CN108998559A - 鉴定齿瓣延胡索的snp标记、等位基因特异性pcr法及应用 - Google Patents

鉴定齿瓣延胡索的snp标记、等位基因特异性pcr法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种鉴定齿瓣延胡索的SNP标记、等位基因特异性PCR法及应用，涉及生物技术领域，基于没有对齿瓣延胡索的特异性鉴别的方法而提出的。本发明包括用于鉴定齿瓣延胡索的SNP分子标记、SNP分子标记的应用、基于等位基因PCR检测齿瓣延胡索的特异性引物对T1、基于等位基因特异性PCR检测齿瓣延胡索的方法，本发明的有益效果在于：对齿瓣延胡索及其加工制品真伪的准确鉴定，具有准确性高、稳定性好、特异性强、无需测序以及不受药用部位影响的优点。

Description

鉴定齿瓣延胡索的SNP标记、等位基因特异性PCR法及应用
技术领域
本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种鉴定齿瓣延胡索的SNP标记、等位基因特异性PCR法及应用。
背景技术
齿瓣延胡索是本草记载历史最为悠久的延胡索类药材，可追溯至唐代陈藏器的《本草拾遗》。齿瓣延胡索Corydalis turtschaninovii Bess.是我国东北地区的传统药材，主要分布在吉林、辽宁、黑龙江、内蒙古东北部以及河北东北部。《吉林省药品标准》收载的药材北延胡索Rhizoma Corydalis来源于Corydalis remota Fisch.ex Maxim.的干燥块茎，根据张明理等最新修订的紫堇属分类系统，C.remota为齿瓣延胡索的异名。另外，2016年版《日本药局方》收载药材延胡索Corydalis Tuber来源于延胡索和齿瓣延胡索，即齿瓣延胡索为日本延胡索法定正品之一。
齿瓣延胡索的近缘种有延胡索、夏天无等多种紫堇属植物，这些近缘种形态非常相似。
目前虽然有针对紫堇属的DNA条形码研究，但是尚未发现对齿瓣延胡索的特异性鉴别。
发明内容
本发明解决的技术问题在于没有对齿瓣延胡索的特异性鉴别的方法。
本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题的：
用于鉴定齿瓣延胡索的SNP分子标记，所述SNP分子标记如SEQ ID NO.1所示，为SNP3和/或SNP4，其中SNP3为如SEQ ID NO.1所示序列的第229位碱基，此处碱基为G，则鉴定为齿瓣延胡索；其中SNP4为如SEQ ID NO.1所示序列的第541位碱基，此处碱基为A，则鉴定为齿瓣延胡索。
本发明还提供所述SNP分子标记的应用，为如下(a1)至(a3)中的任意一种：
a1:检测所述齿瓣延胡索分子标记的物质鉴定或辅助鉴定齿瓣延胡索中的应用；
a2:检测所述齿瓣延胡索分子标记的物质在制备鉴定或辅助鉴定齿瓣延胡索产品中的应用；
a3:所述SNP分子标记在齿瓣延胡索分子标记辅助育种中的应用。
本发明还提供基于等位基因PCR检测齿瓣延胡索的特异性引物对T1：包括上游引物TUR-1F：5’-CTCTAGAGGAGGGGAATACG-3’，所述上游引物TUR-1F序列如SEQ ID NO.2所示，下游引物TUR-1R：5’-TCTCGTGATTTCTATCCAAGAT-3’，所述下游引物TUR-1R序列如SEQ IDNO.3所示。
本发明还提供所述引物对的应用，为如下(b1)至(b3)中的任意一种：
b1:鉴定待测药材是否为或待测样品中是否含有齿瓣延胡索；
b2:制备用于鉴定待测药材是否为或待测样品中是否含有齿瓣延胡索的试剂盒；
b3:在齿瓣延胡索育种中的应用。
优选的，所述试剂盒中还包括DNA聚合酶、PCR缓冲液、dNTPs。
本发明还提供基于等位基因特异性PCR检测齿瓣延胡索的方法，包括以下步骤：
(1)提取待测样品基因组DNA；
(2)以待测样品的基因组DNA为模板，利用上述引物对进行PCR扩增反应，扩增含有如SEQ ID NO.1所示序列的片段；
(3)检测PCR扩增产物。
优选的，所述步骤(2)中PCR反应体系包括所述引物对、DNA聚合酶、PCR缓冲液、所述待测样品基因组DNA、dNTPs和水。
