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忍冬属植物种质鉴定技术研究进展



全 文 :园艺与种苗,Horticulture & Seed 2013(10):59-62
叶红霞 1,李莉 2
(1.浙江大学蔬菜研究所,浙江杭州 310058;
2.浙江省湖州市农业科学研究院,浙江湖州 313000)
摘 要:为了鉴别忍冬属植物不同种质,区分金银花伪品劣品,介绍了鉴定忍冬属植物种
质的 4种方法,包括形态差异分析法、细胞学分类法、生理生化分析法和分子鉴定法,以及
这几种方法在忍冬属植物种质资源鉴定中的特点和应用现状,并对未来忍冬属植物资源鉴
定技术的发展方向进行了探讨。
关键词:忍冬;种质;金银花;鉴定技术
中图分类号:S567.7 文献标识码:A 文章编号:2095-0896(2013)10-059-04
YE Hong-xiao et al.(Institute of Vegetable Science, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058)
Abstract In order to identify the germplasm sources of Lonicera Linn and discriminate fake and inferior
“honeysuckle”in the market, multiple methods had been applied in identification of Lonicera germplasm. The
characteristics and applications of four kinds of methods were reviewed, including character observation
method, cytological method, physiological and biochemical method and molecular identification method, and
development direction of identification technology of Lonicera L. resources was discussed.
Key words Lonicera Linn; Germplasm; Honeysuckle; Identification technology
忍冬属(Lonicera L.)是忍冬科(Caprifoliaceae)中
一个重要属,在全世界约有 200种,我国约产 98种
5亚种 18变种,属内有不少药用植物,现已记载的
药用忍冬属植物共 49种[1]。早在 1500多年前我国就
有对忍冬药用价值的记载,现代化学分析和药理试
验证明,忍冬属植物具有清热解毒、广谱抗菌、增强
免疫及利胆保肝、降脂、抗氧化、止血、抗溃疡等多种
功效,其花蕾和果实中还含有人体必需的微量元素、
氨基酸和其他一些营养成分,具有营养保健价值。除
具药用和保健价值外,忍冬属植物还在绿化观赏、日
用化工、保持水土及畜牧兽医等领域具有重要的经
济价值。
我国忍冬属药用植物种植历史悠久,资源丰富,
曾有多种忍冬属植物的花或花蕾被作为金银花药
用,目前还存在着属内不同药用植物同名异物和同
物异名的情况。2010年版《中国药典》明确规定金银
花来源仅忍冬科植物忍冬 Lonicera japonica Thunb.1
种,忍冬科灰毡毛忍冬 Lonicera macranthoides Hand.-
Mazz.、红腺忍冬 Lonicera hypoglauca Miq.和华南忍
冬 Lonicera confuse DC.3种为山银花的原植物[2]。其
余作药用的忍冬属植物只能归为地方或民间药用品
种。但是受金银花的高价刺激,市场上存在将山银花
掺入金银花或以山银花充当金银花的现象,更有甚
者还存在着将芫花、毛瑞香、扁豆花、夜香树花等伪
