DNA 分子标记在药用植物研究中的应用

DNA分子标记在药用植物研究中的应用

冀玉良

(商洛学院生物医药工程系,陕西商洛726000)

摘要 [目的]根据DNA分子标记技术的特点,将该技术应用于遗传多样性研究、亲缘关系确定、新药源寻找、种质资源保护等方面,为中药材的研究和生产开发提供指导。[方法]运用文献资料法。[结果]综述了DNA分子标记技术的发展,结合实例探讨了与形态学标记、细胞学标记、生化遗传标记相比DNA分子标记技术在中药材研究中所具有的独特优势。现代药用植物的研究应在DNA分子标记技术揭示的规律指导下进行,DNA分子标记技术将给中药材的生产开发注入新的活力,带来新的方向,具有广阔的应用前景。关键词 DNA分子标记技术;药用植物;应用

中图分类号 Q789 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)04-01375-03

DNAMolecularMarkerandItsApplicationsinMedicinalPlantsJIYu-liang (DepartmentofBiologicalandMedicalEngineering,ShangluoUniversity,Shangluo,Shaanxi726000)Abstract [Objective]ToanalyzehowtouseDNAmolecularmarkerinthefollowingaspects:analyzingthegeneticpersityofmedicinalplants,studyingtherelationbetweenmedicinalplants,discoveringnewresources,protectingtheChinesedrugmaterials,etal.supplyreferenceforresearchanddevelopingofmedicinalplants.[Method]Bibliographyanddate.[ResultandConclusion]ReviewedthelatestadvancesofDNAmolecularmarker.Pointedoutthere-markableadvantageofDNAmolecularmarkercomparedwithmorphologicalmarker,cytologicalmarkerandbiochemicalmarker.DNAmolecularmarkerhasabroadprospect,providinganewandreliablemethodformedicinalplantsresearch.Keywords DNAmolecularmarker;Medicinalplants;Application

研究药用植物种质资源,人们最早使用的标记是直观的形态学标记。由于多数形态学标记易受环境和一些主观因素的影响,具有一定的不可靠性。随后,发展了细胞学标记。虽然细胞学标记比较稳定,但是丰富程度比较小,操作较复杂,应用不太方便。20世纪60～70年代以来,发展出生化遗传标记,主要是用基因的直接产物同工酶作标记。80年代以来,随着分子生物学和生物技术的迅速发展,分子标记应运而生。与形态标记、细胞学标记和生化标记相比,这是一种最先进、最能揭示本质的遗传标记技术。分析标记由于具有准确、可靠、高效率等优越性而得到迅速发展。目前,该技术在药用植物学中已被广泛应用于进化、分子系统学、系谱分析、植物分类、遗传多样性、绘制品种的指纹图谱、标记基因型等研究领域。1 DNA分子标记

DNA分子标记是指DNA分子发生缺失、插入、易位、倒位、重排或存在长短与排列不一的重复序列而形成的遗传信息多态性标记。从1975年Grodzicker等创立限制性片段长度多态性(RFLP)分析技术以来,尤其是在近10年中,DNA分子标记的研究十分活跃,相继有数十种分子标记技术问世。不同物种所含DNA分子遗传信息不同,而DNA又不受外界因素、生物个体发育阶段、器官组织差异的影响,所以最能揭示物种的本质。另外,DNA分子的化学稳定性比RNA、蛋白质、同工酶等高,即使在生物体死亡之后,细胞中的DNA也不会像同工酶、蛋白质那样很快失去活性或分解,这样就突破了蛋白质(包括同工酶)分析需要新鲜材料进行测试的限制。而且随着DNA分析和操作技术的不断完善,目前已经可以对微量甚至单细胞中的痕量DNA分子进行分析,分析的精确度不断提高,甚至可以检测出不同DNA分子中单个核苷酸的差异。

