基于ITS2 序列的中藥材藤梨根DNA分子鑒定＊

高 婷，朱珣之，2＊＊

（1.青島農業大學生命科學學院 山東省高校植物生物技術重點實驗室 青島 266109；2.江蘇科技大學生物技術學院 鎮江 212018）

基于ITS2 序列的中藥材藤梨根DNA分子鑒定＊

高 婷1，朱珣之1，2＊＊

（1.青島農業大學生命科學學院 山東省高校植物生物技術重點實驗室 青島 266109；2.江蘇科技大學生物技術學院 鎮江 212018）

目的：通過DNA條形碼鑒定技術區分中藥材藤梨根及其常見混偽品。方法：對采集的中藥材藤梨根樣品及其常見混偽品進行DNA提取，PCR擴增和測序，運用CodonCode Aligner 3.5.7對所獲ITS2序列進行拼接。應用MEGA 5.0軟件計算藤梨根及其常見混偽品的Kimura 2-parameter（K2P）遺傳距離，并構建NJ（鄰接）系統聚類樹，最后分析種間ITS2序列的二級結構差異。結果：中藥材藤梨根兩種基原植物的平均種內K2P遺傳距離分別為0.001和0.002，遠小于藤梨根與其常見混偽品之間的平均K2P遺傳距離0.120；藤梨根與其常見混偽品的ITS2二級結構也存在明顯差異；NJ樹顯示藤梨根的基原植物聚在一起，與混偽品可明顯區分，但無法區別所有獼猴桃屬植物。結論：ITS2序列可高效區分藤梨根及其常見混偽品，彌補了傳統鑒定方法的不足，提高了鑒定效率及準確性。

中華獼猴桃 DNA條形碼 ITS2序列 分子鑒定

藤梨根Radix Actinidiae別名圓棗子、藤梨、洋桃藤，為獼猴桃科獼猴桃屬植物中華獼猴桃Actinidia chinensis Planch.或軟棗獼猴桃Actinidia arguta Planch.的干燥根[1]。藤梨根味甘、咸寒、微澀，具有清濕熱、降血脂、治黃疸、促進食欲、暢通乳絡的功效，在中國分布廣泛，應用歷史悠久[2]。現代藥理研究表明，藤梨根具有明顯的抗腫瘤活性和調節免疫功能，尤其對腸道癌療效甚佳[3,4]。

許多中藥材經深度加工后，形態外觀上極其相似。此外，各類藥典醫書對中藥材的來源、地方習用名等記載有所差別。目前，中藥材大多存在同名異物和同物異名，藤梨根亦存在混偽品擾亂市場的現象。因藥材飲片外形相似，近年來，獼猴桃科植物鑷合獼猴桃Actinidia valvata或大籽獼猴桃Actinidia macrosperma的干燥根貓人參在臨床上常被混同為藤梨根使用, 二者性能不同,前者性涼,后者性溫臨床效用亦異,故應區別使用[6]。在調查中曾發現葛棗獼猴桃Actinidia polygama做為貓人參混偽品現象。此外，50余種獼猴桃屬植物主產于中國，形態類似，也存在一定混淆現象。混偽品危害了中藥材藤梨根的用藥安全，擾亂了中藥材市場的秩序。尋找一種高效、可靠的方法來區分正偽品已成為發展現代化中醫藥亟需解決的關鍵問題[5]。然而，目前對藤梨根及其混偽品貓人參等的鑒定研究大多停留在傳統的鑒定方法上，如飲片性狀鑒別、顯微鑒別、簡單理化鑒別等，但準確性和可靠性欠佳[7-10]。