品混入作“金银花”在市场上流通,这不利于金银花
药材的质量安全、临床应用以及金银花产业的健康
发展。为了保护传统道地药材,规范集约化栽培程度
高的金银花产业市场,必须要借助一些分析技术来
基金项目:浙江省科技计划项目“金银花资源评价、质量控制与新品种培育应用”(2011C22037)。
作者简介:叶红霞(1982-),女,浙江金华人,农艺师,博士,从事种质创新与利用研究,E-mail:hongxiaye@163.com。
收稿日期:2013-08-17
园艺与种苗 2013年
对药用忍冬属种质资源进行鉴定和评价,分析忍冬
属种质资源的遗传背景、不同资源之间的亲缘关系
及物种的遗传多样性等信息。目前,对忍冬资源的鉴
别方法主要有形态差异分析法、细胞学研究法、生理
生化分析法和分子鉴定法。
1 形态差异分析法
目前的生产实践中,依据植株的形态差异是区
分不同品种忍冬属植物的主要手段。不同种质忍冬
植株的枝长、平均着花节间长、叶片干重、苞片长宽
比、花蕾重量等指标之间具有明显差异性,可用于忍
冬种质划分的依据;而枝条直径、苞片长度、苞片宽
度、花蕾数目等指标则差异不太明显,可以用于部分
种质划分的依据[3]。不同种质忍冬属植物叶片的长、
宽及长宽比及其叶表皮形态特征:非腺毛的长、密度
和气孔器的大小、密度等均存在差异,因此也可利用
其叶片的长、宽及长宽比和其显微观察到的叶表皮
特征作为不同忍冬属植物划分种质的依据[4-6]。相对
于茎叶等器官,花的形态是比较稳定的,受环境条件
的影响较小,因此还可以根据花的形状、长短、上部
直径、色泽、萼齿形状等特征以及显微观察的花冠表
面腺毛和非腺毛的分布、长短、大小、细胞数、草酸钙
簇晶及花粉粒的大小等特征加以鉴别[7]。另外,应用
光学显微镜和扫描电镜观察不同种质忍冬属植物的
花粉,发现其花粉粒大小,萌发孔及表面刺突的长
短、疏密,萌发孔的沟与内孔的形态、大小、外壁厚
度、表面纹饰等存在一定区别,也可用于区别不同种
药用忍冬属植物[8-10]。
2 细胞学分类法
染色体核型分析在探讨属间、种间的进化和变
异时,可作为植物分类差别的依据,对于鉴定远源杂
种也很有意义。但是目前对忍冬属植物的细胞学研
究的报道较少。郭振怀等[11]发现,金银花染色体核型
为 3A型,核型对称性明显,表明金银花在系统演化
上有较强的原始性。王冰等[12]分析观察忍冬属金银
花和金银忍冬的染色体数目、核型及体积,结果显
示,金银花和金银忍冬具有相同的染色体数目 2n=
18,核型分类都属于 2A型,但金银花和金银忍冬染
色体核型公式和相对长度组成的不同反映了两者
间的差异,为 2种药用植物的鉴定提供了依据。汪冶
等[13]和武欣等[14]通过对灰毡毛忍冬和红白忍冬的染
色体数目和核型研究,并与原种金银花核型进行比
较,发现三者间在染色体核型上有所区别,其染色体
核型模式图、核型公式和随体也有差异,这些差异
为忍冬科植物分类和金银花类药材的鉴定提供了
依据。
3 生理生化分析法
随着科学技术的发展,许多新方法、新技术被广
泛应用于忍冬属植物药用有效成分的研究与检测
中。不同忍冬属植物间所含化学成分差异明显,因此
可采用多种生理生化分析法对其化学(药用)成分进
行测试,通过比较所含成分的差别来鉴定不同的忍
冬属植物。目前采用的分析方法有光谱法、色谱法、
电子探针法和质谱及其联用技术等,其中色谱法是
目前应用最多的一种方法,而高效液相色谱法
(HPLC)是公认的主流检测方法。
丁野等 [15]应用薄层色谱方法和 HPLC 鉴别方
法对忍冬和灰毡毛忍冬的色谱行为进行研究,结果
发现,这 2种鉴别方法均可以有效地区分忍冬和灰
毡毛忍冬,两者的对照特征图谱在共有峰及相似度
方面均存在较大差异,为避免金银花和山银花的混
用提供了简便可靠的鉴别依据。张尊建等 [16]采用
HPLC/UV/MS联用技术对忍冬和山银花药材进行了
指纹图谱研究,比较了 2种药材指纹图谱的差异,结
果表明,该方法可用于忍冬和山银花药材指纹图谱
的测定。
光谱学方法的应用方面,霍德兰等 [17]对金银花
及 2种混淆品金银木花和芫花的水及乙醇提取液的
紫外光谱特征进行了比较研究,结果显示,金银花与
金银木花和芫花在峰位、谷位和吸收度方面也有显著
的差异,可据此将三者予以准确的鉴别。赵花荣等[18]
利用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对道地品和非道
地品金银花药材进行了对比研究,谱图中的 FTIR吸
收峰频率和形状均有所差异,为道地金银花药材的
引种栽培与鉴别提供了依据。
此外,李强等 [19]利用电子探针技术对同一生境
中 2种不同种质金银花单个叶肉细胞内元素进行定
量分析,结果忍冬和华南忍冬的 Ca、Mg、P、Mn和 Fe
的含量表现出种质差异性,说明利用电子探针技术
可以快速、有效地进行金银花等中药材品质的鉴定。
同工酶作为一种遗传标记也被用于忍冬种质资
源鉴定、生物遗传多样性分析等方面。如马玉花等[20]
对 9种忍冬属(Lonicera L.)植物叶片的过氧化物酶
(POD)同工酶酶谱进行研究,结果表明,9种植物的
POD同工酶电泳共出现 8条酶带,既出现了 9种忍
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10 期
冬属植物共有的酶,可作为忍冬属植物的鉴定依据,
同时又有某几种忍冬属植物所特有的酶带,可作为
这几种植物的分类鉴定依据。
4 分子鉴定技术
随着分子生物学的发展和分子标记技术的日益
成熟,忍冬科植物种质资源研究已从表型性状深入
到基因水平。DNA多态性的检测是区分不同的忍冬
种质资源,鉴别不同种和品种的有力工具,且不受组
织部位、发育时期和外界环境等因素的影响。
杨飞等[21]运用随机扩增多态性 DNA(RAPD)技
术分析了 2个忍冬科忍冬和 3个忍冬科菰腺忍冬的
种内、种间遗传多样性,建立其特异的 DNA指纹图
谱,筛选出引物 SBSD06可以清楚明确区分 5个品
系,盛红梅等[22]应用 RAPD研究忍冬属 23种植物的
遗传多样性及其种间关系,结果表明,甘肃省忍冬属
植物具有较为丰富的遗传多样性,其多态性比率为
71.93%;向增旭等[23]利用 RAPD分析技术对金银花
6个种源的遗传多样性及遗传关系进行了研究,23
个引物共扩增出 105条 DNA片段,其中多态性片段
83条,占扩增总数的 79.05%。上述丰富的扩增多态
性证明,RAPD技术对忍冬种质及其金银花伪品的
鉴定是有效的。王晓明等[24]建立并优化了金银花(包
括忍冬、灰毡毛忍冬、山银花、红腺忍冬等)的 ISSR-
PCR反应体系,为应用 ISSR分子标记技术进行金银
花品种间的遗传多样性分析、品种分子鉴定等研究
奠定了一定的基础。张玉瑶等[25]运用应用随机扩增
微卫星多态性(RAMP)标记技术对 8个忍冬品种的
遗传多样性进行分析,结果表明,8个忍冬品种均具
有较丰富的遗传多样性,其多态性比率为 83.67%,
RAMP标记可为忍冬种质资源的鉴别、分类和有效
利用提供依据。
Wang 等 [26]对不同来源的忍冬进行 PCR-RFLP
分析,结果被 EcoN I切割的 PCR产物在所有道地性
金银花中 70%以上被检测出来,非道地性金银花和
来自金银花属的其他种只有少于 20%的被检测出
来,这个比率与金银花的地理起源有很大的相关性,
因此该 PCR-RFLP方法可用于鉴定道地忍冬。Peng
等[27]对忍冬、灰毡毛忍冬、华南忍冬、黄褐毛忍冬和
细毡毛忍冬的核糖体 rDNA的 ITS 序列进行分析,
发现 ITS序列可以作为鉴别金银花和其他忍冬属植
物的可靠依据,并针对存在特异性位点的 nrDNA
ITS2区域设计相关的 RFLP标记和位点特异性 PCR
标记,结果表明,根据 ITS序列设计的 2种标记均可
以快速、有效、准确地区分出金银花的原植物忍冬和
其他种的忍冬。
蒋超等[28]利用生物信息学分析手段筛选用于鉴
别忍冬及其变种的 EST-SSR标记,并采集 48份金
银花类药材的原植物和 4份药材进行验证,结果表
明,通过 EST 来源的 SSR 引物 jp.ssr4、jp.ssr64、jp.