优选的，所述步骤(2)中引物对T1的最低模板检测限度为6ng，所述引物对TUR-1F和TUR-1R的摩尔比为1:1。
优选的，所述步骤(2)中PCR扩增程序包括变性、退火和延伸，所述退火温度为42℃-60℃，所述3个步骤的循环次数为20个。
优选的，检测步骤(3)中PCR扩增产物的序列，所述PCR产物含有SEQ ID NO.1序列中所示的DNA片段，所述待测样品为或候选为齿瓣延胡索；所述PCR产物不含有SEQ ID NO.1序列中所示的DNA片段，所述待测样品非或候选为非齿瓣延胡索。
本发明的有益效果在于：
本发明据SNP位点设计了1个引物对，建立一种快速、准确的基于等位基因特异性PCR的齿瓣延胡索鉴定方法。实验结果证明，本发明提供的鉴定或辅助鉴定齿瓣延胡索的方法具有稳定的特异性和灵敏性，可以从72份14个物种中成功的鉴别出正品，最小DNA模板检出限度为0.6ng。利用本发明提供的基于等位基因特异性PCR的齿瓣延胡索鉴定方法，能够实现对齿瓣延胡索及其加工制品真伪的准确鉴定，具有准确性高、稳定性好、特异性强、无需测序以及不受药用部位影响等优点。
附图说明
图1通用引物对样品DNA模板质量检测结果，其中MarD为DNA Marker D；
图2为不同条件对齿瓣延胡索及其混伪品夏天无、延胡索AS-PCR扩增结果的影响，其中A为退火温度优化结果，B为循环次数优化结果，C为不同酶类型实验结果；1为延胡索(样品编号：C283)，2为齿瓣延胡索(样品编号：C316)，3为夏天无(样品编号：C286)；MarD为DNA Marker D，r Taq为r Taq DNA聚合酶，Ex Taq为Ex Taq DNA聚合酶，SpeedSTAR为SpeedSTARTM HS DNA聚合酶；
图3为最低模板限度检测结果，其中1为延胡索(样品编号：C283)，2为齿瓣延胡索(样品编号：C316)，3为夏天无(样品编号：C286)，T1为齿瓣延胡索特异性鉴别引物对名称；
图4为扩大样品后对特异性鉴别引物可靠性的验证结果，其中T1为齿瓣延胡索特异性鉴别引物对名称。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
下述实施例中所用主要材料的来源为：
实施例1中的紫堇属植物材料及其来源见表1。表1中的植物名称记载在文献(Zhang Mingli,Su Zhiyun,Magnus Lidén.Corydalis DC.[M]//Wu Z Y,Raven P H,HongD Y.Flora of China.Vol.7.Bei-jing:Sciences Press,St.Louis:Missouri BotanicalGarden Press，2008:295-428.)和(Ki keman Zoku.Corydalis DC.In:Flora of Japan[M].Washington:Smithsonian Institution.1965:476.)中。14种植物样品共计72份，收集自安徽、江苏、浙江、河南、山东、黑龙江、吉林、辽宁和新疆等自然分布区不同居群的植株，除浙江金华所产的延胡索为栽培物种之外，其它均系野生。所有样品由安徽中医药大学彭华胜教授鉴定，植物凭证标本存放在安徽中医药大学药学院。
表1为野生植物材料及来源
注：*为测序样品
实施例2中的药材材料及其来源见表2。表2中的药材基源植物名称记载在文献(Zhang Mingli,Su Zhiyun,Magnus Lidén.Corydalis DC.[M]//Wu Z Y,Raven P H,HongD Y.Flora of China.Vol.7.Bei-jing:Sciences Press,St.Louis:Missouri BotanicalGarden Press，2008:295-428.)。共计14份药材样品购自安徽亳州药材市场和药店(表2)。
表2药材材料
10×PCR Buffer，dNTP与Ex Taq酶：购自Takara公司；
实施例1
齿瓣延胡索SNP分子标记的获得
