基于ITS序列开发石斛分子标记的研究文献综述

 2022-08-18 14:41:46

分子标记技术在石斛分子的研究进展

摘要:我国是世界上药用植物资源最丰富的国家之一,已查明药用植物有1万多种。随着中医药的对外传播、世界对中医药了解的加深,中药在国际医药领域中的地位不断升高,需求量在逐年递增。我国虽有丰富的野生中药资源,却因生态环境的不断破坏、无计划的采伐等因素,有限的野生药用植物资源日益减缩。同时,目前药材市场上药材掺假现象非常严重,用其他伪品与正品混淆,无法保证消费者完全用药,严重损害了消费者的人身利益。因此,DNA条形码技术是利用分子手段进行物种鉴定的最新发展,即通过比较一段通用DNA片段,对物种进行快速、准确的识别和鉴定,是近年来生物分类和鉴定的研究热点,对寻找快速、准确的鉴定药材与伪品的方法是十分紧迫和必要的。

关键词: 石斛 分子标记 ITS

1 前言

我国的石斛栽培有着悠久的历史,早在明代就有栽于砂面上或挂在屋檐下的记载,但栽培面积很小,直到现在,仍然主要靠挖采野生资源,导致目前石斛类药材十分紧缺。自然生长的石斛属植物,喜生于热带和亚热带的高温多湿森林中的树上和林下岩石上,特别是半阴半阳的地方附生于长有苔藓植物的石灰岩上和树上的石斛质量最好。石斛的部分根附生于树皮上和岩石表面,既起固定和支持作用,又从附生表面吸取水分和养料;另一部分根为气生根。

铁皮石斛系兰科石斛属植物[1],为我国传统名贵药材,以新鲜或干燥的茎入药,有味甘、质重、黏性大等特点。铁皮石斛在《神农本草经》和《本草纲目》中均被列为上品,被誉为“中华九大仙草”之首,具有“养阴生津,润喉护嗓,温胃明目,补肾益力,延年益寿”的功效[2]。现代的化学成分和药理研究表明铁皮石斛还具有抗肿瘤、抗衰老、增强机体免疫力和有效减轻肝损伤等作用[3-5],来源不同的铁皮石斛在化学成分上也有较大差异[6-9],严重影响了商品铁皮石斛质量的稳定性霍山石斛为兰科植物的新鲜或干燥茎,具有益精强阴,生精止渴,养胃清热之功效。自然分布区相当狭窄,仅限于大别山的安徽霍山、金寨、湖北英山等县及河南南召等地,是石斛属唯一分不局限于长江以北的种。目前市场上公认疗效较好的是铁皮石斛、霍山石斛的加工产品,由于传统的经验观察、化学测定进行物种鉴定的局限性,所以目前采用基因组上特定基因作为分子标记技术得到迅速发展。

生物技术的兴起,为药用植物的研究和发展提供了良机和手段,利用现代分子生物学技术手段开展了铁皮石斛分子鉴定、遗传多样性、功能基因克隆分析等多方面的研究,为深入研究该珍稀濒危药用植物的生长发育、代谢调控,以及种质资源的开发、利用与保护提供分子基础。随着分子标记技术的不断发展,为中药鉴定开辟了途径。

2 DNA分子标记技术

石斛的生境十分独特,资源稀少,加之人为滥采和生境破坏,不少名贵品种特别是铁皮石斛已近濒危。因此,目前石斛药材市场上出现大量假冒的铁皮石斛。石斛的生长发育易受到环境因子的影响,同一品种在不同生长环境下,形态特征及所含化学成分差异较大[10-11],其药用成分如石斛碱、石斛多糖的种类和含量差异较大,药理活性亦不同[12]。而加工成的石斛生药仅仅依靠颜色、形状、气味、味道和质地等感观特征难以区分其真伪。从而给常规方法在石斛属植物分类与鉴定中的研究带来一定的困难。然而,在中药及花卉产业,准确地鉴定物种是确保药用石斛疗效、用药安全及观赏类石斛新品种选育的关键步骤。传统的植物系统与分类的理论基础都是建立在分类群的性状分析基础之上,这些性状来自形态学、解剖学、孢粉学、细胞学、植物化学等,它们都是表现型。从分子遗传学角度分析,这些表现型的差异是由于基因型的差异导致的,即在DNA序列上的差异,我们可以通过比较研究这些基因序列差异为植物系统与进化提供最直接的证据[13]。随着PCR技术的产生和DNA测序方法的出现,人们对植物基因组的了解日益加深,植物分子进化研究进入高潮,DNA分子标记技术在石斛属植物中的应用日益广泛[14]

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