Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Настоящий протокол описывает использование технологии штрих-кодирования ДНК для аутентификации лекарственных материалов растительного происхождения, а также лекарственного растения Angelica sinensis (Oliv.) В качестве примера был приведен Дильс.
Лекарственные растения являются ценным ресурсом во всем мире и используются во всем мире для поддержания здоровья и лечения болезней; Однако наличие фальсификаций препятствует их развитию. Штрихкодирование ДНК, метод идентификации видов по стандартным участкам ДНК, способствует быстрой и точной идентификации традиционных лекарственных растений. Процесс штрихкодирования ДНК включает в себя шесть основных этапов: 1) обработка лекарственных растений, 2) извлечение высококачественной общей ДНК из лекарственных растений методом центробежной колонки, 3) амплификация целевого участка ДНК на внутреннем транскрибируемом спейсере 2 (ITS2) универсальными праймерами растений и выполнение секвенирования по Сэнгеру, 4) сплайсинг и выравнивание последовательности для получения целевой последовательности, 5) сопоставление последовательности штрих-кода с библиотекой штрих-кодов для идентификации, 6) выравнивание последовательности, сравнение внутривидовой и межвидовой изменчивости, построение филогенетического дерева соседства. Как показано в результатах, универсальный праймер может усиливать целевую область. Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) демонстрирует, что процент идентификации составил 100%, а дерево присоединения соседей демонстрирует, что последовательности сплайсинга были кластеризованы с кладой A. sinensis OR879715.1, а значение поддержки клады равно 100. Этот протокол дает представление о применении технологии штрих-кодирования ДНК в качестве эффективного метода идентификации лекарственных растений и примесей.
Лекарственные растения обладают широким спектром фармакологических эффектов и являются важными веществами для лечения и профилактики заболеваний. Рыночный спрос на лекарственные растения в растительных лекарственных средствах и фармацевтических продуктах огромен и продолжает расти. С ростом рынка лекарственных растений проблема фальсификации препятствует развитию лекарственных растений. В настоящее время фальсификация лекарственных растений страдает от следующих причин: 1) схожая морфология лекарственных растений затрудняет их идентификацию и правильное использование 1,2,3,4,5, 2) растущий спрос на лекарственные растения привел к недостаточному предложению на рынке 6,7, 3) лекарственные растения дороги и имеют колеблющиеся цены, а использование дешевых трав вместо экономически ценных материалов привело к фальсификации и рыночной спекуляции 8,9. Для решения задач правильной идентификации и использования лекарственных растений существует потребность в технологии, позволяющей неспециалистам идентифицировать источник10.
Существуют ограничения для правильной идентификации и использования лекарственных растений только по внешнему виду и запаху11. Для более точной идентификации и контроля качества используются физико-химические методы12. Тонкослойная хроматография (ТСХ), например, является быстрым методом идентификации лекарственных трав и включена в Китайскую фармакопею. Тем не менее, для идентификации растений требуются стандартные образцы13. Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) может выполнять как качественные, так и количественные тесты, что делает ее пригодной для тестирования качества лекарственных средств. Однако этот инструмент стоит дорого и требует специальных знаний для работы14,15. Технология штрихкодирования ДНК — это быстрая и точная технология идентификации видов, которая идентифицирует виды с помощью стабильных последовательностей ДНК для дифференциации растений со схожей морфологией. Hebert et al. предложили технологию штрих-кодирования ДНК для идентификации видов, которая использует распознанную и относительно короткую последовательность ДНК в пределах генома16, Chen et al. предложили ITS2 в качестве универсальной последовательности для молекулярной идентификации лекарственных растений и идентифицировали более 6600 растений и обнаружили высокую способность к идентификации17. Изучение лекарственных растений на основе фрагментов генов ITS2 и хлоропластов продемонстрировало способность различать виды на видовом уровне, применяя их в сферах защиты ресурсов, регулирования рынка и международной торговли 17,18,19. Применение штрих-кодирования ДНК может преодолеть ограничения традиционных методов идентификации, что полезно для обеспечения качества и безопасности лекарственных растений, предотвращения злоупотребления ресурсами и путаницы20. Он оказался полезным для изучения лекарственных растений, поддерживая устойчивый рост травяной промышленности и обеспечивая гарантию того, что потребитель использует правильное лекарство 21,22,23,24.
В документе изложены протоколы применения штрих-кодирования ДНК для идентификации лекарственных растений на примере A. sinensis. Штрихкодирование ДНК использует один или несколько стандартизированных коротких генетических маркеров в ДНК организма, чтобы распознать его принадлежность к определенному виду. Современные методы идентификации лекарственных растений имеют определенные ограничения. Традиционная морфологическая идентификация в значительной степени опирается на обширный опыт экспертов, на который может влиять человеческий фактор, в то время как химическая идентификация подвержена таким проблемам, как фальсификация ключевых соединений. В отличие от этого, штрихкодирование ДНК обеспечивает более точные средства идентификации видов, предлагая такие преимущества, как скорость, высокая воспроизводимость и стабильность. Кроме того, эта технология обеспечивает централизованное управление и обмен существующими данными о последовательностях видов через Интернет и информационные платформы, значительно повышая эффективность и надежность идентификации видов 11,12. Из-за схожей морфологии и лекарственных компонентов, A. sinensis часто путают с другими видами и часто неправильно используют или намеренно подменяютна рынке. Yang et al. идентифицировали A. anomala с помощью штрих-кодирования ДНК, чтобы отличить ее от ложных наркотиков26. Юань и др. собрали 23 вида дягиля и использовали штрих-кодирование ДНК для дифференциации различных видов27. Следуя процедурам, описанным в этом протоколе, пользователи смогут аутентифицировать лекарственные материалы растительного происхождения от предварительной обработки до окончательного сопоставления последовательности штрих-кодирования с базой данных штрих-кодов (Рисунок 1).