针对测序所得紫堇属实心延胡索组和叠生延胡索组14个物种共56个样品的trnG序列，利用BioEdit 7.2.2软件进行同源对齐，手动矫正后观察延胡索所特有的SNP位点。我们发现齿瓣延胡索基因组DNA中对应于SEQ ID NO.1所示序列的第229位G为SNP3，第541位A为SNP4。
实施例2
引物设计
齿瓣延胡索特异性PCR扩增引物的上游引物TUR-1F 3’末端与SNP3相同为G，下游引物TUR-1R 3’末端与SNP4互补为T。
将TUR-1F经过一个或几个核苷酸的取代和/或缺失和/或添加且与TUR-1F具有相同功能的DNA分子，TUR-1R经过一个或几个核苷酸的取代和/或缺失和/或添加且与TUR-1R具有相同功能的DNA分子。
将各个引物进行预实验，比较灵敏度和特异性等性能，最终得到用于鉴定齿瓣延胡索特的1套引物对，用于鉴定齿瓣延胡索的引物对T1由上游引物TUR-1F和引物TUR-1R组成(5’→3’)：
TUR-1F：CTCTAGAGGAGGGGAATACG；
TUR-1R：TCTCGTGATTTCTATCCAAGAT；
各条引物均独立包装。各条引物均以引物溶液形式加入到PCR反应体系中，各引物在引物溶液中的初始浓度均为10pmoL/μL，引物对TUR-1F和TUR-1R的摩尔比为1:1。
实施例3
模板获取与质量检验
DNA提取：植物材料取硅胶干燥的叶片20mg，药材粉末过5号筛后取100mg，按照改良的CTAB法提取总DNA；
质量检验：利用核酸蛋白测定仪的紫外吸收法测定双链DNA模板的浓度和纯度，并用通用引物trnH(序列为CGCGCATGGTGGATTCACAATCC)和psbA(序列为GTTATGCATGAACGTAATGCTC)对样品进行扩增以检验模板DNA质量。PCR反应体系为25μL，包括60ng DNA模板，上游引物和下游引物各0.5μL(10pmoL/μL)，0.125μL Ex Taq DNA聚合酶(5U/μL)，2.5μL 10×PCR Buffer，2μL dNTP，20μL H2O。反应在96孔梯度PCR仪上进行。反应程序为94℃4min；30个循环：94℃30s，53℃30s，72℃1min；72℃3min。反应结束后，每个样品取5μL扩增产物与2μL 6×loading buffer混匀，点样于含0.01％EB和1％琼脂糖的凝胶上，在200V电压的条件下电泳约30min，在JY04S-3E型凝胶成像系统中观察并记录结果。
如图1所示，结果表明每个待测样品DNA模板的浓度为0.5ng/μL至4000ng/μL不等，DNA模板提取质量良好，可用于进行试验，从14个物种中随机各挑选出一个样品进行展示。
实施例4
反应体系与扩增条件优化
待测样品为齿瓣延胡索(表1中样品编号为C316)、延胡索(表1中样品编号为C283)和夏天无(表1中样品编号为C286)
(1)退火温度优化
在42℃至60℃之间以2℃的间隔设置退火温度考察梯度，从中找到最佳退火温度值。
反应体系：60ng DNA模板，TUR-1F和TUR-1R各0.5μL(10pmoL/μL)，0.125μL r TaqDNA聚合酶(5U/μL)，2.5μL 10×PCR Buffer，2μL dNTP，20μL H2O。
反应在96孔梯度PCR仪上进行，反应程序为：94℃ 4min；30个循环：94℃30s，52℃ 30s，72℃ 1min；72℃ 3min。反应结束后，每个样品取5μL扩增产物与2μL 6×loading buffer混匀，点样于含0.01％EB和1％琼脂糖的凝胶上，在200V电压的条件下电泳约30min，在JY04S-3E型凝胶成像系统中观察并记录结果。
(2)循环次数优化
利用步骤1的所有反应体系，将每一个反应体系的循环次数分别设置为15次、20次、22次、25次和30次，在96孔梯度PCR仪上进行PCR反应确定最佳循环次数。
(3)最佳DNA聚合酶的确定
利用步骤(1)中的所有反应体系，将每一个反应体系中的r Taq DNA聚合酶分别替换成Ex Taq DNA聚合酶与SpeedSTARTM HS DNA聚合酶，在96孔梯度PCR仪上进行PCR反应确定最佳DNA聚合酶类型。
反映程序1：Ex Taq DNA聚合酶：94℃ 4min；30个循环：94℃ 30s，52℃ 30s，72℃1min；72℃ 3min；
