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PCR, clone and sequence analysis of rDNA-ITS of Nelumbo nucifera from different geographical origins in China

不同来源莲rDNA ITS的PCR扩增、克隆及序列分析



全 文 :andtheothersMethod:AfterthetotalDNAofCrocussativus,CvernuswandCvernuspwereextracted,theITSsequencewasam
plifiedbyPCRwithuniversalprimerofITSandPCRproductwassequencedafterpurificationandcloningTheITSsequencesofChrys
anthemumchaneti,Nelumbonucifera,ZeamaysandGarthamustinctoriuswereobtainedfromGenBankResult:ThecompleteITSse
quenceofCrocussativus,CvernuswandCvernusp,includingITS1rDNA,58SrDNA,ITS2rDNAweremeasuredTheGenBank
accessionNowasDQ094185,DQ224363andDQ224364respectivelyThesimilarityofITSsequencebetweenCsativusandthetwo
gardenspeciesofCvernuswasabove91%;theidentitywas9984% betweenCvernuswandCvernuspTherangeofdiversity
betweenCsativusandotherherbswasabove46% basedonITS1andabove41% basedonITS2Conclusion:Csativuscanbedistin
guishedfrommisusedsubstitutesbytheITSsequenceTheITSsequenceisanavailablemolecularmarkerforidentificationoftheC
sativus
[Keywords] Crocussativus;ITSsequence;Chinesetraditionalmedicineidentification
[责任编辑 张宁宁]
不同来源莲 rDNAITS的 PCR扩增、克隆及序列分析
林 珊1,2,郑伟文2,吴锦忠1,周莉娟2,宋亚娜2
(1福建中医学院 药学系,福建 福州 350003;
2福建省农业科学院 生物技术研究所,福建 福州 350003)
[摘要] 目的:通过分析不同来源莲的ITS序列,为莲的鉴别提供 DNA分子标记。方法:利用特异性引物进
行PCR扩增和克隆、测序技术对莲的rDNAITS区间碱基序列进行测定,比较其差异。结果:得到参试的11个莲栽
培品种的rDNA的ITS及58SrDNA全序列,18S和26SrDNA部分序列,共约750bp。显示了不同产地、不同栽培
品种莲的rDNAITS的差异。结论:本研究为利用ITS区序列差异,鉴别不同来源的莲提供了依据,此法可用于莲种
间及真伪品鉴别。
[关键词] 分子鉴定;莲;ITS序列;序列分析
[中图分类号]S567 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)08067105
[收稿日期] 20060407
[基金项目] 福建省科技重大项目(2002Y006);福建省科技项
目(2004Y007,2001Z026)
[通讯作者] 郑伟文,Email:bcfaas01@hotmailcom
  莲NelumbonuciferaGaertn为睡莲科多年生大
型水生草本植物,经过长期的人工繁育,莲已形成了
籽莲、花莲和藕莲三大品系,种质资源相当丰富。莲
的分布较广,且栽培历史悠久,形成较多的栽培品
种。道地品种有湖南的湘莲、江西的赣莲、福建的建
莲和浙江的宣莲。随着种质资源的开发利用,不同
栽培品种莲的道地产区除栽培本地的传统品种外,
还有新培育品种如杂交莲和太空莲等。众多栽培品
种的混合种植,势必会影响莲的道地性和质量稳定
性。另外,莲的栽培品种中大多数的表型性状易受
环境影响,因此,以形态特征为基础的种质资源鉴定
的准确性已受到质疑。
近年来,分子标记技术和DNA指纹分析技术的
迅猛发展及其在农作物种质鉴定上的广泛应用,为
揭示药用植物的遗传差异和鉴定中药材品种的道地
性提供了新的方法和手段,其中核糖体 DNA(即
nrDNA)ITS区(包括 ITS1,58S和 ITS2)序列已
被广泛的用于植物属内、近缘属间等的系统发育分
析[15]。许多学者应用分子生物学方法对莲进行研
究,如 RAPD,AFLP,ISSR,FISH等技术[69]。在 ITS
