中药材DNA条形码生物鉴定体系

中药材品种混乱及真伪鉴定方法欠缺严重影响中医药疗效与安全，为此，中国医学科学院药用植物研究所陈士林率领团队在国际科技合作等基金支持下，经过近十年研究，完成了8000余种中草药及其混伪品的DNA条形码研究，创建了“中药材DNA条形码生物鉴定体系”，能够实现中药资源信息检索、查询以及比对鉴定，从基因层面解决中药材与混伪品的物种识别问题。


近日，“中草药DNA条形码生物鉴定体系”获2014年度“康缘杯”中华中医药学会科学技术奖一等奖。该项成果标志着中药鉴定学迈入通用化标准化基因鉴定时代。


为了解决中药行业对中药材品种的鉴定需求，项目组通过近十年的潜心研究和大量筛选实验，首先验证发现约220 bp的核基因组序列ITS2具有理想的鉴定效率，特别适合于中药材等存在DNA降解的材料。研究发现，该序列明显优于国际生命条形码联盟推荐的400-800bp叶绿体序列rbcL和matK联合条形码。


如何证明以ITS2为主体的中药材DNA条形码鉴定新方法体系有效？


项目组对8000余种中草药及其易混伪品的DNA条形码进行实验研究后，获得4万余条DNA条形码序列，即“基因身份证”，每个药典物种均经过实验验证，实验样品包括基原物种样本、药材样本、对照药材样本和复核样本，所有序列均经过严格筛选，保证了中草药DNA条形码数据的可靠性。


根据这些“基因身份证”数据，项目组创建了中草药DNA条形码生物鉴定体系，在中药鉴定学领域开辟了一个新的鉴定方法体系，能够实现中药资源信息检索、查询以及比对鉴定，建立了中草药DNA条形码鉴定信息化操作平台。该体系突破传统鉴定方法主要依赖经验、受形态和化学特征影响的限制，具有客观性强、重复性好、稳定性高和通用性，可通过互联网和手机等多媒体信息平台实现鉴定。


此外，项目组在大量实验及验证的基础上构建了全世界最全的中草药DNA条形码鉴定数据库，包括中国、美国、日本、欧盟、韩国和印度等国药典收载的95%草药品种。该数据库包含100万余条（以ITS2、psbA-trnH和COI为主）草药及其易混伪品DNA条形码序列。数据库采用严格的序列校对机制确保获得序列的一致性和准确性，通过规范管理数据库，确保数据库的安全维护和有序增减。


中草药DNA条形码技术在鉴定领域是中药材从主观眼观口尝到客观基因判定的技术革命，为中草药混用和掺假等行业问题提供了强有力工具，它改变了生药鉴定学科被动追赶其他学科的局面，在鉴定学领域已处于国际学科前沿领先水平。


该研究得到国际DNA条形码领域广泛关注和认可，150多篇论文发表在BiotechnolAdv、Biol Rev、Cladistics、PNAS、Nature Commun、FEMS、PLoS、BMC、中国科学等国内外期刊，被德国ITS2专业网站选为近25年来该领域最受关注的16篇文章之一，项目组3篇中药材DNA条形码鉴定论文被评为“中国百篇最具影响优秀国内学术论文”。中药材DNA条形码分子鉴定指导原则已获准纳入《中华人民共和国药典》2010版增补本，并完成专著《中国药典中药材DNA条形码标准序列》、《中药DNA条形码分子鉴定》。