CN104894270B - 一种用于鉴定紫花前胡的引物对及其应用 - Google Patents

一种用于鉴定紫花前胡的引物对及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于鉴定紫花前胡的引物对及其应用。本发明所提供的用于鉴定或辅助鉴定紫花前胡的引物对，具体为由序列表中序列1和序列2所示的两条单链DNA分子组成的引物对。实验证明，采用本发明所提供的引物，通过快速PCR方法实现了紫花前胡与前胡、毛前胡、信前胡等混伪品的快速、准确鉴别，实现药材分子鉴别的现场运用提供技术支撑。

Description

一种用于鉴定紫花前胡的引物对及其应用
技术领域
本发明属于分子生物学技术领域，涉及中药及中药材鉴定领域，特别涉及一种用于鉴定紫花前胡的引物对及其应用。
背景技术
紫花前胡为伞形科植物紫花前胡Peucedanum decursivum(Miq.)Maxim.的干燥根。药理研究表明，紫花前胡挥发油的醇提物具有抑制癌细胞的生长和代谢作用。近年来，紫花前胡药材因其独特的药理活性备受关注，市场上伪品也较多，如滨海前胡、碎叶山芹、前胡、蕨叶藁本、异叶茴芹、石防风、短片藁本等。
因紫花前胡药材与同科或同属混伪品的形态特征比较相近，外形鉴别比较困难，采用传统的鉴定方法有一定的局限，因此，亟需寻找一种快速、准确的鉴定方法，以确保前胡药材鉴定的准确性熊永兴等采用的DNA条形码技术对前胡及其混伪品进行鉴定(侯典云、宋经元，杨培，周红，辛天怡，姚辉，基于ITS2序列鉴别前胡和紫花前胡药材及混伪品，中国中药杂志，2014,39(21)：4186)，但该方法耗时较长，且使用大型仪器，不利于实现快速、现场检测。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种用于鉴定或辅助鉴定紫花前胡的引物对。
本发明所提供的用于鉴定或辅助鉴定紫花前胡的引物对为由序列表中序列1和序列2所示的两条单链DNA分子组成的引物对。
所述引物对中，两条单链DNA分子既可以分别单独包装，也可以按照摩尔比为1:1的比例混合后包装在一起。
本发明的第二个目的是提供一种用于鉴定或辅助鉴定紫花前胡的试剂盒。
本发明所提供的用于鉴定或辅助鉴定紫花前胡的试剂盒，具体可含有所述引物对、dNTP和DNA聚合酶。
制备所述引物对的方法也属于本发明的保护范围。
制备所述引物对的方法，具体可包括将组成所述引物对的两条单链DNA分子分别单独包装的步骤。
制备所述试剂盒的方法也属于本发明的保护范围。
制备所述试剂盒的方法，具体可包括如下步骤：将组成所述引物对的两条单链DNA分子分别单独包装后，与分别单独包装的dNTP和DNA聚合酶包装于同一个试剂盒内。
所述引物对或所述试剂盒在鉴定或辅助鉴定紫花前胡中的应用也属于本发明的保护范围。
本发明的第三个目的是提供一种利用所述引物对或所述试剂盒鉴定或辅助鉴定待测样品中是否含有紫花前胡的方法。
本发明所提供的利用所述引物对或所述试剂盒鉴定或辅助鉴定待测样品中是否含有紫花前胡的方法，具体可包括如下步骤：
(a)从待测样品中提取基因组DNA作为模板，采用所述引物对进行PCR扩增；
(b)根据步骤(a)所得PCR产物的大小，按照如下方法确定所述待测样品中是否含有紫花前胡：若PCR产物中含有200-300bp(如252bp)的DNA片段，则所述待测样品中含有或候选含有紫花前胡；若PCR产物中不含有200-300bp(如252bp)的DNA片段，则所述待测样品中不含有或候选不含有紫花前胡。
在所述方法中，所述紫花前胡为中药材。当然所述方法也可以用于检测紫花前胡的基原植物——紫花前胡Peucedanum decursivum(Miq.)Maxim.。相应的，所述待测样品既可为单一或混合的中药材成品，也可以为植株或取自所述植株的组织或器官。
本发明的第四个目的是提供一种利用所述引物对或所述试剂盒鉴定或辅助鉴定待测样品为紫花前胡，还是前胡、毛前胡、信前胡、滨海前胡、华中前胡、石防风、短片藁本、碎叶山芹、蕨叶藁本和异叶茴芹中的任一种的方法。
本发明所提供的利用所述引物对或所述试剂盒鉴定或辅助鉴定待测样品为紫花前胡，还是前胡、毛前胡、信前胡、滨海前胡、华中前胡、石防风、短片藁本、碎叶山芹、蕨叶藁本和异叶茴芹中的任一种的方法，具体可包括如下步骤：