ssr65可准确鉴别金银花的原植物忍冬,区分其和变
种红白忍冬及伪品山银花的来源植物红腺忍冬、灰
毡毛忍冬、华南忍冬和黄褐毛忍冬。另外,双向位点
特异性 PCR技术也可以用于鉴别金银花真伪品及
两者的混杂样品。蒋超等 [29] 使用双向位点特异性
PCR技术,利用单个 SNP位点在同一 PCR反应中对
84份金银花原植物及其市售饮片、伪品进行扩增,
结果发现,所有正品金银花均出现 468 bp的条带,
红腺忍冬、华南忍冬、灰毡毛忍冬、黄褐毛忍冬、水忍
冬、金银忍冬、郁香忍冬、新疆忍冬、繁果忍冬 9个伪
品均出现 324 bp的条带,在正品 DNA中掺入 5%以
上伪品时可同时出现正品和伪品条带。
近年来,DNA条形码(DNA barcoding)成为生物
分类和鉴定的研究热点,在中药材的鉴定方面显示
了广阔的应用前景。刘震等[30从 4条 DNA片段(psbA-
trnH、matK、rbcL和 ITS2)中筛选可用于忍冬科药用
植物鉴定的 DNA条形码通用序列,对忍冬科 13个
属 33个物种 58个样本的分析结果显示,ITS2序列
在属水平上的鉴定成功率为 100.0%,物种水平上的
鉴定成功率为 96.6%。Sun等[31]选取 7个候选 DNA
条形码序列(rbcL、matK、psbA-trnH、ITS2、ITS、trnL
intron和 trnL-F基因间隔区)对红白忍冬、忍冬、淡
红忍冬、红腺忍冬、华南忍冬、灰毡毛忍冬、毛花柱忍
冬、细毡毛忍冬和黄褐毛忍冬 9个物种共 44个样品
进行鉴定。结果表明,psbA-trnH序列具有最大的种
间差异,鉴定成功率为 100%。
5 结语
现有的忍冬属药用植物的分类鉴定手段总的来
说各有利弊:形态学差异分析法以忍冬属植物的外
部形态特征为依据,但因为忍冬属内植株形态比较
相似,鉴定结果往往不够准确,但其所具有的简单直
观、快捷方便的特点是其他方法所无可比拟的,且其
他鉴定手段取样都是以形态学标记为基础;细胞学
分类法试验条件要求简单、结果快,对忍冬种属一级
的分类鉴定,尤其是多倍体品种比较有效,但对于大
叶红霞等 忍冬属植物种质鉴定技术研究进展 61
园艺与种苗 2013年
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化建设提供参考。
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(责任编辑 张杨林)
量金银花农家品种、栽培品种的鉴定效果不是很理
想;生理生化鉴定是利用药用忍冬植物品种所含化
学(药用)成分的不同对其进行鉴定,但其各种技术
也各有优、缺点,如同工酶技术可以鉴别到种及种下
品种,但其结果易受所分析酶的种类、取样部位、取
样时间的影响;DNA分子标记目前用于忍冬属植物
的鉴定分类已经有了很好的技术基础,具有多态性
高、有效性高、重复性好等优点,但同时又存在成本
高,技术难度大等不足。
因此,在忍冬属植物传统分类学的基础上,广泛
结合形态解剖学、细胞学、生物化学等方面的研究成
果,同时加强分子生物学方面的探索和挖掘,对我国
忍冬属药用植物的分类系统与进化进行全面综合性
的研究,以实现对忍冬属药用植物品种合理、准确的
鉴定,对金银花伪品劣品的有效鉴别。
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(责任编辑 张杨林)
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