以DNA條形碼（DNA Barcoding）技術為代表的分子生物學鑒定方法被越來越多的應用于物種的區分鑒定。DNA條形碼鑒定技術是通過比較一段通用的DNA序列對物種進行快速、準確地識別和鑒定的一種分子生物學技術[11]。DNA條形碼鑒定技術可用于動物、植物、真菌的鑒定，該技術鑒定速度快,重復性和穩定性高；非專業分類鑒定人員亦可操作；可利用互聯網和信息平臺實現統一管理和共享[12]。在中藥材鑒定領域，ITS2條形碼序列表現出良好的潛力。紅景天、金銀花、羌活、板藍根等中藥材均進行了ITS2條形碼驗證，并取得令人滿意的結果[13-15]。已建立的中藥材ITS2+psbA-trnH 的DNA條形碼鑒定系統有利于推進中藥鑒定標準化和國際化[16，17]。《中國藥典》（2010年版第三增補本）現已收載中藥材 DNA 條形碼分子鑒定指導原則作為中藥材質量控制的新方法[18]。

本研究擬采用DNA條形碼鑒別物種原則[19]區分中藥材藤梨根及其混偽品貓人參等，檢驗DNA條形碼技術的有效性。

表1 藤梨根及常見混偽品樣本來源

1 材料與方法

1.1 材料

實驗所取藤梨根的19個樣品，其中4個購自市場（含1個偽品），2個來源于野外采集的新鮮葉片，13個下載于GenBank（下載時間為2015年6月）；常見混偽品貓人參等樣品12個，其中3個購自市場（含1個偽品），8個下載于GenBank（下載時間為2015年6月）；1個來源于野外采集的新鮮葉片，詳見表1。實驗材料由青島農業大學辛華教授進行經典鑒定，憑證樣本保存于青島農業大學植物組標本室。此外，從GenBank中下載獼猴桃屬其他24個近緣物種的72份ITS2序列（表4）納入分析。

1.2 方法

1.2.1 DNA提取

1.2.2 PCR擴增及測序

PCR引物、反應體系及擴增程序參照前人研究方法[20]。PCR 擴增產物純化后由上海桑尼生物科技有限公司采用ABI 3730正反雙向測序完成。

1.2.3 數據分析

利用CodonCode Aligner 3.5.7軟件對測序所獲得的ITS2序列進行拼接與校對，利用MEGA5.0軟件計算各個樣品的Kimura 2-parameter（K2P）遺傳距離，并以此為基礎構建ITS2序列的NJ樹，NJ樹各分支置信度自舉檢測（bootstrap）為l 000次，依據GenBank在線BLAST比對獲得序列相似度值；依據ITS2數據庫及信息平臺預測ITS2序列的二級結構[21]。

2 結果與分析

2.1 藤梨根基原植物種內變異

13個中華獼猴桃樣品的ITS2序列長度均為219 bp，GC含量分別為51.6%，52.1%。種內樣本共有2個單倍型，1-2號，4-8號，11-14號樣本均屬于一個單倍型；9、10號樣本序列屬于另一個單倍型，與第一單倍型有2個位點存在變異，其他各個位點堿基均無差異（表2）。種內K2P距離為0.000-0.005，種內平均K2P距離為0.001。

表2 藤梨根ITS2序列的種內變異位點

表3 藤梨根與常見混偽品種間K2P距離

5個軟棗獼猴桃種內樣品的ITS2序列長度均為220 bp，GC含量分別為62.3%，62.7%。種內樣本共有2個單倍型，15-17，27號樣本序列均屬于1個單倍型；26號樣本序列屬于1個單倍型，僅與第一單倍型有1個位點存在變異（表2）。種內K2P距離為0.000-0.005，種內平均K2P距離為0.002。

概言之，人工智能法律人格之有無，并非是人所賦予的，而是在人制造人工智能的取向和路徑中被決定的。如果人工智能的未來發展仍是按現有的“以人為模板”的思維框架進行的話，那似乎對人工智能法律人格的承認，便是一件遲早會發生的事情。

