摘 要：藥用植物研究中所使用的分子標(biāo)記技術(shù)是morphologicalmarker、cellmarking與生化標(biāo)記之后研究出的一種強(qiáng)效性的遺傳標(biāo)記技術(shù)。本篇文章首先對(duì)分子標(biāo)記技術(shù)的原理以及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了分析，其次對(duì)藥物植物研究中的分子標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行了研究，最后對(duì)藥用植物研究中的分子標(biāo)記技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：植物研究；分子標(biāo)記技術(shù)；應(yīng)用；進(jìn)展

中國(guó)是野生藥材最為廣泛的一個(gè)國(guó)家，在中國(guó)地域上發(fā)現(xiàn)了1000多種特殊藥草，無論是從藥草的數(shù)量上還是種類中國(guó)都列于世界首位，為中國(guó)的藥草行業(yè)提供了豐富的資源。但從近幾年的狀況來講，隨著人們對(duì)養(yǎng)生、保健意識(shí)的不斷提高，致使藥材的市場(chǎng)不斷擴(kuò)展，一些野生稀少的藥材正在面臨著滅絕的危機(jī)。傳統(tǒng)的研究、方式、藥草識(shí)別、使用以及保護(hù)措施都相對(duì)于落后。然而隨著這幾年DNA分子標(biāo)記技術(shù)的崛起，為藥物研究提供了有效的手段與實(shí)驗(yàn)條件。分子標(biāo)記技術(shù)是一種研究遺傳物質(zhì)的技術(shù)，此技術(shù)不會(huì)收到外界任何物質(zhì)所影響、檢驗(yàn)的精準(zhǔn)度較高以及重現(xiàn)性質(zhì)較高等特點(diǎn)。隨著DNA分子標(biāo)記技術(shù)的不斷創(chuàng)新與完善，以分子交替為基礎(chǔ)的第一代標(biāo)記技術(shù)，由于此項(xiàng)操作的過程比較復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)的時(shí)間較長(zhǎng)等因素，正逐漸消失在分子標(biāo)記研究領(lǐng)域當(dāng)中。而PCR技術(shù)為核心的分子標(biāo)記技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)中被廣泛應(yīng)用，并且日益變得成熟。

一.分子標(biāo)記技術(shù)的原理以及優(yōu)點(diǎn)

1.微衛(wèi)星DNA

此項(xiàng)技術(shù)是由3-6個(gè)堿基組合而成的，其中最常見的是二核苷酸。微衛(wèi)星DNA技術(shù)的長(zhǎng)度由于不同基因的組件，它的重復(fù)次數(shù)與檢測(cè)程度的不同均具有變異性與多態(tài)性。微衛(wèi)星DNA技術(shù)是根據(jù)兩端的保守序列來吸引異物，經(jīng)過PCR改造后，應(yīng)用聚丙烯酰胺凝膠電池對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行分離，以此來體現(xiàn)DNA的多態(tài)性。

簡(jiǎn)單重復(fù)序列具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的共顯性可以區(qū)分純型和雜交型，而且靈敏度高，穩(wěn)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(jié)果的有效性，那么我們應(yīng)事先知道目標(biāo)基因的序列信息。

2.AFLP技術(shù)

《自由貿(mào)易協(xié)定》是荷蘭科學(xué)家扎布和沃斯于1992發(fā)明的一項(xiàng)新專利。其原理是植物基因組DNA被限制性內(nèi)切酶切割后結(jié)合到特定的關(guān)節(jié)上，從而獲得具有特定關(guān)節(jié)的特定片段，然后用PCR引物的3末端鑒定這些片段以進(jìn)行特異性擴(kuò)增。最后，通過聚丙烯酰胺凝膠電泳篩選擴(kuò)增產(chǎn)物，并對(duì)其多態(tài)性進(jìn)行分析。

AFLP技術(shù)是RFLP技術(shù)與PCR技術(shù)的結(jié)合。它具有多態(tài)性高、操作簡(jiǎn)單、樣品量大等優(yōu)勢(shì)。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(yīng)用。AFLP目前被認(rèn)為是構(gòu)建DNA指紋圖譜最可靠的分子標(biāo)記技術(shù)。而存在的缺點(diǎn)是樣品的DNA質(zhì)量較高，實(shí)驗(yàn)成本較高，結(jié)果的分析比較困難。

3.DNA技術(shù)

2003年圭爾夫大學(xué)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(duì)短的DNA序列的新的生物識(shí)別系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的物種識(shí)別，類似于超市使用條形碼來識(shí)別不同的商品。通過比較特定的DNA，它也將有助于發(fā)現(xiàn)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(jié)果表明，利用matK技術(shù)只能發(fā)現(xiàn)蘭花品種，驗(yàn)證了DNA條形碼分析的可行性。利用DNA條形碼技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)三個(gè)隱性品種和一個(gè)新蠶種。“超級(jí)條碼”技術(shù)是在2008年MSF會(huì)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(jìn)行植物物種鑒定。完成第一個(gè)完整的測(cè)序整個(gè)葉綠體基因組的單一物種；在2008年，提出了一種比較標(biāo)準(zhǔn)的葉綠體DNA提取方法，通過測(cè)序37個(gè)松樣品，證實(shí)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(shù)在藥用植物研究中也有報(bào)道，這對(duì)于加快我國(guó)生物進(jìn)化研究的步伐具有重要意義。

二.藥用植物研究中的分子標(biāo)記技術(shù)應(yīng)用

1.中藥材的鑒定研究

種質(zhì)資源是指從母體傳給后代的遺傳物質(zhì)，包括道教種質(zhì)資源、新品種和重要育種系。利用SSR標(biāo)記對(duì)中國(guó)林木群體的遺傳多樣性進(jìn)行研究，結(jié)果表明，中國(guó)樹種群體遺傳多態(tài)性較高，36個(gè)樹種群體材料被成功地分為三組。用ISSR引物對(duì)8種野生樹突藥物進(jìn)行準(zhǔn)確鑒定。采用ISSR技術(shù)，將36種錫膠材料成功地分為6組，采用對(duì)北京野生柴胡種質(zhì)資源標(biāo)記技術(shù)的研究表明，以此對(duì)區(qū)域分布特征進(jìn)行保護(hù)和培育。

2.中藥材品種的鑒定

隨著中藥材市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，魚糜混珠在中藥材市場(chǎng)頻繁出現(xiàn)。由于道路的性質(zhì)，與類似草藥的功效差別很大，因此但是很難區(qū)分傳統(tǒng)的檢測(cè)方法。但是現(xiàn)在DNA分子鑒定技術(shù)以其穩(wěn)定性高、環(huán)境因素多、個(gè)體發(fā)育快等優(yōu)勢(shì)，保證了鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性，結(jié)果表明，基于SNP的分子標(biāo)記技術(shù)可以很好地鑒別草藥的成分。而MATK基因的應(yīng)用成功地識(shí)別了真實(shí)的產(chǎn)品和混淆的產(chǎn)品。

3.遺傳與親屬關(guān)系上的研究

研究藥用植物的遺傳多樣性和親緣關(guān)系，對(duì)于了解物種進(jìn)化、遺傳育種和物種改良具有非常重要的作用。傳統(tǒng)的研究方法是基于表達(dá)產(chǎn)物的研究和探索，但藥用植物的化學(xué)成分、含量和外觀形態(tài)隨生長(zhǎng)環(huán)境等因素而變化。因此，從傳統(tǒng)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(biāo)記技術(shù)可以有效地揭示物種進(jìn)化過程中遺傳物質(zhì)流的真實(shí)性質(zhì)，因此，分子標(biāo)記技術(shù)可以明確物種的進(jìn)化、遺傳背景和物種間的遺傳關(guān)系，為珍稀瀕危中藥材的開發(fā)和資源提供現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

三、展望

中藥材種質(zhì)資源豐富，但近年來，由于氣候變化和過度開發(fā)，一些野生藥材資源急劇減少，市場(chǎng)相對(duì)混亂。因此，基于生物學(xué)特性的DNA分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)中藥的鑒定、保護(hù)、開發(fā)和轉(zhuǎn)化具有重要意義。目前，藥用植物分子標(biāo)記技術(shù)的研究主要體現(xiàn)在遺傳多樣性研究、種質(zhì)鑒定與評(píng)價(jià)、DNA指紋圖譜構(gòu)建、基因定位等方面。

目前，dna分子標(biāo)記技術(shù)在藥用植物研究中的應(yīng)用還存在以下問題：中草藥研究中dna標(biāo)記技術(shù)應(yīng)用較少，存在定向聚集現(xiàn)象。近年來，關(guān)于藥用植物親緣關(guān)系的研究越來越多，但在其他領(lǐng)域，如藥材有效成分的分離和提取以及相關(guān)成分基因定位的控制等，報(bào)道較少，研究范圍也不全面深入。此外，每一種分子標(biāo)記技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一定的片面性，而標(biāo)記技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用也處于相對(duì)空白的狀態(tài)。因此，需要增加分子標(biāo)記技術(shù)的研究和應(yīng)用，以提高其在藥用植物研究中的實(shí)用性和可靠性。通過對(duì)不同分子技術(shù)的研究，可以實(shí)現(xiàn)中藥有效成分的遺傳組合，以及各種藥用植物基因的調(diào)控原則和產(chǎn)品的靶向作用原則，為中藥品種的保護(hù)、利用和產(chǎn)業(yè)化作出更大貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，中醫(yī)文化的產(chǎn)業(yè)化與國(guó)際化。

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作者簡(jiǎn)介

趙志新，男，河南滑縣人，講師，博士，主要從事藥用植物轉(zhuǎn)錄組代謝及基因組進(jìn)化研究。

（作者單位：商洛學(xué)院）