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，在中國地域上發現了1000多種特殊藥草，無論是從藥草的數量上還是種類中國都列于世界首位，為中國的藥草行業提供了豐富的資源。但從近幾年的狀況來講，隨著人們對養生、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的技術，此技術不會收到外界任何物質所影響、檢驗的精準度較高以及重現性質較高等特點。隨著DNA分子標記技術的不斷創新與完善，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點

1.微衛星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。微衛星DNA技術的長度由于不同基因的組件，它的重復次數與檢測程度的不同均具有變異性與多態性。微衛星DNA技術是根據兩端的保守序列來吸引異物，經過PCR改造后，應用聚丙烯酰胺凝膠電池對擴增產物進行分離，以此來體現DNA的多態性。

簡單重復序列具有許多優點，它們的共顯性可以區分純型和雜交型，而且靈敏度高，穩定性好，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

《自由貿易協定》是荷蘭科學家扎布和沃斯于1992發明的一項新專利。其原理是植物基因組DNA被限制性內切酶切割后結合到特定的關節上，從而獲得具有特定關節的特定片段，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物，并對其多態性進行分析。

AFLP技術是RFLP技術與PCR技術的結合。它具有多態性高、操作簡單、樣品量大等優勢。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，以實現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，它也將有助于發現新物種和隱藏物種。Lahaye等人用Matk基因分析了蘭科植物1000余種。結果表明，利用matK技術只能發現蘭花品種，驗證了DNA條形碼分析的可行性。利用DNA條形碼技術可以發現三個隱性品種和一個新蠶種。“超級條碼”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

種質資源是指從母體傳給后代的遺傳物質，包括道教種質資源、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資源標記技術的研究表明，以此對區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。由于道路的性質，與類似草藥的功效差別很大，因此但是很難區分傳統的檢測方法。但是現在DNA分子鑒定技術以其穩定性高、環境因素多、個體發育快等優勢，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品和混淆的產品。

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。傳統的研究方法是基于表達產物的研究和探索，但藥用植物的化學成分、含量和外觀形態隨生長環境等因素而變化。因此，從傳統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流的真實性質，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和資源提供現實依據。

三、展望

中藥材種質資源豐富，但近年來，由于氣候變化和過度開發，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在遺傳多樣性研究、種質鑒定與評價、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點和缺點。實驗結果具有一定的片面性，而標記技術的聯合應用也處于相對空白的狀態。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，可以實現中藥有效成分的遺傳組合，以及各種藥用植物基因的調控原則和產品的靶向作用原則，為中藥品種的保護、利用和產業化作出更大貢獻，實現標準化，中醫文化的產業化與國際化。

參考文獻

[1]馮尚國，朱宇佳，焦凱麗，沈晨佳，應奇才，王慧中.DNA分子標記技術在酸漿屬藥用植物中的應用研究[J].中國中藥雜志，2018，43（04）：672-675.

[2]陳紅波，余金芮，楊春先，錢剛.藥用植物研究中的分子標記技術應用進展[J].湖北農業科學，2017，56（13）：2401-2405.

[3]任夢云，陳彥君，張盾，杜樂山，劉方，關瀟，張銀東.ISSR標記技術在藥用植物資源中的研究進展及應用[J].生物技術通報，2017，33（04）：63-69.

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）