1. Подготовка образцов
2 Экстракция ДНК из образца
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом исследовании используется набор для экстракции геномной ДНК растений, который основан на методе CTAB. Экстракция ДНК проводится в соответствии с инструкцией по эксплуатации с некоторыми изменениями, включая добавление уникального ядерного изоляционного буфера (NIB). Протокол улучшает чистоту ДНК путем отделения загрязняющих веществ от ткани, а затем добавления начальной стадии выделения ядер 28,29,30.
3 Усиление и обнаружение фрагментов мишени
ПРИМЕЧАНИЕ: Выберите подходящие праймеры амплификации на основе предложенных растением участков штрих-кодирования ДНК; условия реакции приведены в таблице 2.
4. Сбор и анализ данных
ПРИМЕЧАНИЕ: Существует широкий спектр программного обеспечения для сборки и анализа последовательностей; В качестве примера для иллюстрации мы используем кодон-код Aligner V11.0.1 и MEGA11.
Качество образца ДНК
Диапазон коэффициентов поглощения OD260/OD280 составил 1,80-1,84. Количество ДНК, измеренное спектрофотометром для каждого образца, превышало 100 нг/л (табл. 3), что свидетельствует о хорошем качестве экстракции ДНК образца. ...
Технологию молекулярной идентификации легче изучить и освоить, чем традиционные методы идентификации. Он преодолевает ограничения традиционной идентификации лекарственных трав, поскольку на него не влияет стадия роста растения и он не опирается на субъективное су?...
Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Данная работа была поддержана внедрением талантливого человека в рамках проекта субсидирования научных исследований Чэндуского университета традиционной китайской медицины (030040015).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
CTAB Rapid Plant Genomic DNA Extraction Kit | Shanghai Huiling Biotechnology Co. | NG411M | Suitable for rapid extraction of high quality genomic DNA from different tissues of a wide range of plants |
DL5000 DNA Marker | Nanjing vazyme Bio-technology Co. | MD102-02 | Ready-to-use product, take an appropriate amount of this product directly for electrophoresis when running the gel. |
Electrophoresis | Beijing Liuyi Biotechnology Co. | DYY-6C | Adopt touch screen design, can display set voltage, set current at the same time, parallel output |
Ethylenediaminetetraacetic acid | BeijingpsaitongBiotechnologyCo.,Ltd | E70015-100G | Nuclear Isolation Buffer formulation reagents. |
Goldview Nucleic Acid Gel Stain(10,000×) | Yisheng Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd | 10201ES03 | When using agarose gel electrophoresis to detect DNA, it binds to DNA and produces a strong fluorescent signal. |
High-Speed Tabletop Centrifuge | Changsha High-tech Industrial Development Zone Xiangyi Centrifuge Instrument Co. | H1650 | For fast and efficient separation of samples, this compact and lightweight centrifuge offers reliable safety |
High-Throughput Tissue Grinder | Shanghai Jingxin Industrial Development Co. | Tiss-48 | A high-frequency vibration instrument for grinding samples |
http://www.gpgenome.com/ | Institute of Chinese Materia Medica, China Academy of Chinese Medical Sciences | - | HerbGenomics database includes genome sequences, gene sets, organelle genomes, low coverage genome data and DNA barcode sequences. |
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ | U.S. National Library of Medicine | - | The National Center for Biotechnology Information advances science and health by providing access to biomedical and genomic information. |
Kylin-Bell | Haimen Qilinbel Instrument Manufacturing Co. | VORTEX-5 | Rapid mixing in the form of a high-speed vortex, mixing speed, uniformity, thoroughness |
LifeTouch | Hangzhou BORI Technology Co. | TC-96/G/H(b)B | Adoption of advanced thermoelectric refrigeration technology and newly created TAS technology to enhance its overall performance |
Multi-functional Gel Image Analysis System | Southwest Operation Center of Shanghai Tianneng Life Science Co. | Tanon-Mini Space 2000 | Performs rapid gene amplification experiments with a gradient function for mapping amplification conditions and a gradient temperature range of up to 30°C |
NaCl | Beijing Solarbio Science&Technology Co.,Ltd. | S8210-100 | Nuclear Isolation Buffer formulation reagents. |
Nanodrop One | Genes Ltd. | ND ONE | Quantify DNA, RNA and protein samples in seconds with just 1-2 µL of sample |
Polyvinyl pyrrolidone | Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd | S30268-500g | Nuclear Isolation Buffer formulation reagents. |
Snowflake Ice Maker | Shanghai Zhixin Experimental Instrument Technology Co. | ZX-60X | Adopting rotary extrusion ice making method, fast ice making speed and high efficiency of ice production |
Stainless Steel Beads for Tissue Homogenizer | Beyotime Biotechnology. | F6623 | Equipment for grinding and mixing of tissue and other samples by vibration |
Tris Acetate-EDTA buffer | Beyotime Biotech Inc | ST716 | TAE is a commonly used buffer for DNA electrophoresis, frequently employed in agarose gel electrophoresis. |
Tris-HCl | Beijing Solarbio Science&Technology Co.,Ltd. | T8230 | Nuclear Isolation Buffer formulation reagents. |
Water bath Kettle | Shanghai Senxin Experimental Instrument Co. | DK-8D | Precise thermostat and temperature regulation, accurate and reliable temperature control |
β-mercaptoethanol | Shanghai Eon Chemical Technology Co. | R054186-100ml | Nuclear Isolation Buffer formulation reagents. |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены