Framfarir í sameindagreiningu Cistanche

Ágrip:CistanchesHerba, sjaldgæft og dýrmætt lyfjaefni í Kína, hefur mikið lækningagildi og vistfræðilegt gildi. Samhliða framþróun sameindalíffræðitækni hefur margs konar DNA-undirstaða sameindaauðkenningartækni verið bætt smám saman og mikill árangur hefur náðst í rannsóknum áCistanchesHerba. Þessi grein fjallar um DNA-undirstaða sameindagreiningartækni fyrirCistancheog fjallar um takmarkanir og umsóknarhorfur, sem gert er ráð fyrir að verði viðmiðun fyrir nákvæma auðkenningu og gæðamat á Cistanches Herba, verndun og skynsamlega nýtingu auðlindanna og fjölbreytni ræktunar.

Leitarorð:Cistanche; sameinda auðkenningu; sameindamerkjatækni; auðkenning og gæði; verndun auðlinda

Smelltu hér til að fá frekari upplýsingar um íhluti Cistanche

Cistanche er þurr hreisturblaða holdugur stilkur af Cistanche deserticola YC Ma ogCistanche tubulosa(Schenk) Wight, planta af ættkvíslinniCistancheí fjölskyldunni Cistanche. Jiangyun, Cunyun, Cistanche og Chagangaoya (mongólska tungumálið) eru þekkt sem "eyðimerkur ginseng" [2]. Á undanförnum árum, þar sem auðlindir villtra Cistanche eru á barmi þess að tæmast og innlend eftirspurn eykst dag frá degi, hefur mikill fjöldi falsaðra vara Cistanche streymt inn á markað kínverskra jurtalyfja, sem valdið miklum sveiflum á markaðsverði. , og ekki er hægt að tryggja gæði lyfjaefna, sem stofnar öryggi klínískra lyfja í alvarlega hættu. kynlíf [3]. Þess vegna er varðveisla, rannsóknir og skynsamleg þróun og nýting á Cistanche plöntukímstofnauðlindum yfirvofandi og nákvæm auðkenning á Cistanche plöntukimplasmaauðlindum er sérstaklega mikilvæg.

jafn mikilvæg. Í 2020 útgáfunni af "Lyfjaskrá Alþýðulýðveldisins Kína" (hér eftir nefnt "kínverska lyfjaskráin") er aðeins skráð að þurrkaðir, hreistur holdugir stilkar af Cistanche deserticola séu notaðir sem ósvikin lyf. Frá sjónarhóli ástandsins, auk plöntunnar Cistanche og Cistanche tubehua sem skráðar voru í 2020 útgáfunni af "kínversku lyfjaskránni", eru einnig Cistanche sinensis G. Beck, C. salsa (CA Mey.) G. Beck, Lanzhou Cistanche C. lanzhouensis ZY Zhang, o.fl. [4], það eru líka mikill fjöldi fölsuð lyfjamisnotkun fyrirbæri. Með þróun og stöðugum umbótum á sameindalíffræðitækni hefur sameindagreiningartækni kosti þess að draga úr sýnishorni, miklum hraða og mikilli nákvæmni og hefur verið mikið notað við tegundagreiningu dýra og plantna. Þróun rannsókna á auðlindanámu er einnig tiltölulega hröð [5]. Sem stendur hafa orðið nokkrar framfarir í auðkenningu Cistanche lyfjaefna með sameindagreiningartækni. Samkvæmt flokkun sameindamerkjatækni sem krafist er fyrir sameindaauðkenningu [6], fer þessi grein yfir kímplasmaauðkenningu Cistanche deserticola og aðra þætti og fjallar um tilvist kímplasmaauðkenningar Cistanche deserticola. Greindu vandamálin og settu fram samsvarandi lausnir, með það að markmiði að veita viðmiðun fyrir verndun, skynsamlega nýtingu og ræktun nýrra afbrigða af Cistanche plöntum.