(a)从待测样品中提取基因组DNA作为模板，采用所述引物对进行PCR扩增；
(b)根据步骤(a)所得PCR产物的大小，按照如下方法确定所述待测样品为紫花前胡，还是前胡、毛前胡、信前胡、滨海前胡、华中前胡、石防风、短片藁本、碎叶山芹、蕨叶藁本和异叶茴芹中的任一种：若PCR产物中含有200-300bp的DNA片段，则所述待测样品为或候选为紫花前胡；若PCR产物中不含有200-300bp的DNA片段，则所述待测样品为或候选为前胡、毛前胡、信前胡、滨海前胡、华中前胡、石防风、短片藁本、碎叶山芹、蕨叶藁本和异叶茴芹中的任一种；
所述待测样品为紫花前胡、前胡、毛前胡、信前胡、滨海前胡、华中前胡、石防风、短片藁本、碎叶山芹、蕨叶藁本和异叶茴芹中的任一种(既可为中药材也可为基原植物)。
在上述两方法的步骤(a)中，进行所述PCR扩增时采用的退火温度可为55℃。
在本发明中，进行所述PCR扩增时采用的具体反应条件如下：95℃5min；95℃25s，55℃30s，72℃30s，25个循环；72℃10min。
在上述两方法的步骤(a)中，在进行所述PCR扩增的反应体系中，所述引物对中每条单链DNA分子的终浓度均为400nM。
在本发明中，进行所述PCR扩增时采用的具体反应体系如下：0.5μL模板DNA，1.0μL序列1所示的引物(10pmol)，1.0μL序列2所示的引物(10pmol)，2.5μL 10×buffer缓冲液，1.5μL浓度为25mM的MgCl2水溶液，0.5μL浓度为10mM的dNTPs，0.5μL Taq DNA聚合酶(5U/μL)，无菌双蒸水补足至25μL。
在上述两方法中，所述200-300bp(如252bp)的DNA片段在琼脂糖凝胶电泳图谱上位于DNA分子量标准200和300bp之间。
在实际应用中，判断所述PCR产物中是否含有200-300bp(如252bp)的DNA片段，可通过将所述PCR产物进行琼脂糖凝胶电泳进行检测，若电泳结果显示含有200-300bp(如252bp)目的条带，则所述PCR产物中含有200-300bp(如252bp)的DNA片段；反之，则不含有200-300bp(如252bp)的DNA片段。当然也通过测序的方法判定所述PCR产物中是否含有200-300bp(如252bp)的DNA片段。
在本发明中，所述200-300bp(如252bp)的DNA片段为252bp的DNA片段，具体为序列3所示的DNA片段。
实验证明，采用本发明所提供的引物，通过快速PCR方法实现了紫花前胡与前胡、毛前胡、信前胡等混伪品的快速、准确鉴别，实现药材分子鉴别的现场运用提供技术支撑。
附图说明
图1为紫花前胡及混淆品的系统发育树。其中，谱系分支节点上方为BI树的后验概率PP和MP树的自举支持度BS，在斜线的左边为PP值，斜线的右边为BS值。
图2为特异性PCR引物对ZHQH-CP3(上下游引物分别为ZHQH-CP3s和ZHQH-CP3a)扩增凝胶电泳图。M：DNA分子标准(DNA Marker，从上到下依次为600、500、400、300、200和100bp)；1到5：用特异性PCR引物对ZHQH-CP3扩增5个紫花前胡样本的结果；6到10：用特异性PCR引物对ZHQH-CP3扩增5个前胡(白花前胡)样本的结果；11到15：用特异性PCR引物对ZHQH-CP3扩增5个毛前胡(药材)样本的结果；16到20：用特异性PCR引物对ZHQH-CP3扩增5个信前胡(药材)样本的结果。
图3为特异性PCR引物对ZHQH-CP3(上下游引物分别为ZHQH-CP3s和ZHQH-CP3a)扩增凝胶电泳图。M：DNA分子标准(DNA Marker，从上到下依次为600、500、400、300、200和100bp)；1到7：紫花前胡DNA模板浓度依次为144ng/μl、72ng/μl、36ng/μl、18ng/μl、9ng/μl、4.5ng/μl和2.25ng/μl；8到14：前胡DNA模板浓度依次为144ng/μl、72ng/μl、36ng/μl、18ng/μl、9ng/μl、4.5ng/μl和2.25ng/μl；15到21：信前胡DNA模板浓度依次为144ng/μl、72ng/μl、36ng/μl、18ng/μl、9ng/μl、4.5ng/μl和2.25ng/μl；22到28：毛前胡DNA模板浓度依次为144ng/μl、72ng/μl、36ng/μl、18ng/μl、9ng/μl、4.5ng/μl和2.25ng/μl。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、用于鉴定紫花前胡的试剂盒的制备及使用方法
一、用于鉴定紫花前胡的引物对的设计与合成
从GenBank查找紫花前胡及混淆品的ITS序列，详见下表1。
表1紫花前胡及混淆品的ITS序列
分别用贝叶斯法(Bayesian inference,BI)和简约法(maximum parsimony,MP)进行系统发育分析，构建BI和MP两种系统树。其中BI树用MrBayes version 3.1.2软件构建，MP树用PAUP*version 4.0beta 10软件构建。构建BI树时，用MrModeltest version 2.3软件根据AIC(Akaike Information Criterion)检验标准选择数据的最适模型，所选最适模型是(GTR+I+G)。马尔科夫链的蒙特卡洛方法(Markov Chains Monte Carlo,MCMC)设置为四条链并运行500000代。为了确定其收敛情况，MCMC分别运行两次。每100代抽取一个样本，共形成10002个样本。经过分析得知，整个运行在20000代后达到平稳，这样，总共剩余的样本数为9602，用剩余样本重建系统树并估计其后验概率值。构建MP树时，设置自举重复次数bootstrap nreps为1000次，使用启发式搜索分析自举重复数据集，启发式搜索设置为由随机逐步添加法产生起始树，重复10次，采用TBR分支交换。通过BI法和MP法构建的系统发育树表明，2种方法构建的系统树完全一致(图1)。图1中各谱系分支的节点处标有BI树的后验概率(posterior probability,PP)值和MP树的自举支持度(Bootstrap,BS)。结果表明，前胡所有序列的单倍型形成单系(PP＝1.00,BS＝99)。
在确定前胡为单系群的前提下，用软件Clustal X 1.81对表1中所有ITS序列进行对位排序和比较，找到差异片段，发现在紫花前胡ITS1和ITS2之间的5.8S rRNA序列的第12bp处为T，而其他混淆品均为C。根据以上特有的变异位点设计紫花前胡的特异性PCR引物，如下：
ZHQH-CP3s：5’-CACGCATCGTATTGCaT-3’(序列1)；
ZHQH-CP3a：5’-TAGTCCCGCCTGACCTG-3’(序列2)。
理论PCR产物长度为252bp(序列3)。
二、用于鉴定紫花前胡的试剂盒的组装
将步骤一设计合成的引物ZHQH-CP3s和ZHQH-CP3a分别单独包装后，与分别单独包装的dNTP、DNA聚合酶、10×buffer缓冲液等包装于同一个试剂盒内，即得到本发明用于鉴定紫花前胡的试剂盒。
三、鉴定待测样品中是否含有紫花前胡的方法
采用步骤二的试剂盒按照包括如下步骤的方法鉴定待测样品中是否含有紫花前胡：
1、PCR扩增
从待测样品中提取基因组DNA作为模板，采用步骤一设计合成的引物ZHQH-CP3s和ZHQH-CP3a(序列1和序列2)按照如下进行PCR扩增：
PCR反应总体积25μL，包括以下试剂：0.5μL模板DNA，1.0μL上游引物(10pmol)，1.0μL下游引物(10pmol)，2.5μL 10×buffer缓冲液，1.5μL浓度为25mM的MgCl2水溶液，0.5μL浓度为10mM的dNTPs，0.5μL Taq DNA聚合酶(5U/μL)，无菌双蒸水补足至25μL。
PCR反应液配制完后，轻轻震荡混匀，将PCR管放入PCR仪中，进行PCR扩增，具体反应条件如下：95℃5min；95℃25s，55℃30s，72℃30s，25个循环；72℃10min。
2、PCR产物检测
采用琼脂糖凝胶电泳法检测PCR产物，具体如下：
取5μL扩增产物，采用2％的琼脂糖凝胶，在电压80-90V下电泳30分钟，凝胶成像系统下观察并拍照。根据目的条带的大小，按照如下方法确定待测样品中是否含有紫花前胡：若获得大小约为252bp的目的条带(序列3)，则所述待测样品中含有紫花前胡；若没有获得大小为252bp的目的条带(序列3)，则所述待测样品中不含有紫花前胡。
