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DNA条形码接棒传统中药材鉴定技术

来源:医药经济报 作者: 2012-8-16

摘要: 中药材鉴定是一切中药生产、应用、研究至关重要的第一步。中药材传统的鉴定方法是以动植物的性状、显微特征等来鉴定药材的真伪,检验人员需要大量的鉴定实践,是一种实践性的科学。这些方法的缺点就是需要大量的时间熟悉这些药材的特征,随着一些老药工的离开,一些鉴定经验正面临失传的尴尬,中药材的鉴定也正遭遇着新的......


  中药材鉴定是一切中药生产、应用、研究至关重要的第一步。中药材传统的鉴定方法是以动植物的性状、显微特征等来鉴定药材的真伪,检验人员需要大量的鉴定实践,是一种实践性的科学。这些方法的缺点就是需要大量的时间熟悉这些药材的特征,随着一些老药工的离开,一些鉴定经验正面临失传的尴尬,中药材的鉴定也正遭遇着新的考验。

 

  而随着近几年中药材DNA条形码鉴定技术研究的不断深入,中药材鉴定或迎来一次新的技术革命。不久前,中国科学院昆明植物所举行了中国-国际生命条形码计划(the International Barcodeof Life,iBOL)合作备忘录(MOU)签字仪式。中国科学院生物局苏荣辉副局长指出,生命条形码技术作为新兴的生物分类学工具,短短几年内在中国得到了迅速的发展,中国和iBOL计划签订新的合作备忘录,将提升我国在国际生命条形码计划事务中的国际话语权和影响力,促进我国DNA条形码科研的发展。

 

  新进展引人注目

 

  DNA条形码(DNA barcode)是指生物体内能够代表该物种标准的、有足够变异的、易扩增且相对较短的DNA片段。对于这个抽象概念,广州中医药大学中药资源科学与工程研究中心黄琼林博士举了一个生动的比喻:“就好像我们平时在超市中看到的商品条形码,通过读码器识别条形码,就能快速准确地知道商品的名称和价格,DNA条形码也是利用类似的技术原理来鉴别生物物种。”

 

  由于自然界生物的多样性,物种内部始终存在着大小不一的变异,中药材物种、产地的不同可能会造成化学成分相差较大,甚至完全不同。因此,面对来源复杂、品种繁多、栽培及生存环境变异等情况,中药材来源需要经严格鉴定,中药的质量和疗效才能得到初步保证。

 

  DNA条形码的快速发展将促进我国中药材的质量控制和标准化建设,是目前国际生物分类和鉴定研究中引人注目的新方向。当前研究热点仍然是选择和评价可能的条形码片段,目前最新的研究成果是ITS(ITS2)、psbA-trnH、rbcL和matK等四个片段被认为是最优推荐候选序列。

 

  据相关数据显示,国家科技部、自然科学基金会、中科院联合资助了50多个项目,支持开展生物DNA条形码研究,总经费约1.2亿元。目前,我国有70多家科研机构开展了生物DNA条形码的研究工作并发表180多篇国际论文,国际排名第五。而此前的国际生命条形码计划的五年目标是获得至少50万个物种的DNA条形码标准序列,并建立通用易行的实验标准和数据平台。

 

  中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所博士后、广州中医药大学资源中心马新业分析:“DNA条形码生物识别系统将成为一种快捷、精确、自动化、全球通用的工具,应用于中药材真伪鉴定,前景十分广阔。”

 

  在马新业看来,DNA条形码的优势十分明显:首先,同种生物不同生长时期的DNA序列信息是相同的,即经过加工后形态发生变化,而DNA序列信息不会改变。较之传统的方法,其扩大了检测样本范围,即使样本部分受损也不会影响识别结果;其次,可进行非专家物种鉴定,由于该技术操作是机械重复的,只要实验方案确定,经过简单培训的技术员即可操作;再次,准确性高,特定的物种具有特定的DNA序列信息,而形态学鉴别会因趋同和变异导致物种的鉴定误差。

 

  例如,山麦冬和湖北麦冬的表现型虽然相差较小,在基因上却相差较大。

 

  目前,中药材DNA条形码研究已经取得了较好的成果。黄琼林介绍说,COI基因片段已被公认可作为动物DNA条形码,它也成功应用于动物类中药材的鉴别。在植物方面,陈士林教授等提出了以ITS2序列作为中药材原植物的通用条形码,并完成了2010版《中国药典》收载的208个常用中药材动植物及1000余种混淆品种的DNA条形码鉴定研究,建立了二维条形码鉴定平台和物种移动鉴别系统。

 

  记者了解到,广州中医药大学中药资源科学与工程研究中心目前已建立起基于26SrDNAD1-D3+matK双位点的中药材DNA条形码体系,并将DNA条形码应用于阳春砂等岭南道地药材的鉴定、道地性研究中。

 

  此外,香港中文大学邵鹏柱教授及其研究团队建立了中国凉茶药用植物DNA条形码。这些DNA条形码不但可以鉴别凉茶药用植物及其伪品或代用品,更能成功利用这些DNA条形码区别市场上所购买的凉茶原药材。

 

  应用前景存争议

 

  对于新兴的DNA条形码技术未来发展前景,业界看法不一。

 

  马新业认为:“传统方法由于受到专业人才、准确性、检测效率等限制,已不能满足中药产业现代化发展需求,开发新型鉴定技术才能做到与时俱进。”

 

  “DNA条形码技术一旦在中药种植、加工、生产等各环节及相关行业(如企业、科研、医院和商品质检等)成功应用,将在品种真伪鉴定层面有效保障临床疗效和用药安全,规范流通领域秩序和管理,开拓国际市场,并在理念上促进产业升级。”马新业进一步分析说。

 

  然而,中药材大多是来源于植物,物种差异性很大,条形码片段的变异程度差异较大,在实验中PCR扩增、测序成功率也不尽相同。技术难点还是在于其“通用性”。

 

  培力药业有限公司药材资源中心主任王胜勇对于目前呼声较高的DNA条形码技术则持谨慎态度,他表示:“DNA鉴定技术只是作为中药材鉴定方法的一个补充。DNA鉴定技术主要用于近缘药材、动物类药材、名贵药材与混伪品、野生品与栽培养殖品以及药材道地性的鉴定。由于需要把每类药材的有效遗传标记找到,并建立数据库,这是一个漫长的过程。此外,操作人员需要经过专业培训,且费用昂贵,推广难度不小。”

 

  目前,DNA条形码中药鉴定技术的推广普及工作已开始进行。伴随中药植物资源和中药材DNA条形码鉴定研究日趋增多,科学论证日益充分,对于DNA条形码的未来发展,马新业表示,虽看似很难,但其技术方法容易掌握,日后如果能具体统一操作标准、它将是一种非常便捷的中药材鉴定技术。加之成本越来越低,可以为更多人熟悉和应用,这将大力推动产业的发展。(作者:刘卉)


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