药用植物研究中的分子标记技术应用进展

摘 要：药用植物研究中所使用的分子标记技术是morphologicalmarker、cellmarking与生化标记之后研究出的一种强效性的遗传标记技术。本篇文章首先对分子标记技术的原理以及优点进行了分析，其次对药物植物研究中的分子标记技术进行了研究，最后对药用植物研究中的分子标记技术应用进行展望。

关键词：植物研究；分子标记技术；应用；进展

中国是野生药材最为广泛的一个国家，在中国地域上发现了1000多种特殊药草，无论是从药草的数量上还是种类中国都列于世界首位，为中国的药草行业提供了丰富的资源。但从近几年的状况来讲，随着人们对养生、保健意识的不断提高，致使药材的市场不断扩展，一些野生稀少的药材正在面临着灭绝的危机。传统的研究、方式、药草识别、使用以及保护措施都相对于落后。然而随着这几年DNA分子标记技术的崛起，为药物研究提供了有效的手段与实验条件。分子标记技术是一种研究遗传物质的技术，此技术不会收到外界任何物质所影响、检验的精准度较高以及重现性质较高等特点。随着DNA分子标记技术的不断创新与完善，以分子交替为基础的第一代标记技术，由于此项操作的过程比较复杂、实验的时间较长等因素，正逐渐消失在分子标记研究领域当中。而PCR技术为核心的分子标记技术在当今社会中被广泛应用，并且日益变得成熟。

一.分子标记技术的原理以及优点

1.微卫星DNA

此项技术是由3-6个碱基组合而成的，其中最常见的是二核苷酸。微卫星DNA技术的长度由于不同基因的组件，它的重复次数与检测程度的不同均具有变异性与多态性。微卫星DNA技术是根据两端的保守序列来吸引异物，经过PCR改造后，应用聚丙烯酰胺凝胶电池对扩增产物进行分离，以此来体现DNA的多态性。

简单重复序列具有许多优点，它们的共显性可以区分纯型和杂交型，而且灵敏度高，稳定性好，易于操作。然而，如果SSR获取的方法残差不齐，还要保证检查结果的有效性，那么我们应事先知道目标基因的序列信息。

2.AFLP技术

《自由贸易协定》是荷兰科学家扎布和沃斯于1992发明的一项新专利。其原理是植物基因组DNA被限制性内切酶切割后结合到特定的关节上，从而获得具有特定关节的特定片段，然后用PCR引物的3末端鉴定这些片段以进行特异性扩增。最后，通过聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选扩增产物，并对其多态性进行分析。

AFLP技术是RFLP技术与PCR技术的结合。它具有多态性高、操作简单、样品量大等优势。近年来，AFLP在药用植物定位、遗传多样性分析与分类、辅助育种、功能基因定位等方面得到了广泛的应用。AFLP目前被认为是构建DNA指纹图谱最可靠的分子标记技术。而存在的缺点是样品的DNA质量较高，实验成本较高，结果的分析比较困难。

3.DNA技术

2003年圭尔夫大学的Hebert首次提出DNA条形码的概念。这是一种基于充分突变和相对短的DNA序列的新的生物识别系统，以实现快速准确的物种识别，类似于超市使用条形码来识别不同的商品。通过比较特定的DNA，它也将有助于发现新物种和隐藏物种。Lahaye等人用Matk基因分析了兰科植物1000余种。结果表明，利用matK技术只能发现兰花品种，验证了DNA条形码分析的可行性。利用DNA条形码技术可以发现三个隐性品种和一个新蚕种。“超级条码”技术是在2008年MSF会议上提出的，并且决定使用叶绿体基因组序列作为条码序列进行植物物种鉴定。完成第一个完整的测序整个叶绿体基因组的单一物种；在2008年，提出了一种比较标准的叶绿体DNA提取方法，通过测序37个松样品，证实叶绿体基因组可以作为植物种水平的条形码。近年来，DNA条形码技术在药用植物研究中也有报道，这对于加快我国生物进化研究的步伐具有重要意义。

二.药用植物研究中的分子标记技术应用

1.中药材的鉴定研究

种质资源是指从母体传给后代的遗传物质，包括道教种质资源、新品种和重要育种系。利用SSR标记对中国林木群体的遗传多样性进行研究，结果表明，中国树种群体遗传多态性較高，36个树种群体材料被成功地分为三组。用ISSR引物对8种野生树突药物进行准确鉴定。采用ISSR技术，将36种锡胶材料成功地分为6组，采用对北京野生柴胡种质资源标记技术的研究表明，以此对区域分布特征进行保护和培育。

2.中药材品种的鉴定

随着中药材市场的不断扩大，鱼糜混珠在中药材市场频繁出现。由于道路的性质，与类似草药的功效差别很大，因此但是很难区分传统的检测方法。但是现在DNA分子鉴定技术以其稳定性高、环境因素多、个体发育快等优势，保证了鉴定结果的准确性，结果表明，基于SNP的分子标记技术可以很好地鉴别草药的成分。而MATK基因的应用成功地识别了真实的产品和混淆的产品。

3.遗传与亲属关系上的研究

研究药用植物的遗传多样性和亲缘关系，对于了解物种进化、遗传育种和物种改良具有非常重要的作用。传统的研究方法是基于表达产物的研究和探索，但药用植物的化学成分、含量和外观形态随生长环境等因素而变化。因此，从传统的研究角度来探讨药用植物的遗传多样性是非常有限的。分子标记技术可以有效地揭示物种进化过程中遗传物质流的真实性质，因此，分子标记技术可以明确物种的进化、遗传背景和物种间的遗传关系，为珍稀濒危中药材的开发和资源提供现实依据。

三、展望

中药材种质资源丰富，但近年来，由于气候变化和过度开发，一些野生药材资源急剧减少，市场相对混乱。因此，基于生物学特性的DNA分子标记技术对中药的鉴定、保护、开发和转化具有重要意义。目前，药用植物分子标记技术的研究主要体现在遗传多样性研究、种质鉴定与评价、DNA指纹图谱构建、基因定位等方面。

目前，dna分子标记技术在药用植物研究中的应用还存在以下问题：中草药研究中dna标记技术应用较少，存在定向聚集现象。近年来，关于药用植物亲缘关系的研究越来越多，但在其他领域，如药材有效成分的分离和提取以及相关成分基因定位的控制等，报道较少，研究范围也不全面深入。此外，每一种分子标记技术都有其优点和缺点。实验结果具有一定的片面性，而标记技术的联合应用也处于相对空白的状态。因此，需要增加分子标记技术的研究和应用，以提高其在药用植物研究中的实用性和可靠性。通过对不同分子技术的研究，可以实现中药有效成分的遗传组合，以及各种药用植物基因的调控原则和产品的靶向作用原则，为中药品种的保护、利用和产业化作出更大贡献，实现标准化，中医文化的产业化与国际化。

参考文献

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作者简介

赵志新，男，河南滑县人，讲师，博士，主要从事药用植物转录组代谢及基因组进化研究。

（作者单位：商洛学院）