实施例2、采用实施例1制备的试剂盒鉴定紫花前胡的特异性分析
待测样品：紫花前胡(采自于安徽金寨)、前胡(采自于安徽宁国)、毛前胡(购自于安徽亳州药材市场)和信前胡(购自于安徽亳州药材市场)。均符合中国药典(2010年版)一部正文各药材项下的有关规定。通过鉴定，各味药材实物与名称相符，质量符合标准。
一、从待测样品中提取基因组DNA
分别取约50mg干燥样品(当然也可采用100mg新鲜样品进行基因组DNA提取)，用CTAB法提取总DNA。具体如下：
将无霉变的干燥药材置于粉碎机中研磨粉碎，过40目筛。将粉末转移到2.0mL的微量离心管中，加入900μL已灭菌的CTAB提取液(配方：2％(2g/100ml)CTAB，100mmol/L Tris-HCl pH＝8.0，20mmol/L EDTA，1.4mol/L NaCl)、0.02g PVP 40000、10μLβ-巯基乙醇充分振荡混匀，65℃水浴1.5h-2h，期间轻摇2-3次。结束后取出冷却至室温，加入900μL氯仿-异戊醇(体积比24：1)，充分振荡混匀，12000g离心10min。取上清，加入等体积氯仿-异戊醇(体积比24：1)，充分振荡混匀，12000g离心10min。取上清，加入2/3体积预冷的异丙醇溶液，-20℃放置0.5h以上。取出，12000g离心10min，弃上清，沉淀用70％(体积分数)乙醇洗涤两次，37℃挥干乙醇，用适量灭菌水溶解，-20℃保存。
用通用引物QH-TY1s和QH-TY1a检测以上提取的紫花前胡、前胡、毛前胡、信前胡的基因组DNA质量。
ZHQH-TY1s：5’-CGGATATCTCGGC-3’；
ZHQH-TY1a：5’-CAACTTGCGTTCAA-3’。
反应总体系为25μL，包括DNA模板0.5μL(5-50ng)，上游引物1μL(10pmol)，下游引物1μL(10pmol)，10×PCR Buffer 2.5μL，MgCl2(25mM)1.5μL，dNTPs(10mM)0.5μL，Taq DNA聚合酶(5U/μL)0.5μL，ddH2O补足至25μL。通用引物PCR反应条件为：95℃5min、25个循环(每个循环包括95℃30s，55℃30s，72℃30s)、72℃10min。
结果发现所有样品均能扩增出DNA条带。
二、PCR扩增
以步骤一从待测样品中提取的基因组DNA为模板，采用实施例1步骤一设计的引物对(引物ZHQH-CP3s和ZHQH-CP3a)进行PCR扩增。具体的反应体系和反应条件同实施例1步骤三1。实验同时设置以双蒸水为模板作为阴性对照。实验重复三次。
反应结束后，按照实施例1中步骤三2的方法对待测样品进行鉴定。
结果如图2所示，从图中可以看出：
利用本发明的引物对(引物ZHQH-CP3s和ZHQH-CP3a)对紫花前胡、前胡、毛前胡和信前胡进行检测，紫花前胡能够扩增出片段大小约为252bp的目的条带。而前胡、毛前胡和信前胡未扩增出目的条带。这表明该反应体系能将紫花前胡与前胡、毛前胡和信前胡准确的鉴别出来。将大小约为252bp的目的条带回收测序，其序列正为序列表中序列3。
实施例3、采用实施例1制备的试剂盒鉴定紫花前胡的灵敏度分析
待测样品：紫花前胡(采自于安徽金寨)。符合中国药典(2010年版)一部正文各药材项下的有关规定。通过鉴定，各味药材实物与名称相符，质量符合标准。
一、从待测样品中提取基因组DNA
分别取约50mg干燥样品(当然也可采用100mg新鲜样品进行基因组DNA提取)，用CTAB法提取总DNA。具体参照实施例2步骤一进行。
二、PCR扩增
将步骤一从紫花前胡中提取的基因组DNA进行倍比稀释，得到基因组DNA模板浓度分别为144ng/μl、72ng/μl、36ng/μl、18ng/μl、9ng/μl、4.5ng/μl和2.25ng/μl的系列稀释液，以各稀释液分别为模板，采用实施例1步骤一设计的引物对(引物ZHQH-CP3s和ZHQH-CP3a)进行PCR扩增。具体的反应体系和反应条件同实施例1步骤三1。实验同时设置以双蒸水为模板作为阴性对照。实验重复三次。
反应结束后，按照实施例1中步骤三2的方法对待测样品进行鉴定。