1 Notkun DNA strikamerkjatækni við auðkenningu Cistanche plantna

1.1 DNA strikamerki tækni

Árið 2003 kynnti prófessor Paul Hebert við háskólann í Guelph í Kanada strikamerkistækni í líffræðilega heiminn og lagði fyrst fram hugmyndina um "DNA strikamerki" [7]. DNA strikamerki tækni er áhrifarík aðferð til að bera kennsl á hefðbundna kínverska læknisfræði og margþætt hráefni. Fyrir viðkomandi DNA voru umsækjenda bútarnir mögnuð upp með almennu primer pólýmerasa keðjuverkun (PCR), PCR mögnunarafurðirnar voru hreinsaðar, raðgreindar og greindar, leitað var í mark DNA strikamerkisröðinni og DNA strikamerkisgreiningarkerfi var smíðað [8 ]. Að lokum, DNA strikamerki auðkenning er lífsameinda auðkenningaraðferð sem notar eitt eða fá tiltölulega stutt, staðlað DNA brot til tegundagreiningar [9].

Á undanförnum árum, með blöndu af afkastamikilli raðgreiningartækni og DNA strikamerki auðkenningartækni, hefur ný tækni verið þróuð sem getur greint strikamerkjaraðir margra tegunda í blönduðum sýnum á sama tíma——DNA metabarcode, sem er grundvallarregla þess. er að beita raðgreiningu með mikilli afköstum. Tæknin fær magnaða röð blandaða strikamerkinu og auðkennir tegundasamsetningu í blönduðu sýninu með lífupplýsingagreiningu[10].

1.2 Val á DNA strikamerkisröðum

Strikamerkisraðirnar sem hægt er að nota í DNA strikamerkjatækni eru meðal annars hvatbera kóensím Ⅰ (CO Ⅰ) DNA, 12S rRNA, 16S rRNA raðir og ríbósómal 18S rDNA fyrir dýrategundagreiningu[11]; ríbósómal 16S rDNA til að bera kennsl á bakteríur[12]], ríbósómal innri umritað spacer (ITS) genasértæk brot og CO I raðir til að bera kennsl á sveppa[13]; vegna hægrar þróunar erfðamengi hvatbera í plöntum, eru strikamerkisbrot aðallega valin á blaðgrænu erfðamengi. Fyrirhuguð genabrot innihalda aðallega rpoB, rpoC1, matK, rbcL og UPA, og svæðisbrotin sem ekki eru kóðað innihalda atpF-atpH, trnH-psbA, psbK-psbI og

Kjarnabundið gen ITS[14]. Árið 2006 prófaði rannsóknarhópur Chen Shilin mismununargetu ITS2 á meira en 6.600 plöntusýnum og komst að því að auðkenningarvirkni ITS2 á tegundastigi var allt að 92,7 prósent, sem gefur til kynna að ITS2 röðin geti auðkennt staðlað DNA strikamerki lækningajurtir og náskyldar tegundir. ITS2 var notað sem ný tegund af alhliða DNA strikamerki fyrir lækningajurtir [15] og var viðurkennt af alþjóðlegum jafningjasérfræðingum [16].

Árið 2013 ræddi og samþykkti Lyfjaskrárnefndin leiðbeiningar um sameindaauðkenningu DNA strikamerkja fyrir kínversk lyfjaefni í viðbótarútgáfu „kínversku lyfjaskrárinnar“. ITS2 er kjarna DNA strikamerki auðkenningarkerfisins fyrir plöntulyf [17].

Sem stendur hafa margir fræðimenn framkvæmt sameindagreiningarrannsóknir á Cistanche plöntum. Samkvæmt rannsókn Chen Shilin o.fl. [18], ITS2 hentar sem staðlað strikamerkisröð til að auðkenna lækningajurtir. Sun Zhiying o.fl. [19] komust að því að hægt er að nota ITS2 röðina sem grunn til að bera kennsl á kínverska jurtalyfið Cistanche deserticola og falsaðar vörur þess í DNA strikamerkjum. Wang Xiaoyue o.fl.[20] notuðu ITS2 strikamerki til að bera kennsl á 4 algengar óljósar vörur frá Cynomorium, Cistanche, Liedang og Cistanche, og tókst að koma á „sameindakennsluskírteini“ fyrir hyljaðar vörur Cistanche. Aðferðin við að bera kennsl á lækningaplöntur í gegnum ITS2 raðir er tiltölulega þroskuð og hefur þá kosti sem hraða, nákvæmni og skilvirkni. Þess vegna hefur notkun ITS2 röðarinnar til að bera kennsl á Cistanche plöntur orðið algengasta aðferðin.

