貝母類藥材湖北貝母Fritillaria,hupehensis系統(tǒng)位置的探討——來自ITS,rpl16,mat,K序列的證據(jù)
發(fā)布時(shí)間:2019-08-28 來源: 歷史回眸 點(diǎn)擊:
[摘要]湖北貝母為傳統(tǒng)中藥,然而《Flora of China》將其基原植物湖北貝母Fritillaria hupehensis歸并于天目貝母F.monantha項(xiàng)下。該實(shí)驗(yàn)采用分子系統(tǒng)學(xué)方法,以川百合Lilium davidii為外類群,用核基因ITS序列和葉綠體基因rpl16序列、matK序列等3個(gè)片段對(duì)湖北貝母及其近緣類群天目貝母F.monantha、安徽貝母F. anhuiensis等進(jìn)行聯(lián)合建樹分析,對(duì)湖北貝母植物的系統(tǒng)位置進(jìn)行了探討,為湖北貝母藥材的安全使用提供分子證據(jù)。結(jié)果顯示,分子系統(tǒng)樹上,3種貝母各自的居群聚為一支,之后天目貝母與安徽貝母聚為一支,最后與湖北貝母聚為一支。表明湖北貝母與天目貝母的親緣關(guān)系可能要遠(yuǎn)于安徽貝母與天目貝母之間的關(guān)系,因此不適宜將湖北貝母歸并于天目貝母。
[關(guān)鍵詞]湖北貝母; 天目貝母; 安徽貝母; ITS; rpl16; matK
貝母為我國傳統(tǒng)中藥,具有清熱化痰,止咳散結(jié)的功效,2010年版《中國藥典》[1]中記載了5個(gè)品種的貝母類藥材,分別是川貝母、浙貝母、湖北貝母、伊貝母和平貝母,涵蓋了貝母屬植物10種1變種。貝母屬植物主要分布于北半球的溫帶地區(qū),全世界130多種,中國有20多種,除《中國藥典》記載的種類外,在中國民間,其余貝母屬物種也多作為貝母類藥材的代用品使用。然而,由于形態(tài)性狀變異復(fù)雜,加之可能存在的種間雜交[2-3],使得該屬,特別是東亞地區(qū)物種分類處理并不十分清晰,這直接導(dǎo)致了藥材使用上的不便,如藥材湖北貝母的基原植物湖北貝母Fritillaria hupehensis為《中國藥典》2010年版所收錄,中文版《中國植物志》[4]也承認(rèn)該種的成立,然而隨后《中國植物志》的同一作者卻出版了截然不同的意見,陳心啟等[3]在討論長(zhǎng)江中下游地區(qū)的貝母屬分類時(shí),認(rèn)為湖北貝母的性狀變異幅度在廣義的天目貝母F.monantha性狀變異范圍內(nèi),進(jìn)而在2000年出版的《Flora of China》中將湖北貝母作為天目貝母的異名處理。這一處理是建立在形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)上的,是否合理應(yīng)該得到更多其他領(lǐng)域的數(shù)據(jù)支持,有待進(jìn)一步深入研究探討。
近十幾年來,隨著分子直接測(cè)序技術(shù)的普及,DNA序列片段已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于植物系統(tǒng)學(xué)的研究。ITS為核核糖體DNA內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū),具有較快的進(jìn)化速率,適于用來解決一些較低分類階元的問題,應(yīng)用最為廣泛。葉綠體基因?yàn)閱慰截惢,有利于系統(tǒng)樹的構(gòu)建。rpl16是cpDNA中進(jìn)化速率最快的內(nèi)含子之一,一般用于較低分類階元或近緣類群間[5]。matK是葉綠體基因組的蛋白編碼區(qū)中進(jìn)化最快的基因之一,也是近年中分子系統(tǒng)發(fā)育研究中使用頻率最高葉綠體片段之一[6]。在國外尤其是中東地區(qū),有關(guān)貝母屬分子系統(tǒng)的研究較為深入,但國內(nèi)這方面的報(bào)道還很少見,本實(shí)驗(yàn)根據(jù)國外貝母屬分子系統(tǒng)學(xué)研究基礎(chǔ)[7]選擇ITS,rpl16,matK 3個(gè)序列片段,對(duì)中國貝母屬下的部分植物開展分子系統(tǒng)學(xué)研究,焦點(diǎn)集中于與天目貝母和湖北貝母親緣關(guān)系較近的幾個(gè)物種,以期利用分子證據(jù)解決分類系統(tǒng)難題,同時(shí)也為貝母類藥材基源的準(zhǔn)確分類和應(yīng)用提供更多的證據(jù)。
1 材料與方法
1.1 樣品采集 用于本實(shí)驗(yàn)中湖北貝母、天目貝母及親緣關(guān)系較近的貝母屬植物均采自模式產(chǎn)地的野外或栽培居群,為硅膠干燥的新鮮葉片,可以較好的代表該種貝母植物,來源見表1。植物標(biāo)本由北京藥用植物研究所張本剛研究員鑒定,憑證標(biāo)本保存于北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥用植物研究所資源中心。另外伊貝母以及作為外類群分析用的川百合序列來源于GenBank。
1.4 PCR擴(kuò)增與測(cè)序 PCR擴(kuò)增反應(yīng)在ABI 2720PCR擴(kuò)增儀上進(jìn)行。PCR酶采用北京艾德萊生物科技有限公司的2×Taq PCR Master Mix。
PCR擴(kuò)增反應(yīng)體系25 μL:12.5 μL Master Mix,引物(ITS 2.5 μmol·L-1;rpl16,matK 5 μmol·L-1) 各1,2 μL總DNA樣品,8.5 μL ddH2O。
PCR擴(kuò)增程序?yàn)椋?4 ℃預(yù)變性(ITS 3 min;rpl16,matK 5 min);94 ℃變性1 min,退火1 min(ITS 58 ℃;rpl16 54 ℃;matK 53 ℃ ),72 ℃延伸(ITS,rpl16 2 min;matK 2.5 min);循環(huán)數(shù)(ITS 32;rpl16,matK 35 );72 ℃延伸( ITS 5 min;rpl16,matK 7 min);4 ℃保存。
1.5 序列測(cè)定 PCR 產(chǎn)物的純化和序列測(cè)定均由中美泰和生物技術(shù)(北京)有限公司完成。 PCR 產(chǎn)物直接雙向測(cè)序,測(cè)序引物為PCR引物。為保證測(cè)序順利,部分樣品的matK序列加測(cè)了中間引物。
1.6 序列分析 所測(cè)序列用CodonCode Aligner 3.7.1(Condon Code Co.,Germany)進(jìn)行校對(duì)拼接,然后用MEGA5.2對(duì)其與從GenBank中下載的序列進(jìn)行比對(duì)。以川百合為外類群,采用對(duì)最大簡(jiǎn)約法(maximum parsimony, MP)、最大似然法(maximum likelihood, ML)對(duì)3個(gè)序列進(jìn)行聯(lián)合構(gòu)建系統(tǒng)樹:最大簡(jiǎn)約樹的構(gòu)建采用PAUP4.0b10進(jìn)行,使用啟發(fā)式搜索,TBR分支交換算法;最大似然樹的構(gòu)建采用MEGA5.2進(jìn)行,使用T-3-P + G的模型。最大似然使用的模型由MEGA5.2計(jì)算所得。用靴帶分析(bootstrap)1 000次重復(fù)檢驗(yàn)分支的可靠性,空缺(gap)始終做缺失(missing)處理。
2 結(jié)果與分析
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