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        基于DNA條形碼進行金花茶組種間鑒別

        2021-03-31 09:23:32郭蓓琳姚麗敏潘王韻曾菁菁呂祉龍杜彥蓉閆淑君
        種子 2021年2期

        陳 瑩, 郭蓓琳, 姚麗敏, 潘王韻, 曾菁菁, 呂祉龍, 杜彥蓉, 閆淑君

        (福建農(nóng)林大學園林學院, 福州 350002)

        DNA條形碼(DNA barcoding)是根據(jù)對一段標準的DNA序列的分析來鑒定物種,已成為生物物種鑒定的新方向,受到世界40多個國家130多個組織中傳統(tǒng)生物分類學家、分子生物學家和生物信息學家等多學科專家的關(guān)注[1]。金花茶屬于山茶科、山茶屬,是山茶屬中罕有的花色金黃的品種[2-3],被譽為“茶族皇后”及植物界的“大熊貓”。金花茶富含多種對人體健康有益的微量元素, 在醫(yī)療方面具有良好的功效,如利尿利濕, 清熱解毒等。常用于治療咽喉發(fā)炎、尿路感染、水腫、痢疾、高血壓、預防腫瘤等疾病[4-5]。近年來許多動物學實驗研究表明, 金花茶具有提高機體免疫、抑制腫瘤增生、降血脂、降血糖等多種生理功能, 是優(yōu)良的功能性食品原料。植物類黃酮普遍存在于很多植物體內(nèi)。隨著研究的不斷深入, 葛根黃酮、銀杏黃酮等黃酮類成分在醫(yī)藥領域獲得了廣泛應用,并且取得了長足的發(fā)展。但不同金花茶黃酮含量不同[5],其中檸檬金花茶黃酮含量最高。金花茶通過外觀很難辨別[4-7]。本研究應用ITS、psbA-tmH、rpl 16、rpl 32、trnl-trnF序列對薄葉金花茶(Camelliachrysanthoides)、金花茶(Camellianitidissima)、顯脈金花茶(Camellieuphlebia)、檸檬金花茶(Camellialimonia)、小花金花茶(Camelliamicrantha)、凹脈金花茶(Camelliaimpressinervis)、小瓣金花茶(Camelliaparvipetala)、東興金花茶(Camelliatunghinensis)、毛瓣金花茶(Camelliapubipetala)進行鑒定,為金花茶的準確鑒定提供科學依據(jù)[10]。

        1 材料與方法

        1.1 樣 本

        從GenBank下載不同來源的金花茶序列。

        薄葉金花茶:1個psbA-tmH序列(登錄號:GQ 487336.1)、1個rpl 16序列(登錄號:GQ 487366.1)及2個trnl-trnF序列(登錄號:HQ 158589.1,GQ 487426.1);

        金花茶: 1個psbA-tmH序列(登錄號:GQ 487354.1)、1個rpl 16序列(登錄號:GQ 487384.1)及1個trnl-trnF序列(登錄號:GQ 487444.1);

        顯脈金花茶:1個psbA-tmH序列(登錄號:GQ 487339.1)、1個rpl 16序列(登錄號:GQ 487369.1)及1個trnl-trnF序列(登錄號:GQ 487429.1);

        凹脈金花茶:1個rpl 16序列(登錄號:GQ 487376.1)及2個trnl-trnF序列(登錄號:HQ 158590.1,GQ487436.1);

        檸檬金花茶:1個rpl 16序列(登錄號:GQ 487379.1)及1個trnl-trnF序列(登錄號:GQ 487439.1);

        小花金花茶:1個psbA-tmH序列(登錄號:GQ 487352.1)、1個rpl 16序列(登錄號:GQ 487382.1)及2個trnl-trnF序列(登錄號:HQ 158565.1,GQ 487442.1);

        小瓣金花茶:1個psbA-tmH序列(登錄號:GQ 487356.1)、1個rpl 16序列(登錄號:GQ 487386.1)及1個trnl-trnF序列(登錄號:GQ 487446.1);

        東興金花茶:1個rpl 16序列(登錄號:GQ 487371.1)及1個trnl-trnF序列(登錄號:GQ 487431.1);

        毛瓣金花茶:1個rpl 16序列(登錄號:GQ 487387.1)及1個trnl-trnF序列(登錄號:GQ 487447.1)。

        1.2 序列處理

        利用NCBI虛擬PCR的方法來獲取薄葉金花茶、金花茶、顯脈金花茶、簇蕊金花茶、弄崗金花茶、凹脈金花茶、檸檬金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、東興金花茶、淡黃金花茶、毛瓣金花茶ITS、psbA-tmH、rpl 16、rpl 32、trnl-trnF序列等共有的對應區(qū)段,以備后續(xù)研究。

        1.3 數(shù)據(jù)分析

        利用MEGA 5.0軟件進行種內(nèi)種間Kimura 2-parameter(K 2 P)遺傳距離分析,構(gòu)建鄰接(NJ)系統(tǒng)聚類樹及最近距離法(Nearsest distance)對薄葉金花茶、金花茶、顯脈金花茶、簇蕊金花茶、弄崗金花茶、凹脈金花茶、檸檬金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、東興金花茶、淡黃金花茶、毛瓣金花茶進行鑒定分析。