反映程序2：SpeedSTARTM HS DNA聚合酶：94℃ 2min；30个循环：94℃ 5s，52℃15s，72℃ 10s；72℃ 2min。
(4)最佳模板量与模板限度
利用步骤(1)的所有反应体系，将每一个反应体系的模板量分别替换为1200ng、600ng、60ng、6ng和0.6ng，在96孔梯度PCR仪上进行PCR反应以确定最佳模板量与最小DNA模板检测限度。
结果发现循环次数对齿瓣延胡索的AS-PCR鉴别影响最大，酶类型影响较小，而退火温度和模板量几乎没有影响。结果表明退火温度从42℃至60℃各引物均能检出正品条带，而伪品无条带检出，从42℃至50或52℃各引物对扩增条的带亮度逐渐增强，从50或52℃至60℃逐渐减弱(图2中A)，故选择引物对T1的最佳退火温度为50℃至52℃；当循环次数降低到20次时，引物对T1均能成功扩增出正品条带，而伪品均无条带(图2中B)，最佳循环次数均为20；所选的3种酶当中，r Taq酶、Ex Taq酶和SpeedSTARTM HS DNA聚合酶均能成功鉴别出正品，首选r Taq酶；当模板量为1200ng、600ng、60ng、6ng时，引物对T1均能成功扩增出正品条带，而伪品均无条带，但当模板量为0.6ng时，如图3所示，引物对T1不能成功扩增出正品条带，所以引物对T1适合检测的模板量大于或等于6ng，最低模板检测限度为6ng。
实施例5
鉴定引物对的特异性(SNP分子标记的应用)
对来自67个居群的72株植物样本(表1)和14份药材样品(表2)分别使用引物对T1进行检测。
按照实施例4中得到的最佳反应条件，即最佳退火温度为52℃，最佳循环数为20次，以及DNA聚合酶为r Taq酶。利用96孔梯度PCR仪对与上述试验个体不同样品的基因组DNA模板，检验引物对T1对齿瓣延胡索的鉴别特异性。
结果显示使用引物对T1对所有样品进行扩增，如图4所示，只有齿瓣延胡索样品(表1中样品编号为C315和C316)出现目的条带，而其余13个近缘种均无条带产生。表明利用引物对T1能够实现对齿瓣延胡索的AS-PCR特异性鉴别，并且鉴别适应性强。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施例，与本发明构思无差异的各种工艺方案均在本发明的保护范围内。
SEQUENCE LISTING
<110> 安徽中医药大学
<120> 鉴定齿瓣延胡索的SNP标记、等位基因特异性PCR法及应用
<160> 3
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 703
<212> DNA
<213> 齿瓣延胡索（Corydalis turtschaninovii Bess.）
<400> 1
gggttatagt cgacgtcgat ttctcatttt taacatcgct aattcaaaac cgaacatgaa 60
actttggttt cattcggctc ctttatggaa aatggatggg tttccagatc taagccgtaa 120
acgaaaaaaa gaaagaaata cgatccataa cacctatgtc ggcttttccc tttgaatggg 180
tccaaaacaa ctcgctttat agatgatccc tctagaggag gggaattcga acaaatcctt 240
ctagttactt cgttctctat ttctacttgc gagaatcctg aggaaaagaa ttgtgtttct 300
accgagctga aacaatatgt tatgttgact ctagtaaacc aaagtcatca tttaatagct 360
atttcgcttc aatcttccct atacaaacta aaaattgaag atctagttac gattcgaaat 420
acactttttt ttgatcttta tccatggacc ctttactcat actcattcaa ttggaagtct 480
