運(yùn)用生物信息學(xué)方法鑒別易混種射干和鳶尾

陳 瑩

(福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院福建 福州 350002)

運(yùn)用生物信息學(xué)方法鑒別易混種射干和鳶尾

陳 瑩

(福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院福建 福州 350002)

利用GenBank核酸數(shù)據(jù)庫(kù)中rbcL序列鑒定觀賞藥用植物易混品種射干和鳶尾。在GenBank核酸數(shù)據(jù)庫(kù)下載射干和鳶尾的rbcL序列，NCBI虛擬PCR方法獲取共有的對(duì)應(yīng)片段，應(yīng)用 MEGA5.0 軟件計(jì)算種內(nèi)種間(K2P)遺傳距離和構(gòu)建鄰接(NJ)系統(tǒng)聚類樹。獲得4個(gè)射干rbcL序列及7個(gè)鳶尾rbcL序列，這些序列在30bp-630bp之間具有對(duì)應(yīng)序列，基于該段序列分析顯示射干和鳶尾之間的 K2P 遺傳距離0.01，遠(yuǎn)大于鳶尾種內(nèi)遺傳距離(0.001)與射干種內(nèi)遺傳距離(0)； NJ系統(tǒng)聚類樹結(jié)果表明能將射干和鳶尾區(qū)分開來(lái)，分別單獨(dú)聚為一類。結(jié)果表明：所選rbcL序列適用于射干和鳶尾的鑒別，可為射干和鳶尾準(zhǔn)確應(yīng)用提供鑒定依據(jù)。

射干；鳶尾；rbcL序列 ； DNA條形碼；混淆品種

射干(Belamcanda chinensis (L.)Redouté)與鳶尾(Iris tectorum Maxim. )同為鴛尾科植物，為多年生草本，主要分布在中國(guó)中南部，均具有較高觀賞與藥用價(jià)值，但是其應(yīng)用價(jià)值不盡相同，特別是其藥用價(jià)值差異較大，應(yīng)嚴(yán)格區(qū)別[1]。而實(shí)際應(yīng)用中，二者之間代用、誤用現(xiàn)象屢屢發(fā)生。從葉的形態(tài)與顯微特征等傳統(tǒng)手段對(duì)兩者進(jìn)行鑒別存一定難度，DNA條形碼分析技術(shù)為物種鑒定提供了可靠的識(shí)別方法，近幾年來(lái)已成為研究熱點(diǎn)。葉綠體DNA中rbcL序列，已被證明可用于對(duì)多種植物在種水平的識(shí)別[2-3]。本研究應(yīng)用rbcL條形碼對(duì)易混品種射干與鳶尾進(jìn)行鑒定分析，旨在為射干與鳶尾的快速準(zhǔn)確鑒定及其準(zhǔn)確應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

一、材料與方法

1.樣本

從GenBank下載不同來(lái)源的4 個(gè)射干rbcL序列(登錄號(hào)：AJ309694.1，GQ436298.1，JF972897.1， AJ307078.1)，7個(gè)鳶尾rbcL序列(登錄號(hào)：JF942087.1，JF942088.1，JF942089.1，JF942090.1，JF942091.1，JF942092.1，GQ436732.1)。

2.序列處理

所獲射干與鳶尾rbcL序列，利用NCBI虛擬PCR方法獲取共有的對(duì)應(yīng)片段，以備后續(xù)分析。?

3.數(shù)據(jù)分析

利用MEGA5.0 軟件進(jìn)行種內(nèi)種間Kimura 2-parameter (K2P)遺傳距離分析，最近距離法(Nearsest distance)及構(gòu)建鄰接(NJ)系統(tǒng)聚類樹對(duì)射干與鳶尾進(jìn)行鑒定分析。

二、結(jié)果

1.序列分析

所下載射干與鳶尾rbcL序列長(zhǎng)短不一致，利用NCBI虛擬PCR方法獲取共有的對(duì)應(yīng)片段，在序列30～630 bp 之間獲得共有對(duì)應(yīng)序列，在該片段之內(nèi)，僅有9個(gè)SNP位點(diǎn)，可見(jiàn)射干與鳶尾進(jìn)化上在該序列中的變異極小，位點(diǎn)突變率僅達(dá)1.5%；

2.種內(nèi)種間遺傳距離分析

各樣本種內(nèi)種間遺傳距離分析表明，射干4個(gè)樣本序列的種內(nèi)沒(méi)有變異，K2P平均遺傳距離分為0；而鳶尾7個(gè)樣本序列的種內(nèi)極小，K2P平均遺傳距離分為0.001；但種間的變異略大，K2P 遺傳距離達(dá)0.01，遠(yuǎn)大于鳶尾與射干的種內(nèi)遺傳距離。因此，rbcL序列能夠?qū)ⅧS尾與射干區(qū)分開。

3.系統(tǒng)聚類樹鑒定結(jié)果

所獲得射干和鳶尾的rbcL序列，應(yīng)用Meg 5.0軟件構(gòu)建NJ系統(tǒng)聚類樹，詳見(jiàn)圖1。

圖1 基于NJ 法構(gòu)建rbcL 序列的射干與鳶尾的系統(tǒng)聚類樹Fig1 Phylogenetic tree of B.chinensis and I. tectorum based on NJ method

由圖1 可知，rbcL條形碼可將4個(gè)射干樣品序列單獨(dú)聚為一類，7個(gè)鳶尾樣品序列單獨(dú)聚為另一類，種間沒(méi)有交叉，能夠明顯區(qū)分開，表明rbcL 序列可準(zhǔn)確鑒別射干和鳶尾。

三、小結(jié)

射干與鳶尾耐陰、耐旱，分布廣泛，在園林與醫(yī)藥中均有較廣泛的應(yīng)用，但由于形態(tài)極相似，在實(shí)際應(yīng)用中常相互誤用，急需快速準(zhǔn)確的鑒定方法。本研究運(yùn)用生物信息學(xué)的手段對(duì)射干和鳶尾的rbcL條形碼序列進(jìn)行遺傳距離與聚類分析，確定所研究序列適用于對(duì)射干和鳶尾的鑒定了，為進(jìn)一步利用該條形碼進(jìn)行分子生物學(xué)鑒定提供一定的理論依據(jù)。

[1]國(guó)家藥典委員會(huì).中國(guó)藥典[S].一部.北京:中國(guó)醫(yī)藥科技出版,2010.

[2]陳士林,宋經(jīng)元,姚輝,等.藥用植物 DNA條形碼鑒定策略及關(guān)鍵技術(shù)分析[J].中國(guó)天然藥物,2009,7(5)322-327.

[3]陳士林,姚輝,宋經(jīng)元,等.基于DNA barcode (條形碼)技術(shù)的中藥材鑒定[J].世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化,2007.9(3)7-12.

Q811.4

A

1000-9795(2014)012-000173-02

陳 瑩(1981-)，女，福建閩候人，碩士，講師，研究方向：觀賞藥用植物與園林生態(tài)研究。

福建省教育廳科技項(xiàng)目(JB13052)。