίηση φυτών Cistanche

Για τους οργανισμούς, τα χαρακτηριστικά τους πάνω από το μοριακό επίπεδο καθορίζονται τελικά από μοριακά χαρακτηριστικά. Σε σύγκριση με τη μορφολογική ανάλυση [31] και την ανάλυση χρωμοσωμάτων [32], οι μοριακοί δείκτες μπορούν να αποκαλύψουν το πραγματικό πρόσωπο της βιολογικής γενετικής ποικιλότητας. Οι Sarwat et al[33] χρησιμοποίησαν ενισχυμένο πολυμορφισμό μήκους θραύσματος (AFLP), τεχνολογία επιλεκτικής ενίσχυσης πολυμορφικών μικροδορυφορικών θέσεων (SAMPL), απλή ενίσχυση αλληλουχίας επαναλήψεων (ISSR), τυχαία ενισχυμένο πολυμορφικό DNA (RAPD) και άλλες τεχνικές μοριακών δεικτών ανίχνευσαν τη γενετική ποικιλότητα δειγμάτων Tribulus terrestris που συλλέχθηκαν από διαφορετικά μέρη στην Ινδία και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι αυτές οι τέσσερις τεχνικές μοριακών δεικτών μπορούν να λάβουν διαφορετικά δακτυλικά αποτυπώματα DNA μοναδικά για κάθε γεωγραφική περιοχή. Η Διεθνής Ένωση για την Προστασία των Δικαιωμάτων των Φυτικών Ποικιλιών (UPOV) χρησιμοποιεί επίσης την ταυτοποίηση μοριακών δεικτών DNA ως βοηθητικό μέσο για τον έλεγχο DUS (διακριτικότητα ομοιομορφία και σταθερότητα) των ποικιλιών καλλιεργειών [34]. Επί του παρόντος, οι τεχνολογίες μοριακών δεικτών όπως οι AFLP, RAPD και ISSR είναι σχετικά ώριμες και χρησιμοποιούνται ευρέως στην αναγνώριση φυτών Cistanche (Πίνακας 1).

Υποστήριξη:

wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950