序列方面,有刘艳玲等对睡莲类植物 ITS序列分子
系统发育的研究[1012],但并未对序列差异进行分
析。本研究对不同来源的11个莲品种,采用 PCR
扩增以及测序技术进行了 rDNAITS区序列的测定
与分析,从分子水平比较了不同地区莲的差异,为莲
的种质资源道地性的鉴定、质量控制以及莲的 GAP
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实施提供了科学依据。
1 材料和方法
11 材料
11个莲供试品种见表1。其中10个品种来源
于福建省建瓯市吉阳镇福建地道药材莲子 GAP栽
培示范基地,只有1个品种观赏莲来源于福建农林
大学。由福建省建瓯市吉阳镇农业技术推广站葛培
盛高级农艺师鉴定。取样时,切取未完全展开的箭
状幼叶,置于塑料袋中,排去多余的空气后密封,带
回实验室备用。
表1 不同来源的莲样品
序号 样品编号 样品名称









10
11
HB
HN

TK36
TK3
GS
Z3
Z8
Z6

HP
湖北芙蓉莲
湖南芙蓉莲
建莲
太空莲36号
太空莲3号
观赏莲
杂交莲363号
杂交莲8236号
杂交莲6236号
赣莲62号
花牌莲
12  方法
121 总 DNA的提取 总 DNA的提取采用 PVP
法。取新鲜叶片02g,加入1mLPVP提取缓冲液
(04mol·L-1葡萄糖,3%可溶性PVP,临用前加入
001mol·L-1β巯基乙醇),匀浆后,倒入2mL离
心管中,4℃下1万 r·min-1离心10min;弃上清,
重悬于1mL提取缓冲液,以同样条件离心10min;
加入1mL经65℃预热的裂解缓冲液(01mol·
L-1TrisHCl,pH80,002mol·L-1EDTA,05mol
·L-1 NaCl,15%SDS)悬浮沉淀,65℃水浴
30~60min,并不时轻轻摇动;加入1mL氯仿异戊
醇乙醇(20∶1∶4)溶液,室温下静置10min,4℃下1
万 r·min-1离心10min;将上清液移到新的2mL离
心管中,加入等体积的异丙醇,混匀,室温放置 10
min,此时出现絮状 DNA;用灭菌的牙签挑出 DNA
絮团,转入含05mLTE缓冲液的15mL离心管
中;加入RNase(无DNase)酶液至质量浓度为10μg
·mL-1,37℃处理10min。加入等体积的酚氯仿
溶液,轻轻混匀,在室温下静置10min,4℃12万 r
·min-1离心10min;将上清液移入新的离心管中,
加入1/10体积的3mol·L-1醋酸钠(pH52)溶液,
混匀后加入2倍体积的冰浴的无水乙醇,颠倒混匀,
-20℃放置30min,DNA形成絮状沉淀;挑出 DNA
絮团,在70%乙醇中漂洗,无菌滤纸上吸干,重新溶
解于50μLTE缓冲液中,-20℃保存。
122 引物设计 根据人参属18S26SrDNA[11,12]
序列设计扩增引物:C1:5′GTTTCTTTTCCTCCGCT
3′,C2:5′AGGAGAAGTCGTAACAAG3′。
123 ITS区的扩增与纯化
1231 PCR扩增 引物采用C1,C2;扩增程序为
94℃预变性4min,然后进入如下循环:94℃变性1
min,50℃退火 2min,72℃延伸 2min,25个循环
后,72℃延伸 10min;PCR反应体系总体积为 25
μL,其中包含:DNA模板 10μL,dNTP20μL,
10×bufer25μL,引物10μL,Taq酶05μL。最
后用含EB的15%琼脂糖凝胶 AgaroseIA(购自上
海生工生物工程有限公司)电泳检测扩增结果,在
GelDoc2000凝胶成像系统(BioRad)上观察并贮存
图像。
1232 PCR扩增产物的纯化 将扩增的 DNA
ITS片段按Omega公司纯化试剂盒提供的方法进行
纯化。
124 PCR扩增产物的直接测序 纯化后的18S
26SrDNA基因及其间隔序列片段由厦门泰京生物技
术公司测序。
125 PCR扩增产物的克隆
1251 重组、转化、克隆及鉴定 取适量 PCR扩
增的DNA加人pMD18T载体与连接液,16℃反应
15h并且连接过夜。取上述连接产物转化入新鲜
制备的感受态菌株 DH5α,培养过夜后挑取白色菌
落培养,少量提取质粒。重组质粒的提取采用改良
碱裂解法进行,提取的重组质粒分别进行质粒电泳
分析鉴定以及 EcoRI和 PstI(购自 Promega公司)
双酶切鉴定。
1252 克隆测序 将莲18S26SrDNA基因及其
间隔序列的克隆阳性转菌液寄往厦门泰京生物有限
公司进行测序。
2 结果
21 DNA提取
从11份样品提取的 DNA经15%的琼脂糖凝
胶电泳,均得到一条大于4500bp的条带(图1)。
22 PCR扩增产物
用引物C1,C2进行PCR扩增,均得到约800bp
的nrDNA的扩增产物(图2)。
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图1 DNA提取物电泳图谱
1~11样品;MDNAMarker(图2~4同)
图2 PCR产物电泳图谱