2.2 藤梨根與常見混偽品種間變異

藤梨根各常見混淆品樣品的ITS2序列長度均為223 bp。藤梨根與各混淆品種間序列存在較多的變異位點。種間K2P距離為0.028-0.195，種間平均K2P距離為0.120（表3）。其中，中華獼猴桃（1，9，10）與葛棗獼猴桃（28-31）遺傳距離較近，與鑷合獼猴桃（18，21-24）和大籽獼猴桃（19，25）距離較遠；軟棗獼猴桃（15，26）則反之，與鑷合獼猴桃和大籽獼猴桃遺傳距離較近，而與葛棗獼猴桃距離較遠。

2.3 藤梨根及其常見混偽品ITS2序列的二級結構

本研究選取藤梨根與其常見混偽品種進行ITS2序列二級結構預測，如圖1。藤梨根與其常見混偽品的4個螺旋區在莖環數目、大小、位置及螺旋發出角度均有較大差異。例如，中華獼猴桃在螺旋區Ⅰ有5個莖環，2大3小；葛棗獼猴桃在螺旋區Ⅰ有4個莖環，1大3小。由二級結構預測圖可知，中華獼猴桃與其混偽品的ITS2序列二級結構有明顯差異。

2.4 獼猴桃屬NJ樹聚類分析及偽品鑒定

從GenBank中下載獼猴桃屬其他24個近緣物種的72份ITS2序列信息（表4），結合本實驗數據共103份樣本共同構建NJ樹，見圖2。從NJ樹中可以看出藤梨根基原植物中華獼猴桃不同來源的樣品聚在一支；藤梨根另一基原植物軟棗獼猴桃聚在另一支；同時藤梨根的混偽品葛棗獼猴桃、鑷合獼猴桃和大籽獼猴桃也各聚為一支。葛棗獼猴桃與軟棗獼猴桃、鑷合或大籽獼猴桃聚的較近，而與中華獼猴桃聚的較遠。藤梨根與其混偽品很容易加以區分。

其他大多數同種獼猴桃屬物種能夠聚在一支上，這表明ITS2條形碼序列鑒定能力較強；但也存在部分樣品未能很好的聚在一支上，例如安息香獼猴桃的3個樣品。這種現象的存在說明基于ITS2條形碼序列構建NJ樹對大量樣品的物種鑒定存在一定局限。結合NJ樹聚類及BLAST在線比對結果（ITS2序列相似度均為100%）預測：20號混偽品應為葛棗獼猴桃；3號混偽品可能為河南獼猴桃Actinidia henanensis或毛葉硬齒獼猴桃Actinidia callosa var. strigillosa。

3 討論

中藥材相關出口貿易近年來迅速增加，這就要求一種高效、便捷的方法能在短時間內鑒定大量中藥材的真偽，傳統的鑒定方法無法很好的滿足要求。DNA條形碼鑒定技術為中藥材快速、準確鑒定提供了一個強大的工具，加快了中藥材鑒定標準化流程建設[12]。ITS2序列條形碼鑒定技術已廣泛應用于中藥材的混偽品鑒定中[22-24]。Chen等以ITS2為主體序列，psbA-trnH為輔助序列創建了中藥材DNA 條形碼鑒定體系對植物類中藥材進行鑒定。在2010版《中國藥典》增補本中列入的“中藥材DNA條形碼分子鑒定指導原則”將ITS2序列列為植物類藥材核心條形碼序列。

圖1 藤梨根及其常見混偽品種的ITS2序列二級結構

本實驗利用ITS2序列對藤梨根及其常見混偽品貓人參等進行鑒別，研究發現依據ITS2序列的種內種間距離、NJ樹及二級結構均可把藤梨根與其常見混偽品區分開。ITS2條形碼分子鑒定與經典形態分類結果可以很好的吻合:在藥店或藥材市場購買的藤梨根和貓人參樣品均存在一定混偽品現象，依據分子手段可以進一步實現混偽品的準確鑒定。ITS2序列仍存在一定的局限性，推廣應用到獼猴桃屬大量物種鑒定時存在部分分類混亂。

