中藥材DNA條形碼鑒定技術(shù)為中藥材量身定做“基因身份證”

“該體系包括以ITS2+psbA-trnH為主體的植物類(lèi)藥材DNA條形碼鑒定體系和COI+ITS2的動(dòng)物類(lèi)藥材DNA條形碼鑒定體系。”陳士林介紹。

2010年，陳士林團(tuán)隊(duì)比較了7個(gè)候選DNA條形碼，篩選的標(biāo)準(zhǔn)包括PCR擴(kuò)增效率、種內(nèi)/種間遺傳變異等。通過(guò)對(duì)7個(gè)門(mén)753個(gè)屬4800個(gè)物種6600多個(gè)樣品的ITS2序列鑒定能力進(jìn)行分析，顯示ITS2在物種水平的鑒定效率高達(dá)92.7%。

因此，陳士林團(tuán)隊(duì)建議將ITS2作為藥用植物標(biāo)準(zhǔn)DNA條形碼，同時(shí)建議ITS2可作為新的通用條形碼用于鑒定更廣泛的植物類(lèi)群。2011年，中國(guó)DNA條形碼植物工作組對(duì)來(lái)自75科141屬1757物種6286樣本的4個(gè)DNA條形碼進(jìn)行研究，建議把ITS/ITS2作為種子植物的核心條形碼。

為了保證鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性，陳士林團(tuán)隊(duì)還建立了DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)。DNA條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)不僅是存儲(chǔ)樣品信息和DNA條形碼序列的工具，而且是DNA條形碼研究和物種鑒定分析的生物信息學(xué)平臺(tái)，對(duì)推進(jìn)中藥材鑒定方法通用化、標(biāo)準(zhǔn)化和國(guó)際化具有重要作用。

在研究基礎(chǔ)上，陳士林團(tuán)隊(duì)建立了中藥材DNA條形碼鑒定系統(tǒng)，核心數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋了《中國(guó)藥典》(2010年版，2015年版)收錄的幾乎所有動(dòng)物、植物藥材及常見(jiàn)混偽品，并包含了《韓國(guó)藥典》《日本藥局方》《印度藥典》《歐洲藥典》以及《美國(guó)藥典》所記錄的草藥藥材，擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)中涵蓋的物種數(shù)超過(guò)十萬(wàn)種，序列超過(guò)百萬(wàn)條。

助力中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展

“中藥材DNA條形碼鑒定技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速。”陳士林表示。

2019年，陳士林團(tuán)隊(duì)與深圳華大智造科技股份有限公司合作開(kāi)發(fā)了我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的首創(chuàng)中草藥基因測(cè)序智能鑒定儀——中草藥DNA條形碼高通量基因測(cè)序一體機(jī)，成功攻克產(chǎn)業(yè)鏈條上游壁壘，完成硬件儀器的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和國(guó)產(chǎn)化，讓我國(guó)中草藥基因鑒定擺脫了對(duì)國(guó)外儀器的依賴。

此外，通過(guò)將DNA條形碼技術(shù)與等溫DNA擴(kuò)增技術(shù)、側(cè)向流檢測(cè)試紙(LFD)裝置相結(jié)合，陳士林團(tuán)隊(duì)還成功研發(fā)出一種快速鑒定劇毒植物鉤吻的方法。

“該方法易于執(zhí)行且不需要專業(yè)設(shè)備，可在30分鐘內(nèi)產(chǎn)生可靠結(jié)果，適用于鉤吻的現(xiàn)場(chǎng)快速鑒定，也為包括植物和動(dòng)物在內(nèi)的其他物種的快速現(xiàn)場(chǎng)鑒定提供了新的思路。”陳士林說(shuō)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高通量測(cè)序具有測(cè)序讀數(shù)更長(zhǎng)、測(cè)序深度更深的優(yōu)勢(shì)，成為潛在的測(cè)序方法。陳士林表示：“我們基于中藥材條形碼數(shù)據(jù)庫(kù)和長(zhǎng)讀測(cè)序技術(shù)，提出了全長(zhǎng)多條形碼方法，該方法能夠識(shí)別多物種混合物的生物起源，詮釋了DNA條形碼技術(shù)在多物種混合物中的應(yīng)用，對(duì)于來(lái)源復(fù)雜、形狀不明顯，或者已經(jīng)被粉碎的中藥材的鑒定研究，提供了切實(shí)可行的方向。”

據(jù)介紹，中藥材DNA條形碼已被納入《中國(guó)藥典》(2020)，為中藥材建立了“基因身份證”，從基因?qū)用娼鉀Q了中草藥與混偽品的物種識(shí)別問(wèn)題，同時(shí)也被納入了《英國(guó)藥典》，應(yīng)用在中藥的種植、生產(chǎn)、加工、流通及臨床應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)。

提及中藥材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，陳士林建議，要以無(wú)公害種植為抓手，瞄準(zhǔn)藥材品質(zhì)提升領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)，盡快開(kāi)展中藥材品質(zhì)提升工程戰(zhàn)略，種植、生產(chǎn)安全且優(yōu)質(zhì)的中藥材，從源頭上提升中藥材的質(zhì)量，保障用藥安全，助力中藥材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

“中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須依靠科學(xué)和技術(shù)，只有掌握原創(chuàng)性的技術(shù)才能更好地助力中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”陳士林強(qiáng)調(diào)。(科技日?qǐng)?bào)記者 代小佩)