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马蓝与路边青的matK序列差异与分子鉴定方法分析



全 文 :基金项目:中医药公益性行业专项 (201407002)。
作者简介:魏艺聪 (1981 -),福建漳浦人,讲师,硕士,主要从事中药生物技术的研究。E - mail:yicongwei@ 126. com
通信作者:黄泽豪,主要从事中药生药学研究。E - mail:huangzehao@ fudan. edu. cn
马蓝与路边青的 matK序列差异与分子鉴定方法分析
魏艺聪 陈建雄 黄泽豪* 卢 伟 梁一池
福建中医药大学药学院,福建 福州 350122
【摘 要】 目的:研究拟基于 matK序列分析,探讨马蓝与路边青相互鉴别的新方法。方法:从 GenBank核酸数据库下载马蓝与路边
青 matK 序列,应用 ClustalX 2. 1 软件进行 SNP鉴别位点分析,应用 MEGA5. 0 软件计算种内和种间的 (K2P)遗传距离,并构建邻接 (NJ)
系统聚类树。结果:获得 8 个马蓝 matK序列及 12 个路边青 matK序列,分析显示马蓝与路边青的 matK序列具有近百个 SNP位点,且其中
多是马蓝与路边青特有的,可作为二者间相互鉴别的分子标记。且马蓝的最大种内 K2P 遗传距离 0. 001 与路边青最大种内 K2P 遗传距离
0. 005 均远远小于马蓝与路边青的种间 K2P 遗传距离 0. 144 ~ 0. 149,构建的系统发育树显示马蓝与路边青单独聚为一类。结论:matK序列
可为马蓝与路边青的相互鉴别提供新的分子鉴定方法。
【关键词】 马蓝;路边青;matK序列;分子鉴别
【中图分类号】R282. 5 【文献标志码】A 【文章编号】1007 - 8517 (2016)12 - 0027 - 03
Identification of Baphicacanthus cusia and Clerodendrum cyrtophyllum
Based on GenBank Nucleotide Database matK Sequence
WEI Yicong CHEN Jianxiong HUANFG Zehao* LU wei LIANG Yichi
College of Pharmacy,Fujian University of Traditional Chinese Medicine,Fuzhou 350122,China
Abstract:Objective To establish a new molecular method to authenticate Baphicacanthus cusia and Clerodendrum cyrtophyllum
by using matK sequences in GenBank nucleicacid database. Methods Based on GenBank Nucleotide Database,matK sequences of
Baphicacanthus cusia and Clerodendrum cyrtophyllum were downloaded. The SNP sites of them were checked by ClustalX 2. 1 software
,K2P Distances were calculated using MEGA 5. 0 software and neighbor - ioining (NJ)phylogenetic tree was established. Results
There many specific SNP sites can be used to molecular identification of Centella asiatica and Baphicacanthus cusia. K2P genetic dis-
tance of intraspecific genetic distance of Baphicacanthus cusia is 0. 001,and Baphicacanthus cusia is 0. 005,which was far less than
K2P genetic distance between Baphicacanthus cusia and Clerodendrum cyrtophyllum (0. 144 ~ 0. 149). Results of NJ phylogenetic tree
showed that Baphicacanthus cusia can be separated from Clerodendrum cyrtophyllum and classified into a separate one. Conclusions
MatK sequence is suitable for molecular authentication n of Baphicacanthus cusia and Clerodendrum cyrtophyllum and provides reference
for quality and safety identification of Baphicacanthus cusia and Clerodendrum cyrtophyllum .