        2 結(jié) 果

        2.1 trnl-trnF序列

        2.1.1序列分析

        利用NCBI虛擬PCR的技術(shù)方法來獲取所下載長短不同的薄葉金花茶、金花茶、凹脈金花茶、檸檬金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、東興金花茶、顯脈金花茶、毛瓣金花茶trnl-trnF序列中共有的對應片段,在系列1~822 bp之間獲得共有對應系列,在345~349 bp間存在SNP位點。

        2.1.2系統(tǒng)聚類樹鑒定結(jié)果

        利用Meg 5.0軟件對所獲得樣本的trnl-trnF序列進行構(gòu)建NJ系統(tǒng)聚類樹,詳見圖2。

        由圖2可知:trnl-trnF序列條形碼可將顯脈金花茶系列單獨聚為一類,結(jié)果表明,trnl-trnF序列可應用于顯脈金花茶與薄葉金花茶、金花茶、檸檬金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、凹脈金花茶、東興金花茶、毛瓣金花茶等8種金花茶之間的鑒別。

        2.2 psbA-tmH序列

        2.2.1序列分析

        利用NCBI的技術(shù)方法來獲取所下載長短一致的薄葉金花茶、金花茶、毛瓣金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、凹脈金花茶、顯脈金花茶、東興金花茶psbA-tmH序列中共有的對應片段。在161~452 bp系列之間獲得共有對應系列,在該片段中,僅有7個SNP位點,位點突變率僅達2.397%,可見在該系列中樣品進化上的變異極小。并且在342 bp上毛瓣金花茶樣本存在與其他樣本特異性差別。

        2.2.2系統(tǒng)聚類樹鑒定結(jié)果

        應用Meg 5.0軟件對所獲得樣本的psbA-tmH序列進行構(gòu)建NJ系統(tǒng)聚類樹,詳見圖4。

        由圖4可知,psbA-tmH序列條形碼可將毛瓣金花茶系列單獨聚為一類,結(jié)果表明,psbA-tmH序列可應用于毛瓣金花茶與薄葉金花茶、金花茶、凹脈金花茶、小花金花茶、顯脈金花茶、小瓣金花茶、東興金花茶等7中金花茶之間的鑒別。

        2.3 rpl 16序列

        2.3.1系列分析

        利用NVBI虛擬PCR方法獲取長短不一致的薄葉金花茶、金花茶、顯脈金花茶、凹脈金花茶、檸檬金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、東興金花茶、毛瓣金花茶的rpl 16序列系列中共有的對應片段,在105~786 bp系列之間獲得共有對應系列,在該片段內(nèi),位點突變率僅達1.320%,僅有9個SNP位點,可見在該系列中各樣本進化上的變異極小。在102、104 bp上,薄葉金花茶樣本與其他樣本存在特異性差別。

        2.3.2系統(tǒng)聚類樹鑒定結(jié)

        應用Meg 5.0軟件對所獲得樣本的rpl 16序列進行構(gòu)建NJ系統(tǒng)聚類樹,詳見圖6。

        由圖6可知:rpl 16序列條形碼可將毛瓣金花茶單獨聚類為一類,結(jié)果表明,rpl 16系列可應用于毛瓣金花茶與薄葉金花茶、金花茶、顯脈金花茶、凹脈金花茶、檸檬金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、東興金花茶等8種金花茶的鑒別。

        3 結(jié)果與討論

        金花茶組植物(CamelliaSect.ChrysanthaChang)是一組唯一以黃色花朵著稱的山茶科山茶屬植物。金花茶組在園林與醫(yī)藥中均有較廣泛的應用,自1979年建立金花茶組植物以來,新種和新變種以及變型的不斷公布,但由于形態(tài)極其相似,其品種之間的鑒別困難,金花茶組植物之間的關(guān)系難以通過經(jīng)典分類學進行區(qū)分[2-3,7]。急需準確快速的鑒定方法。近幾年來,DNA條形碼技術(shù)以其統(tǒng)一的操作標準和高穩(wěn)定性與可靠性的鑒定結(jié)果,在中藥基源的鑒定方面已經(jīng)被廣泛應用[8-9]。本研究以trnl-trnF、rpl 16、psbA-tmH基因序列作為對金花茶組的DNA條形碼進行了分析。本研究運用生物信息學的手段對不同金花茶的psbA-tmH、rpl 16、與trnl-trnF序列條形碼進行遺傳距離與聚類分析,結(jié)果表明trnl-trnF序列最多只能在這些金花茶樣本中區(qū)分出顯脈金花茶。rpl 16系列可準確地鑒別出毛瓣金花茶。psbA-tmH序列能準確鑒別毛瓣金花茶。本研究所確定適用于對不同金花茶品種的條形碼序列,為進一步利用不同條形碼進行分子生物學鑒定提供依據(jù)。

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