近日，我所科研人員在國際學(xué)術(shù)期刊BMC Plant Biology(IF2024=4.8， 中科院2區(qū)TOP期刊)聯(lián)合發(fā)表了題為“Identification of herbal medicine species ofLysimachiaL. (Primulaceae) in southern China using genome skimming”的研究論文，我所為第一單位，我所資源與地理研究中心董莉娜副研究員為第一作者，中國科學(xué)院昆明植物研究所王紅研究員和山東農(nóng)業(yè)大學(xué)李德銖教授為共同通訊作者。山東農(nóng)業(yè)科學(xué)院劉志芳博士，我所許為斌研究員，中國科學(xué)院昆明植物研究所楊俊波正高級工程師，英國愛丁堡大學(xué)Catherine A. Kidner教授，英國愛丁堡皇家植物園Mark Hughes博士和中國科學(xué)院華南植物園顏海飛研究員參與了該項研究。該研究得到中國科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施開放研究項目和國家留學(xué)基金委的資助。

報春花科珍珠菜屬是我國重要的藥用植物資源，包含180余種，其中過路黃(干燥全草)(即金線草)被收錄《中華人民共和國藥典》，虎尾珍珠菜、靈香草等為傳統(tǒng)藥用植物。然而，由于該屬植物形態(tài)特征高度相似，傳統(tǒng)鑒定方法難以滿足現(xiàn)代中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)對藥材標(biāo)準(zhǔn)鑒定的需求?；诖耍芯繄F(tuán)隊對中國南方的17個珍珠菜屬物種44個樣本進(jìn)行基因組淺層測序，成功獲取了全部樣本完整的葉綠體基因組和核糖體DNA(nrDNA)序列，并結(jié)合公共數(shù)據(jù)庫的13個葉綠體基因組數(shù)據(jù)，系統(tǒng)比較了不同DNA條形碼的鑒定率。研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)DNA條形碼(如ITS、matK，psbA-trnH，rbcL)雖能快速鑒定樣本的屬級分類單元，但在物種水平上分辨率不夠。相比之下，完整的葉綠體基因組結(jié)構(gòu)高度保守，有足夠的信息位點(diǎn)，可以實現(xiàn)全部研究樣本的區(qū)分。對此，研究團(tuán)隊進(jìn)一步篩選出5個高變區(qū)域(petN-psbM、ycf1、rpl22、trnK-rps16和ndhC-trnV)，但每個區(qū)域單獨(dú)使用仍無法滿足全部物種的鑒定需求。通過比較，由核糖體間隔區(qū)ITS與葉綠體高變區(qū)ycf1的組合，成功實現(xiàn)了100%的物種鑒定率。

該研究為珍珠菜屬藥用植物的鑒定提供了可靠的測序數(shù)據(jù)和分子鑒定流程，也驗證了基因組淺層測序技術(shù)在藥用植物準(zhǔn)確鑒定中的應(yīng)用潛力。這一成果不僅有助于保障中藥材的質(zhì)量與用藥安全，也為其它植物類群的準(zhǔn)確鑒定研究提供了一個新的范例。

圖1 珍珠菜屬樣本在NCBI數(shù)據(jù)庫中BLAST比對結(jié)果：與報春花科(黃色)及珍珠菜屬(綠色)的匹配結(jié)果數(shù)量統(tǒng)計。

圖2 基于鄰接樹法(NJ)的珍珠菜屬樣品各基因位點(diǎn)及其組合的鑒別效率分析。(A)基于葉綠體基因組構(gòu)建的鄰接樹，各分支的支持率以數(shù)字標(biāo)注;(B)不同條形碼的鑒定結(jié)果，成功鑒定的個體按物種用相同顏色標(biāo)注，未成功鑒定的個體以空心圓標(biāo)注。