1.3 Verkflæði DNA strikamerkja

Vinnuflæði DNA strikamerkja er svipað og sameinda fylgnirannsóknir og helstu skrefin eru sýnd á mynd 1. Gu Xiuyan [21] fékk basaröð ITS og greindi muninn á tegundum og komst að því að Cistanche er náskyld til Cistanche saltvatns, og Cistanche í Lanzhou er nátengd Cistanche, sem einnig gefur grunn að þróun nýrra lyfjagjafa Cistanche. grundvelli. Li Zhenhua o.fl. [22] framkvæmdu DNA sameindagreiningarrannsóknir á Cynomorium, Cistanche og Huanghua Liedang og komust að hraðri og nákvæmri auðkenningu á Cistanche og fölsuðum Cynomorium, Cistanche og Huanghualiedang með staðbundinni PCR.

Í stuttu máli er nú þegar tiltölulega fullkomið ferli til að bera kennsl á plöntutegundir með því að nota DNA strikamerki. Að bera kennsl á Cistanche plöntur með því að greina DNA raðir og koma á fót tengdum gagnagrunni getur veitt meiri grundvöll fyrir auðkenningu og flokkun Cistanche plöntur í framtíðinni.

1.4 Gagnagreining á DNA strikamerkjum

Vinnsla og greining gagna sem aflað er er mjög mikilvægt verkefni[18]. Eftir að raðgreiningu er lokið er raðsamanburður og handvirk leiðrétting framkvæmd til að fjarlægja lággæða raðir og grunnsvæði. Algengt notaður hugbúnaður inniheldur Chromas, CExpress[23], osfrv.; Erfðafræðileg fjarlægðargreining á endanlegri röð er almennt framkvæmd með MEGA hugbúnaði [24] til að greina erfðafræðilega fjarlægð milli sýna af mismunandi plöntutegundum, og K2P líkanið [25-26] er notað til að reikna út innansértæka fjarlægð milli tegunda ; smíðaðu síðan nágrannafylkingartréð (NJ) með því að nota iTol netvefsíðuna [27] til að bæta og fegra þroskatréð (https://itol.embl.de/), og athuga stuðningshlutfall hverrar greinar skv. stígvélin (1000 endurtekningar).

BLAST aðferðin er leitarreiknirit byggt á BLAST. Nauðsynlegt er að koma á fót eða hlaða niður viðmiðunarröðunargagnagrunni fyrir tegundagreiningu á GenBank gagnagrunninum (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/) fyrir síðari greiningu á genabrotum og tegundagreiningarvinnu [28]. Xu Danyun et al[29] notuðu 3 pör af alhliða DNA strikamerkjum til að bera kennsl á 22 tegundir Lauraceae plantna og auðkenndu 20 tegundir plantna. Adolfo et al[30] auðkenndu 3 tegundir af Pueraria plöntum með ITS2 og matK strikamerkjum. Ofangreindar rannsóknir sýna fram á að með því að fá og greina DNA raðir lækningajurta er hægt að greina plöntutegundir fljótt og vel.

2 Notkun annarra sameindamerkjatækni til að bera kennsl á Cistanche plöntur

Fyrir lífverur ákvarðast eiginleikar þeirra yfir sameindastigi að lokum af sameindaeiginleikum. Í samanburði við formfræðilega greiningu [31] og litningagreiningu [32] geta sameindamerki leitt í ljós hið sanna andlit líffræðilegrar erfðafræðilegrar fjölbreytni. Sarwat o.fl.[33] notuðu amplified fragment length polymorphism (AFLP), sértækt magnaða polymorphic microsatellite locus technology (SAMPL), einfaldri intersequence amplification of repeats (ISSR), handahófsmagnað polymorphic DNA (RAPD) og aðrar sameindamerkjatækni greindu erfðafjölbreytileikann. af Tribulus terrestris sýnum sem safnað var frá mismunandi stöðum á Indlandi og niðurstöðurnar sýndu að þessar fjórar sameindamerkjaaðferðir geta fengið mismunandi DNA fingraför sem eru einstök fyrir hvert landsvæði. Alþjóðasambandið um vernd jurtaafbrigðisréttinda (UPOV) notar einnig DNA sameindamerkjaauðkenningu sem hjálparaðferð við DUS-prófun (einkvæmni einsleitni og stöðugleika) á ræktunarafbrigðum [34]. Sem stendur eru sameindamerkjatækni eins og AFLP, RAPD og ISSR tiltölulega þroskuð og mikið notuð til að bera kennsl á Cistanche plöntur (tafla 1).

Stuðningur:

wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950