Key words:Baphicacanthus cusia;Clerodendrum cyrtophyllum;matK sequence;Identification
马蓝为爵床科植物马蓝 Baphicacanthus cusia (Nees)
Bremek.,根与叶入药,具有清热解毒、凉血消肿的功效,
可用于预防流感、流脑,治疗腮腺炎、急性肠炎、咽喉炎、
口腔炎、扁桃体炎、肝炎等炎症。路边青为马鞭草科植物
大青 Clerodendrum cyrtophyllum Turcz.,全草入药,具有祛
风、除湿、止痛与镇痉等功效。在部分地区常习惯把两者
当作中药“大青叶”使用,由于两者化学成分与功效主治
均不相同[1 - 2],因此在用药时应严格鉴别。但两者常分布
于同一地区,干燥药材常因变形而不易鉴别,导致相互混
淆。两者传统鉴别方法有:叶片显微鉴别法、TLC 特征图
谱鉴别法等[3 - 6],但是方法均比较繁杂,急需一种简便、
快速、可靠的鉴别方法。
近年来,DNA条形码分析技术为中药基源的分子鉴定
提供了可靠的方法,已广泛应用于中药材的分子鉴定。其
中,matK基因为单拷贝编码基因,序列长度约 1500bp,位
于叶绿体赖氨酸 tRNA基因 (trnK)高度保守的 2 个外显子
之间的内含子中,编码参与 RNA转录本中 II型内含子剪切
的成熟酶 (maturase)。matK基因是叶绿体基因组中进化较
快的基因之一,可在科、属级水平为研究类群内部的系统
进化分析提供了较多的信息[7]。在某些类群中,matK 序列
也为种间、种下的系统进化研究提供了一定的价值[8],在
植物 DNA条形码研究中被认为是的核心 DNA 条形码序列
之一,matK基因也被用于药用植物的分子鉴定研究[9 - 11]。
本研究应用 matK条形码对易混品种马蓝与路边青进行鉴定
分析,旨在为马蓝与其易混品路边青的快速准确鉴定及其
准确应用提供科学依据。
1 材料与方法
1. 1 样本 从 GenBank (美国国家生物技术信息中心 (NC-
BI)建立的 DNA序列数据库)下载马蓝 (Baphicacanthus cu-
sia (Nees )Bremek. )与路边青 (Clerodendrum cyrtophyllum
Turcz.)的 matK基因序列。其中,获不同来源的马蓝 matK
序列各 8条,路边青 matK 序列各 12 条;样品采集信息及
matK序列的 GenBank登录号见表 1。
1. 2 序列处理 应用 ClustalX 2. 1 软件对实验所获所有不
同来源的 matK 序列进行多重对比,获得多重比对的 matK
序列,应用该序列进行 SNP 鉴别位点分析及后续遗传距离
及系统聚类分析。
1. 3 数据分析 利用 MEGA5. 0 该软件对经过多重比对的
受试序列进行种内种间 Kimura 2 - parameter (K2P)遗传距
离分析,并构建邻接 (NJ)系统聚类树。
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表 1 样品采集信息及 matK序列 GenBank登录号
编号 名称 拉丁学名 GenBank登录号
1 路边青 Clerodendrum cyrtophyllum KJ939225. 1
2 路边青 Clerodendrum cyrtophyllum KJ939224. 1
3 路边青 Clerodendrum cyrtophyllum KJ888428. 1
4 路边青 Clerodendrum cyrtophyllum KP093261. 1
5 路边青 Clerodendrum cyrtophyllum HQ415393. 1
6 路边青 Clerodendrum cyrtophyllum HQ427333. 1
7 路边青 Clerodendrum cyrtophyllum KJ687520. 1
8 路边青 Clerodendrum cyrtophyllum KJ687518. 1
9 路边青 Clerodendrum cyrtophyllum KJ687519. 1
10 路边青 Clerodendrum cyrtophyllum KJ687521. 1
11 路边青 Clerodendrum cyrtophyllum KJ687905. 1
12 路边青 Clerodendrum cyrtophyllum KP093260. 1
13 马蓝 Baphicacanthus cusia KJ939223. 1
14 马蓝 Baphicacanthus cusia KJ939222. 1
15 马蓝 Baphicacanthus cusia KJ939221. 1
16 马蓝 Baphicacanthus cusia GQ434124. 1
17 马蓝 Baphicacanthus cusia GQ434123. 1
18 马蓝 Baphicacanthus cusia GQ434122. 1
19 马蓝 Baphicacanthus cusia KP093395. 1
20 马蓝 Baphicacanthus cusia KP093396. 1
2 结果
2. 1 马蓝与路边青的 matK 序列中 SNP 位点分析 所获序
列经 ClustalX 2. 1 软件进行多重序列对比分析显示,其中 8
个不同来源的马蓝 matK 序列样本种内仅有 1 个 SNP 位点,
而 12 个不同来源的路边青 matK 序列样本种内有 6 个 SNP
位点,而马蓝与路边青的 matK序列之间的 SNP位点多达近
百个,其中多数 SNP位点均属马蓝与路边青特异的,可作
为马蓝与路边青相互鉴别的 SNP位点。见图 1。
2. 2 马蓝与路边青的种内与种间的遗传距离分析 应用
MEGA5. 0 软件进行马蓝与路边青的种内与种间的 Kimura2
- parameter (K2P)遗传距离分析表明,8 个受试马蓝样本
matK序列的遗传距离为 0 ~ 0. 001 之间,显示受试马蓝样本
matK序列的种内变异极小。12 个受试路边青 matK 序列的
遗传距离为 0 ~ 0. 005 之间,显示路边青 matK 序列的种内
变异也很小。而马蓝与路边青的的种间遗传距离在 0. 144 ~
0. 149 之间,结果表明受试马蓝与路边青的的种间遗传距离
