基于DNA條形碼進行金花茶組種間鑒別

陳 瑩， 郭蓓琳， 姚麗敏， 潘王韻， 曾菁菁， 呂祉龍， 杜彥蓉， 閆淑君

(福建農林大學園林學院， 福州 350002)

DNA條形碼(DNA barcoding)是根據對一段標準的DNA序列的分析來鑒定物種，已成為生物物種鑒定的新方向，受到世界40多個國家130多個組織中傳統生物分類學家、分子生物學家和生物信息學家等多學科專家的關注[1]。金花茶屬于山茶科、山茶屬，是山茶屬中罕有的花色金黃的品種[2-3]，被譽為“茶族皇后”及植物界的“大熊貓”。金花茶富含多種對人體健康有益的微量元素, 在醫療方面具有良好的功效，如利尿利濕, 清熱解毒等。常用于治療咽喉發炎、尿路感染、水腫、痢疾、高血壓、預防腫瘤等疾病[4-5]。近年來許多動物學實驗研究表明, 金花茶具有提高機體免疫、抑制腫瘤增生、降血脂、降血糖等多種生理功能, 是優良的功能性食品原料。植物類黃酮普遍存在于很多植物體內。隨著研究的不斷深入, 葛根黃酮、銀杏黃酮等黃酮類成分在醫藥領域獲得了廣泛應用，并且取得了長足的發展。但不同金花茶黃酮含量不同[5]，其中檸檬金花茶黃酮含量最高。金花茶通過外觀很難辨別[4-7]。本研究應用ITS、psbA-tmH、rpl 16、rpl 32、trnl-trnF序列對薄葉金花茶(Camelliachrysanthoides)、金花茶(Camellianitidissima)、顯脈金花茶(Camellieuphlebia)、檸檬金花茶(Camellialimonia)、小花金花茶(Camelliamicrantha)、凹脈金花茶(Camelliaimpressinervis)、小瓣金花茶(Camelliaparvipetala)、東興金花茶(Camelliatunghinensis)、毛瓣金花茶(Camelliapubipetala)進行鑒定，為金花茶的準確鑒定提供科學依據[10]。

1 材料與方法

1.1 樣 本

從GenBank下載不同來源的金花茶序列。

薄葉金花茶：1個psbA-tmH序列(登錄號：GQ 487336.1)、1個rpl 16序列(登錄號：GQ 487366.1)及2個trnl-trnF序列(登錄號：HQ 158589.1，GQ 487426.1)；

金花茶： 1個psbA-tmH序列(登錄號：GQ 487354.1)、1個rpl 16序列(登錄號：GQ 487384.1)及1個trnl-trnF序列(登錄號：GQ 487444.1)；

顯脈金花茶：1個psbA-tmH序列(登錄號：GQ 487339.1)、1個rpl 16序列(登錄號：GQ 487369.1)及1個trnl-trnF序列(登錄號：GQ 487429.1)；

凹脈金花茶：1個rpl 16序列(登錄號：GQ 487376.1)及2個trnl-trnF序列(登錄號：HQ 158590.1，GQ487436.1)；

檸檬金花茶：1個rpl 16序列(登錄號：GQ 487379.1)及1個trnl-trnF序列(登錄號：GQ 487439.1)；

小花金花茶：1個psbA-tmH序列(登錄號：GQ 487352.1)、1個rpl 16序列(登錄號：GQ 487382.1)及2個trnl-trnF序列(登錄號：HQ 158565.1，GQ 487442.1)；

小瓣金花茶：1個psbA-tmH序列(登錄號：GQ 487356.1)、1個rpl 16序列(登錄號：GQ 487386.1)及1個trnl-trnF序列(登錄號：GQ 487446.1)；

東興金花茶：1個rpl 16序列(登錄號：GQ 487371.1)及1個trnl-trnF序列(登錄號：GQ 487431.1)；

毛瓣金花茶：1個rpl 16序列(登錄號：GQ 487387.1)及1個trnl-trnF序列(登錄號：GQ 487447.1)。

1.2 序列處理

利用NCBI虛擬PCR的方法來獲取薄葉金花茶、金花茶、顯脈金花茶、簇蕊金花茶、弄崗金花茶、凹脈金花茶、檸檬金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、東興金花茶、淡黃金花茶、毛瓣金花茶ITS、psbA-tmH、rpl 16、rpl 32、trnl-trnF序列等共有的對應區段，以備后續研究。

1.3 數據分析

利用MEGA 5.0軟件進行種內種間Kimura 2-parameter(K 2 P)遺傳距離分析，構建鄰接(NJ)系統聚類樹及最近距離法(Nearsest distance)對薄葉金花茶、金花茶、顯脈金花茶、簇蕊金花茶、弄崗金花茶、凹脈金花茶、檸檬金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、東興金花茶、淡黃金花茶、毛瓣金花茶進行鑒定分析。