表4 獼猴桃屬植物樣品表

本實驗中購自市場的藤梨根飲片來自獼猴桃屬植物的根，將其洗凈，曬干而成，切碎而后進行入藥使用。因飲片僅僅簡單切制、低溫干燥，未進行深度炮制，因此藥材的DNA未嚴重降解，因此在本實驗中可以成功進行DNA提取、擴增、測序。而對于一些經過深度炮制加工的飲片，或儲存時間較久、貯藏養護方式不當的中藥材、飲片等，DNA條形碼分子鑒定法則可能具有局限性[17,25]。此外，本研究的不足之處在于部分物種的基原植物樣本采集量較少或未采集到樣本，部分物種的分析數據僅來自于GenBank,后續有待進一步采集樣本，補充驗證。

本研究將DNA條形碼鑒定技術應用于藤梨根及其混偽品的鑒定區分中，為藤梨根真偽鑒定提供了一種可靠、穩定、有效的手段，是傳統鑒定技術的有效補充。該技術為中藥材基原物種鑒定提供了有力的科技支撐，將在中藥材及中成藥流通監管、道地藥材鑒別、保健食品和食品質量安全控制等領域發揮重要作用[17]。同時，隨著DNA 條形碼技術與計算機信息系統的結合，二維DNA條形碼的出現將會大大推進中藥鑒定數字化和標準化進程[26,27]。

致謝：感謝中國海洋大學侯俊碩士為本研究提供的實驗幫助。

圖2 基于ITS2序列構建的獼猴桃屬植物NJ樹

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DNA Molecular Identification of Radix Actinidiae Based on ITS2 Sequence

Gao Ting1，Zhu Xunzhi1, 2
(1. Key Laboratory of Plant Biotechnology in Universities of Shandong Province, College of Life Sciences, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China; 2. School of Biology and Chemical Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212018, China)

The goal of the investigation was to identify Radix Actinidiae (tengligen) from its common adulterants using DNA barcode (ITS2). DNAs from Radix Actinidiae and its common adulterants samples were abstracted then purified by PCR. ITS2 regions of the samples were sequenced and obtained from the purified PCR products. CodoCode Aligner 3.5.7 was performed to assemble the ITS2 sequences. Inter- and intra-specific Kimura 2-Parameter (K2P) distances were calculated by MEGA 5.0 software. Then the Neighbor-Joining (NJ) tree was built. At last, ITS2 secondary structures were predicted, while differences among the structures were found. It was found that Radix Actinidiae derived from two different original plants. The average intra-specific K2P distances of the two original plants were 0.001 and 0.002, respectively, which were far lower than the average inter-specific K2P distance, 0.120, from Radix Actinidiae and its common adulterants samples. Radix Actinidiae was also distinguished from its adulterants with NJ tree and secondary structure of ITS2. However, ITS2 was failed in identifying all the species in the genus Actinidia through NJ tree. It was concluded that ITS2 can be regarded as a valuable marker for identification of Radix Actinidiae from its adulterants with efficiency and accuracy, which complemented the defects of traditional identification methods.

Radix Actinidiae, DNA barcoding, ITS2, molecular identification

10.11842/wst.2016.02.012

R282.5

A

（責任編輯：馬雅靜 張志華，責任譯審：朱黎婷 王 晶）

2015-11-29

修回日期：2015-12-07

＊ 山東省教育廳山東省高等學校科技計劃項目（J14LE13）：基于DNA條形碼鑒定沙參屬藥用植物的關鍵技術研究，負責人：高婷；山東省自然基金委山東省自然科學基金高校聯合專項資助項目（ZR2013HL021）：基于DNA條形碼的中藥材桔梗分子鑒定研究，負責人：高婷；青島市科技局青島市應用基礎研究計劃項目（14-2-4-89-jch）：北沙參轉錄組的高通量測序及香豆素合成關鍵酶的克隆研究，負責人：高婷。

＊＊ 通訊作者：朱珣之，副教授，主要研究方向：分子生物學與生物多樣性。