23 PCR扩增产物的克隆鉴定
通过蓝白斑筛选初步鉴定出转化子。测序前通
过提取质粒 DNA和双酶切,进一步确定转化的效
果。
本实验所用的连接载体为2692bp,目的片断
约为800bp,所以连接后的载体应为3492bp。重
组质粒的电泳图谱表明,有大于 3000bp的条带
(图 3),初步说明目的片断已经转入大肠杆菌
DH5α中。EcoRI和 PstI双酶切重组质粒的电泳
图谱出现小于3000bp和800bp左右的酶切条带
(图4),进一步说明目的片断已经转入到大肠杆菌
DH5α中。
图3 重组质粒鉴定图
图4 重组质粒的EcoRI和PstI双酶切鉴定图
24 DNA序列
241 DNA序列结果 用 PCR扩增的 DNA片段
直接进行测序,虽然能便捷地从样品中得到DNA序
列的信息,但是用 seqtools82软件查找不到引物序
列。因此为保证测序的准确性,最后采用克隆测序
的方法。将所测得的莲18S26SrDNA序列输入到
NCBI上的Genbank中用Blastn进行比对,发现供试
的11个莲样品与已登录的莲种的18S26SrDNA序
列具有高度的同源性,并且界定出莲样品的 18S
rRNA26SrRNA基因及其间隔序列各部分的序列。
用DNAMAN52软件对不同来源的莲样品(表1)进
行对位排列,然后人工比对,并构建系统发生树(图
5)。
图5 不同来源莲的ITS1,58SrDNA和
ITS2序列构建的系统发育树
242 碱基序列大小 共测得11个莲样品ITS1,
58SrDNA和ITS2全序列,18SrDNA基因3′端和
26SrDNA基因5′端部分碱基序列,共约750bp。其
中ITS1约为274bp,58SrDNA约为162bp,ITS2
约为270bp。
3 讨论
31 序列结果分析 由序列的结果可知,所有参试
的样品,在 ITS1,58S,ITS2区上都有碱基序列的
差异,序列信息位点较为丰富,不同品种的莲均有特
异性的变异位点。ITS1区的变异位点有 l1个,
58SrDNA区有7个,ITS2区有13个。碱基的变
异类型有TC转换,AG转换以及碱基的缺失(以上
碱基位置的标序以建莲1826SrDNA为准,从1至
750bp)。J,GS,HB,Z3,Z6,HP,TK3在序列结果中
分别在第475位、第627位、第693位、第446位、第
442位、第99位、第53位碱基,与其他10个样品有
差异。G和 HN序列比较一致,碱基差异存在于
ITS1和ITS2中。TK36和 Z3序列比较一致,碱基
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差异存在于58S和 ITS2中。Z8和 HB序列比较
一致,碱基差异存在于ITS2中。
序列结果表明不同地区莲的ITS区序列有一定
的差异,所以莲样品的 ITS区序列即其 ITS及58S
rDNA的序列分析资料可为莲的品种鉴别及分类提
供新的手段,所得的 ITS区序列为莲的分子标记的
确定提供了依据,说明核糖体 DNAITS区序列用于
莲的分子鉴定是可行的。
32 系统发生树分析 采用DNAMAN软件进行系
统发育分析表明,来自不同地区的莲样品同源性均
在98%以上。说明不同分布区(来源)的莲间只有
个别碱基的差异,来自同一地区的样品并不一定聚
类于同一组,而来自不同地区的样品则可能属于同
一组。这种变异可能只是种内变异。系统发生树上
看花莲GS与其他籽莲没有聚在一类,而在籽莲之
间,来自同一地区福建的样品即 J与 TK3,Z6,Z8与
TK36,Z3与HP并不处于同一组;而来自不同地区
的样品即J,HN,G也能处于一组。这可能是由于处
于同一分布区(或栽培区域)的莲样品可能是从不
同地区引种来的;而不同分布区(或栽培区域)的莲
样品可能是由同一种莲的原产地引种而来的。本试
验选用栽培种来源于湖南、湖北、江西、福建等地,为
当地莲子长期种植的主要栽培种。由于对资源的人
为干预,或经过长期的人工驯化、加上环境因素的
作用,某一栽培区域的莲的基因型发生变化(如某
个位点的突变)的可能性也不能排除。
33 不同来源莲的ITS区序列的意义 近年来,随
着分子生物学技术的发展,植物DNA序列由于进化
速率上的差异被广泛用于不同分类阶元的系统发育
研究[1316]。其中核糖体DNAITS区中ITS因其基因
片段短,扩增和测序容易而越来越广泛的用于分类学
研究,而其在被子植物中既有核苷酸序列的高度变异
又有长度上的保守性,也使其序列很容易在近缘类群
间排序,另外其丰富的变异还可在较低的分类阶元
(属间、种间及种下等级)解决植物系统发育问题。
中药材有许多同一类群植物,其外形很相似,药
效却大不相同,而实际鉴定比较困难,分子遗传标记
技术的应用是解决此类难题的很好途径。DNA序列
分析技术通过比较DNA分子中4种碱基序列排列的
变化,反映生物体在遗传上的变异,直观性强,重现性
好。其中ITS区由于其进化速度较快,碱基变异大,
通过比较该段序列,可以很容易地鉴别其真伪。可将
本研究序列结果用于中药莲子的品种鉴定,通过ITS
的序列比较,可准确、迅速鉴别莲子的品种。尤其是