结果如图3所示，从图中可以看出：
利用本发明的引物对(引物ZHQH-CP3s和ZHQH-CP3a)对紫花前胡进行检测，当模板浓度为18ng/μl时仍能够检测到大小约为252bp的目的条带，但模板浓度为36ng/μl时，在PCR扩增为25循环的条件情况下，条带较亮。将大小约为252bp的目的条带回收测序，其序列正为序列表中序列3。

Claims (10)

1.用于鉴定或辅助鉴定紫花前胡的引物对，其特征在于：所述引物对为由序列表中序列1和序列2所示的两条单链DNA分子组成的引物对。
2.用于鉴定或辅助鉴定紫花前胡的试剂盒，其特征在于：所述试剂盒中含有权利要求1所述的引物对、dNTP和DNA聚合酶。
3.制备权利要求1所述引物对的方法，包括将组成所述引物对的两条单链DNA分子分别单独包装的步骤。
4.制备权利要求2所述试剂盒的方法，包括如下步骤：将组成所述引物对的两条单链DNA分子分别单独包装后，与分别单独包装的dNTP和DNA聚合酶包装于同一个试剂盒内。
5.权利要求1所述的引物对或权利要求2所述的试剂盒在鉴定或辅助鉴定紫花前胡中的应用。
6.利用权利要求1所述的引物对或权利要求2所述的试剂盒鉴定或辅助鉴定待测样品中是否含有紫花前胡的方法，包括如下步骤：
(a)从待测样品中提取基因组DNA作为模板，采用权利要求1所述的引物对进行PCR扩增；
(b)根据步骤(a)所得PCR产物的大小，按照如下方法确定所述待测样品中是否含有紫花前胡：若PCR产物中含有200-300bp的DNA片段，则所述待测样品中含有或候选含有紫花前胡；若PCR产物中不含有200-300bp的DNA片段，则所述待测样品中不含有或候选不含有紫花前胡。
7.利用权利要求1所述的引物对或权利要求2所述的试剂盒鉴定或辅助鉴定待测样品为紫花前胡，还是前胡、毛前胡、信前胡、滨海前胡、华中前胡、石防风、短片藁本、碎叶山芹、蕨叶藁本和异叶茴芹中的任一种的方法，包括如下步骤：
(a)从待测样品中提取基因组DNA作为模板，采用权利要求1所述的引物对进行PCR扩增；
(b)根据步骤(a)所得PCR产物的大小，按照如下方法确定所述待测样品为紫花前胡，还是前胡、毛前胡、信前胡、滨海前胡、华中前胡、石防风、短片藁本、碎叶山芹、蕨叶藁本和异叶茴芹中的任一种：若PCR产物中含有200-300bp的DNA片段，则所述待测样品为或候选为紫花前胡；若PCR产物中不含有200-300bp的DNA片段，则所述待测样品为或候选为前胡、毛前胡、信前胡、滨海前胡、华中前胡、石防风、短片藁本、碎叶山芹、蕨叶藁本和异叶茴芹中的任一种；
所述待测样品为紫花前胡、前胡、毛前胡、信前胡、滨海前胡、华中前胡、石防风、短片藁本、碎叶山芹、蕨叶藁本和异叶茴芹中的任一种。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：在步骤(a)中，进行所述PCR扩增时采用的退火温度为55℃。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：进行所述PCR扩增时采用的扩增程序为：95℃5min；95℃25s，55℃30s，72℃30s，25个循环；72℃10min。
10.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：所述200-300bp的DNA片段为252bp的DNA片段；
所述252bp的DNA片段具体为序列表中序列3所示的DNA片段。
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Specific PCR identification between Peucedanum praeruptorum and Angelica decursiva and identification between them and adulterant using DNA barcode;BangXing Han等;《Pharmacognosy magazine》;20170106;第13卷(第49期);38-45 *
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