远大于受试马蓝与路边青的的种内遗传距离。因此,matK
序列能够将马蓝与路边青区分开,该序列可用于鉴别条
形码。
表 2 各样本 matK序列的种内与种间遗传距离
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1
2 0. 000
3 0. 000 0. 000
4 0. 002 0. 002 0. 002
5 0. 002 0. 002 0. 002 0. 000
6 0. 003 0. 003 0. 003 0. 001 0. 001
7 0. 005 0. 005 0. 005 0. 002 0. 002 0. 001
8 0. 005 0. 005 0. 005 0. 002 0. 002 0. 001 0. 000
9 0. 005 0. 005 0. 005 0. 002 0. 002 0. 001 0. 002 0. 002
10 0. 005 0. 005 0. 005 0. 002 0. 002 0. 001 0. 002 0. 002 0. 000
11 0. 005 0. 005 0. 005 0. 002 0. 002 0. 001 0. 002 0. 002 0. 002 0. 002
12 0. 002 0. 002 0. 002 0. 000 0. 000 0. 001 0. 002 0. 002 0. 002 0. 002 0. 002
13 0. 147 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 146 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 147 0. 144
14 0. 147 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 146 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 147 0. 144 0. 000
15 0. 147 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 146 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 147 0. 144 0. 000 0. 000
16 0. 149 0. 149 0. 149 0. 146 0. 146 0. 147 0. 149 0. 149 0. 146 0. 146 0. 149 0. 146 0. 001 0. 001 0. 001
17 0. 147 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 146 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 147 0. 144 0. 000 0. 000 0. 000 0. 001
18 0. 147 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 146 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 147 0. 144 0. 000 0. 000 0. 000 0. 001 0. 000
19 0. 147 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 146 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 147 0. 144 0. 000 0. 000 0. 000 0. 001 0. 000 0. 000
20 0. 147 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 146 0. 147 0. 147 0. 144 0. 144 0. 147 0. 144 0. 000 0. 000 0. 000 0. 001 0. 000 0. 000 0. 000
注:1 ~ 20 编号顺序同表 1. 1 ~ 12 为路边青;13 ~ 20 为马蓝。
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2. 3 马蓝与路边青的系统聚类树鉴定分析 所获所有样本
序列应用 Meg 5. 0 软件构建 NJ系统聚类树进行分析,进一
步分析其相互近源关系,见图 2。NJ系统聚类树结果显示 8
个不同来源的马蓝样本与 12 个不同源的路边青样本分别单
独聚为一类,二者之间没有交叉。以上结果表明,matK 序
列适用于马蓝与路边青之间的鉴别,可作为马蓝与路边青
之间相互鉴别的提供分子鉴定依据。
3 小结
对马蓝与路边青之间的传统鉴别方法主要有叶片显微
结构和化学成分差异等方面[1 - 2]。何报作等[3]应用 LMVP
(叶形态 -脉序图谱鉴别法与 QAERM)定量分析评价法对
马蓝与路边青进行相互鉴别;覃继佳等[4]采用显微鉴别法
马蓝叶与混淆品路边青叶的脉末梢显微鉴别特进行鉴别。
而通过化学成分差异分析进行鉴别的研究有,黄燮才等[5]
提出用 TLC 区别马蓝叶与其同属植物的易混淆品;薛漓
等[6]提出鉴别路边青叶的 TLC 特征图谱、重现性较好。随
着 DNA 条形码技术易于形成统一的操作标准,可靠性与稳
定性高,已经被广泛应用中药材的鉴定[9 - 11]。本研究对马
蓝与路边青的绿体 DNA中 matK基因序列分析,结果显示,
马蓝与路边青的 matK序列具有丰富的 SNP位点,且其中多
是马蓝与路边青特有,可用于相互鉴别的分子标记。且马
蓝最大种内 K2P 遗传距离 0. 001 远远小于马蓝与路边青的
种间 K2P 遗传距离 0. 144 ~ 0. 149,构建的系统发育树显示
马蓝与路边青之间没有交叉,分别聚为单独一类。结果均
显示,matK序列作为 DNA 条形码的可为准确、简便地鉴
定马蓝与路边青相互鉴别提供新的分子鉴定方法。
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