在一些中药资源管理不规范、品种来源不清的地区,
ITS分析技术可以从分子水平上理清其遗传背景,克
服由于品种混杂导致产量品质下降和种质退化等问
题,指导中药材的资源管理和栽培利用。
[参考文献]
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PCR,cloneandsequenceanalysisofrDNAITSofNelumbonuciferafrom
diferentgeographicaloriginsinChina
LINShan1,2,ZHENGWeiwen2,WUJinzhong1,ZHOULijuan2,SONGYana2
(1.DepartmentofPharmacy,FujianUniversityofTraditionalChineseMedicine,Fuzhou350003,China;
2.BiotechnologyInstitute,FujianAcademyofAgriculturalSciences,Fuzhou350003,China)
[Abstract] Objective:ToprovideDNAmolecularmarkerforidentificationofNelumbonuciferabyexploringthediferencesof
nrDNAITSsequenceofNnuciferaoriginatedfromdiferenthabitatsMethod:TocomparenrDNAITSbasesequenceusingspecific
PCRITSResult:ThecompletedsequenceofITSand58SrDNA,andthepartialsequencesof18SrDNAand26SrDNA,totaly750
bp,fromNnuciferawereobtainedThediferencesamongNnuciferafromdiferenthabitatsandfromdiferentcultivarswere
foundConclusion:ThemethodcanbeusedtoidentifyNnuciferaamongdiferentspeciesandtodistinguishtheirfakesItprovided
thebasisforidentifyingNnuciferafromdiferentgeographicalregionsbycomparisonoftheirITSsequences
[Keywords] molecularidentification;Nelumbonucifera;ITSregion;sequenceanalysis
[责任编辑 张宁宁]
吡虫啉在麻黄中残留的分析方法
陈美艳,陈 君,薛 健,于 晶,程惠珍
(中国医学科学院 中国协和医科大学 药用植物研究所,北京 100094)
[摘要] 目的:研究建立吡虫啉在麻黄中残留的液相分析方法。方法:样品经二氯甲烷提取,色谱柱净化,采
用十八烷基键合硅胶柱,流动相为甲醇水(20∶80);检测波长270nm。结果与结论:该方法的最小检出量为04×
10-9g,最低检出质量分数为002mg·kg-1,平均回收率为8537% ~9065%,RSD为223% ~345%;该方法的
灵敏度、精密度和准确度符合农药残留分析的要求。
[关键词] 高效液相色谱法;吡虫啉;麻黄;残留
[中图分类号]S567 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)08067503
[收稿日期] 20060119
[基金项目] 国家中医药管理局项目(0203ZP03)
[通讯作者] 陈君,Tel:(010)62899731
  中药材生长过程中经常遭受多种害虫的危害,
其中蚜虫由于其个体小、繁殖速度快等特点,成为目
前生产上较难防治的一种害虫。麻黄蚜 Aphisephe
draposissp.nov是近年来危害麻黄的一种主要害
虫,在宁夏种植基地发生十分普遍。试验表明吡虫
啉对麻黄蚜具有良好的防治效果,种植基地比较普
遍地使用吡虫啉[1]。
吡虫啉(imidacloprid)化学名称1(6氯3吡啶
甲基)N硝基亚咪唑烷2基胺,又名一遍净、蚜虱
净、大功臣、康复多、必林等,是德国拜尔公司开发生
产的一种新型超高效、强内吸、广谱、低毒杀虫剂,它
对蚜虫、稻飞虱、叶蝉、蓟马等害虫及稻纵卷叶螟具
有很好的防治效果[24]。有关吡虫啉残留分析方法,
国内外报道的较多,但其在麻黄中的残留分析方法
尚未见报道,本试验拟采用高效液相色谱法建立一
套前处理简便,又具有较好灵敏度、准确度和精密度
的吡虫啉残留分析方法,为科学控制农药使用、安全
生产中药材提供科学依据。
1 材料与仪器
1.1 材料 麻黄样品采自宁夏沿山路麻黄基地,喷
施2000倍10%吡虫啉可湿性粉剂样品及清水空白
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