taatccaaca aaaaattatg cttcgcgact ccataatcca acttttcaat ttcgaattga 540
accttggata gaaatcacga gaatgtatat tcctcctcaa atctgtcatt gagagggaaa 600
ggattcactc ctttttagaa agaaagtttt tgctaggaat atttatcaac cgaaagaccc 660
cttaactact tcagctgtta atagaacgaa tcacactttt acc 703
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
ctctagagga ggggaatacg 20
<210> 3
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
tctcgtgatt tctatccaag at 22

Claims (10)

1.用于鉴定齿瓣延胡索的SNP分子标记，其特征在于：所述SNP分子标记如SEQ ID NO.1所示，为SNP3和/或SNP4，其中SNP3为如SEQ ID NO.1所示序列的第229位碱基，此处碱基为G，则鉴定为齿瓣延胡索；其中SNP4为如SEQ ID NO.1所示序列的第541位碱基，此处碱基为A，则鉴定为齿瓣延胡索。
2.根据权利要求1所述的SNP分子标记的应用，其特征在于：为如下(a1)至(a3)中的任意一种：
a1:检测所述齿瓣延胡索分子标记的物质鉴定或辅助鉴定齿瓣延胡索中的应用；
a2:检测所述齿瓣延胡索分子标记的物质在制备鉴定或辅助鉴定齿瓣延胡索产品中的应用；
a3:所述SNP分子标记在齿瓣延胡索分子标记辅助育种中的应用。
3.基于等位基因PCR检测齿瓣延胡索的特异性引物对T1，其特征在于：包括上游引物TUR-1F：5’-CTCTAGAGGAGGGGAATACG-3’，所述上游引物TUR-1F序列如SEQ ID NO.2所示，下游引物TUR-1R：5’-TCTCGTGATTTCTATCCAAGAT-3’，所述下游引物TUR-1R序列如SEQ ID NO.3所示。
4.根据权利要求3所述的引物对的应用，其特征在于：为如下(b1)至(b3)中的任意一种：
b1:鉴定待测药材是否为或待测样品中是否含有齿瓣延胡索；
b2:制备用于鉴定待测药材是否为或待测样品中是否含有齿瓣延胡索的试剂盒；
b3:在齿瓣延胡索育种中的应用。
5.根据4所述的引物对的应用，其特征在于：所述试剂盒中还包括DNA聚合酶、PCR缓冲液、dNTPs。
6.基于等位基因特异性PCR检测齿瓣延胡索的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)提取待测样品基因组DNA；
(2)以待测样品的基因组DNA为模板，利用上述引物对进行PCR扩增反应，扩增含有如SEQ ID NO.1所示序列的片段；
(3)检测PCR扩增产物。
7.根据权利要求6所述的基于等位基因特异性PCR检测齿瓣延胡索的方法，其特征在于：所述步骤(2)中PCR反应体系包括所述引物对、DNA聚合酶、PCR缓冲液、所述待测样品基因组DNA、dNTPs和水。
8.根据权利要求6所述的基于等位基因特异性PCR检测齿瓣延胡索的方法，其特征在于：所述步骤(2)中引物对T1的最低模板检测限度为6ng，所述引物对TUR-1F和TUR-1R的摩尔比为1:1。
9.根据权利要求6所述的基于等位基因特异性PCR检测齿瓣延胡索的方法，其特征在于：所述步骤(2)中PCR扩增程序包括变性、退火和延伸，所述退火温度为42℃-60℃，所述3个步骤的循环次数为20个。
10.根据权利要求6所述的基于等位基因特异性PCR检测齿瓣延胡索的方法，其特征在于：检测步骤(3)中PCR扩增产物的序列，所述PCR产物含有SEQ ID NO.1序列中所示的DNA片段，所述待测样品为为齿瓣延胡索；所述PCR产物不含有SEQ ID NO.1序列中所示的DNA片段，所述待测样品为非齿瓣延胡索。
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