2 結 果

2.1 trnl-trnF序列

2.1.1序列分析

利用NCBI虛擬PCR的技術方法來獲取所下載長短不同的薄葉金花茶、金花茶、凹脈金花茶、檸檬金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、東興金花茶、顯脈金花茶、毛瓣金花茶trnl-trnF序列中共有的對應片段，在系列1～822 bp之間獲得共有對應系列，在345～349 bp間存在SNP位點。

2.1.2系統聚類樹鑒定結果

利用Meg 5.0軟件對所獲得樣本的trnl-trnF序列進行構建NJ系統聚類樹，詳見圖2。

由圖2可知：trnl-trnF序列條形碼可將顯脈金花茶系列單獨聚為一類，結果表明，trnl-trnF序列可應用于顯脈金花茶與薄葉金花茶、金花茶、檸檬金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、凹脈金花茶、東興金花茶、毛瓣金花茶等8種金花茶之間的鑒別。

2.2 psbA-tmH序列

2.2.1序列分析

利用NCBI的技術方法來獲取所下載長短一致的薄葉金花茶、金花茶、毛瓣金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、凹脈金花茶、顯脈金花茶、東興金花茶psbA-tmH序列中共有的對應片段。在161～452 bp系列之間獲得共有對應系列，在該片段中，僅有7個SNP位點，位點突變率僅達2.397%，可見在該系列中樣品進化上的變異極小。并且在342 bp上毛瓣金花茶樣本存在與其他樣本特異性差別。

2.2.2系統聚類樹鑒定結果

應用Meg 5.0軟件對所獲得樣本的psbA-tmH序列進行構建NJ系統聚類樹，詳見圖4。

由圖4可知，psbA-tmH序列條形碼可將毛瓣金花茶系列單獨聚為一類，結果表明，psbA-tmH序列可應用于毛瓣金花茶與薄葉金花茶、金花茶、凹脈金花茶、小花金花茶、顯脈金花茶、小瓣金花茶、東興金花茶等7中金花茶之間的鑒別。

2.3 rpl 16序列

2.3.1系列分析

利用NVBI虛擬PCR方法獲取長短不一致的薄葉金花茶、金花茶、顯脈金花茶、凹脈金花茶、檸檬金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、東興金花茶、毛瓣金花茶的rpl 16序列系列中共有的對應片段，在105～786 bp系列之間獲得共有對應系列，在該片段內，位點突變率僅達1.320%，僅有9個SNP位點，可見在該系列中各樣本進化上的變異極小。在102、104 bp上，薄葉金花茶樣本與其他樣本存在特異性差別。

2.3.2系統聚類樹鑒定結

應用Meg 5.0軟件對所獲得樣本的rpl 16序列進行構建NJ系統聚類樹，詳見圖6。

由圖6可知：rpl 16序列條形碼可將毛瓣金花茶單獨聚類為一類，結果表明，rpl 16系列可應用于毛瓣金花茶與薄葉金花茶、金花茶、顯脈金花茶、凹脈金花茶、檸檬金花茶、小花金花茶、小瓣金花茶、東興金花茶等8種金花茶的鑒別。

3 結果與討論

金花茶組植物(CamelliaSect.ChrysanthaChang)是一組唯一以黃色花朵著稱的山茶科山茶屬植物。金花茶組在園林與醫藥中均有較廣泛的應用，自1979年建立金花茶組植物以來，新種和新變種以及變型的不斷公布，但由于形態極其相似，其品種之間的鑒別困難，金花茶組植物之間的關系難以通過經典分類學進行區分[2-3,7]。急需準確快速的鑒定方法。近幾年來，DNA條形碼技術以其統一的操作標準和高穩定性與可靠性的鑒定結果，在中藥基源的鑒定方面已經被廣泛應用[8-9]。本研究以trnl-trnF、rpl 16、psbA-tmH基因序列作為對金花茶組的DNA條形碼進行了分析。本研究運用生物信息學的手段對不同金花茶的psbA-tmH、rpl 16、與trnl-trnF序列條形碼進行遺傳距離與聚類分析，結果表明trnl-trnF序列最多只能在這些金花茶樣本中區分出顯脈金花茶。rpl 16系列可準確地鑒別出毛瓣金花茶。psbA-tmH序列能準確鑒別毛瓣金花茶。本研究所確定適用于對不同金花茶品種的條形碼序列，為進一步利用不同條形碼進行分子生物學鑒定提供依據。