目前DNA分子标记技术可分为3类:第1类以电泳技术

作者简介 冀玉良(1965-),男,陕西洛南人,副教授,从事生物化学与

分子生物学方面的研究。

收稿日期 2007-08-11

和分子杂交技术为核心,其代表性技术有RFLP和DNA指纹技术(DNAFingerPrinting),前者主要是以低拷贝序列为探针进行分子杂交,后者主要是以重复序列包括串联重复序列(如卫星DNA、小卫星DNA和微卫星DNA)和散布重复序列(如转座子、逆转座子)为探针进行分子杂交;第2类以电泳技术和PCR技术为核心,其代表性技术有RAPD(RandomAm-plifiedPolymorphismDNA)、SSR(SimpleSequenceRepeat)和AFLP(AmplifiedRestrictionFragmentPolymorphism);第3类是以DNA序列分析为核心的分子标记技术,其代表性技术为ITS(Inter-nalTranscribedSpacers)测序分析技术[1]。

上述分类不是绝对的,有些分子标记技术介于第1、2类之间。如,微卫星DNA(MicrosatelliteDNA)既可以作为探针进行分子杂交以测定DNA多态性(如DNA指纹技术),又可以作为引物进行PCR扩增以测定DNA多态性(如SSR技术)。有些分子标记技术是介于第2、3类之间。如,SCARS(Se-quenceCharacterizedAmplifiedRegions)是对特异RAPD条带进行克隆并测序,并以此测出序列的末端14nt加上原来RAPD所用的10nt的随机引物合成24nt的寡聚核苷酸为引物,然后用该引物进行PCR扩增,以测定基因组DNA的多态性。这些分子标记技术各有其优缺点,采用哪类分子标记应依据试验目的、试验材料、试验条件等决定。2 应用[2]

2.1 遗传多样性的研究

种质资源研究的主要内容是对作

物品种(类型)进行的考察与收集、鉴定与评价、保存和应用以及对遗传学基础、起源和演化的研究。其中,种质资源的遗传多样性研究是当今种质资源研究的核心[2]。目前,生物学多样性的保护已成为国际热点问题。生物多样性的本质是遗传多样性。遗传多样性主要指种内不同居群之间或同一居群不同个体之间的遗传变异总和。通常认为有3个水平的多样性,即遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。遗传多样性是物种多样性和生态系统多样性的基础。高的遗传多样性是维持物种长期生存的基础。一个只有纯种构成的物种很难长期维持稳定,因为它很难适应不断变化的环

境压力。为了揭示Lactoris濒危的原因,Brauner等用RAPD技术研究了居群与种群间的遗传多样性。他研究了16个引物、15个居群、27个植株,发现每个植株16个引物扩增出106条带,其中26条是多态的,引物的多态性占24.5%;所有引物所有个体间扩增出2532条带,检出41个变异,总的多态性为6%。从RAPD揭示出的低水平的多态性正说明了Lac-toris濒危的原因[3]。陈永久等用RAPD标记分析了冬虫夏草缘关系鉴别,初步证实阿富汉甘草来源于光果甘草,西伯利亚甘草来源于甘草,新疆甘草和西北甘草来源于胀果甘草。它们之间存在的遗传距离可能与其地理环境或存在亚种、变种有关。王敏等对山东产仁栝楼、糖栝楼、牛心栝楼3个栝楼农家产品使用RAPD进行亲缘关系分析,认为牛心栝楼在遗传表现上更近似于仁栝楼[9]。黄璐琦等用12个随机引物对野生白芷、杭白芷的4个居群超过17个个体的基因组的遗传分化,从分子水平研究了冬虫夏草遗传进化、亲缘关系与地理分布的关系[4]。Mizukami等用RFLP分析三岛柴胡不同地理品种,结果表明以香椿、汤布院为代表的品系与其他品系不同,遗传多样性明显。对珊瑚菜、茅苍术、关苍术、白术的研究表明,它们也存在极大的遗传多样性,各产地品系遗传多样性明显。马小军等对人参品种类型的AFLP标记研究发现,遗传多样明显,其长脖类型与野生人参亲缘关系较近[5]。陈京荔等采用20个10bp随机引物对19个地黄不同品种的基因组DNA进行RAPD分析,探讨了地黄不同品种的遗传多样性和亲缘关系[6]。

保护物种必须确定物种的群体大小和保种量,探查核心种质,对品种选育繁殖所需资源进行分类研究,确定种质资源特点,以便利用、保存种质资源。DNA多样性是生物多样性的本质内容。以DNA多态性分析为基础的分子 …… 此处隐藏：8236字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……