ITS2,a Better DNA Barcode than ITS in Identification of Species in Artemisia L.

Objective To select a more suitable DNA barcode to identify the species in Artemisia L. Methods ITS, ITS2, and three other major universal barcode candidates（mat K, rbc L, and psb A-trn H） were evaluated in the identification efficiency using a total of 1433 sequences downloaded from Gen Bank representing 343 species in Artemisia L. ITS and ITS2 were evaluated in the PCR and sequencing rate, sequencing peak quality（Q value）, and misread rate. One hundred and twelve A. annua samples were collected from 11 populations across over China, which were amplified with universal primers on the ITS and ITS2 regions. Results ITS and ITS2 shared a higher identification efficiency and exhibited 71.43% and 64.11% detectability at the species level, respectively. The Q values of ITS and ITS2 showed that the direct PCR sequencing data were reliable for the ITS2 region and ITS exhibited poor sequencing trace quality. In certain sites, the ITS sequences exhibited reading ambiguities and errors, indicating that the misread and deletion sites in the ITS region would incorrectly inflate the identification ratio. Conclusion ITS2 is a suitable barcode for identification of species in Artemisia L., which enlarges the optimal range of divergence levels for taxonomic inferences using ITS2 sequences.

DNA barcoding and rapid identification of the precious herb Herba Anoectochili

Herba Anoectochili is a commonly used medicinal material. However, its adulteration is a serious concern. Due to the similar morphological characteristics of Herba Anoectochili and its adulterants, traditional identification techniques often fail to distinguish between them accurately, which is not conducive to the circulation management and safety of the medicinal materials. To improve the distinction between Herba Anoectochili and its adulterants accurately, this study identified 41 Herba Anoectochili and its adulterant samples based on the ITS2 sequence. Sequence characteristics, Basic Local Alignment Search Tool(BLAST) application, genetic distance, construction of phylogenetic tree, secondary structure prediction, and other methods showed the ITS2 sequence to accurately identify Herba Anoectochili from its adulterants. Furthermore, in this study, we designed a specific primer, based on the ITS2 sequence, and established a real-time PCR detection system for the rapid, sensitive, and specific identification of the original plant of Herba Anoectochili. Compared to DNA barcoding technology, this method has shorter detection time, stronger specificity, and higher sensitivity, which lays the foundation for the rapid identification of Herba Anoectochili.

Identification of medicinal plants within the Apocynaceae family using ITS2 and psbA-trnH barcodes

To ensure the safety of medications,it is vital to accurately authenticate species of the Apocynaceae family,which is rich in poisonous medicinal plants.We identified Apocynaceae species by using nuclear internal transcribed spacer 2(ITS2)and psb Atrn H based on experimental data.The identification ability of ITS2 and psb A-trn H was assessed using specific genetic divergence,BLAST1,and neighbor-joining trees.For DNA barcoding,ITS2 and psb A-trn H regions of 122 plant samples of 31 species from 19 genera in the Apocynaceae family were amplified.The PCR amplification for ITS2 and psb A-trn H sequences was 100%.The sequencing success rates for ITS2 and psb A-trn H sequences were 81%and 61%,respectively.Additional data involved 53 sequences of the ITS2 region and 38 sequences of the psb A-trn H region were downloaded from Gen Bank.Moreover,the analysis showed that the interspecific divergence of Apocynaceae species was greater than its intra-specific variations.The results indicated that,using the BLAST1 method,ITS2 showed a high identification efficiency of 97%and 100%of the samples at the species and genus levels,respectively,via BLAST1,and psb A-trn H successfully identified 95%and 100%of the samples at the species and genus levels,respectively.The barcode combination of ITS2/psb A-trn H successfully identified 98%and 100%of samples at the species and genus levels,respectively.Subsequently,the neighbor joining tree method also showed that barcode ITS2 and psb A-trn H could distinguish among the species within the Apocynaceae family.ITS2 is a core barcode and psb A-trn H is a supplementary barcode for identifying species in the Apocynaceae family.These results will help to improve DNA barcoding reference databases for herbal drugs and other herbal raw materials.

基于DNA条形码(ITS2)的中药材防风与其混伪品的鉴定

目的通过ITS2序列分析,对防风及其易混伪品进行鉴定,确保用药安全。方法从Gen Bank数据库下载中药材防风与其混伪品的DNA条形码ITS2序列,利用MEGA 6.06软件进行比对分析,计算GC含量及变异位点、种内、种间遗传距离,并构建NJ系统发育树,应用ITS2数据库网站预测其ITS2二级结构。结果序列分析与遗传距离结果显示,防风与其混伪品存在明显差异,基于ITS2序列的NJ树及其ITS2二级结构均可以将防风与其混伪品进行区分。结论 ITS2能够准确鉴定防风及其易混伪品,可用于中药材的快速鉴别。

基于ITS 2序列的肉苁蓉种子DNA条形码鉴定研究

本研究基于ITS 2序列,对肉苁蓉和管花肉苁蓉的种子进行鉴定研究,旨在建立肉苁蓉种子的DNA条形码鉴定方法。通过提取种子的基因组DNA,经PCR扩增和双向测序,获得ITS 2序列。应用MEGA-X软件进行序列比对,计算K 2 P遗传距离,构建系统发育树。结果表明,所有种子样本均可以成功提取DNA和扩增ITS 2序列,种子的DNA分子量为10000 bp左右,扩增产物为500 bp左右。肉苁蓉种子的ITS 2序列长度为414~472 bp,GC含量为54.41%~55.07%;管花肉苁蓉种子的ITS 2序列长度为399~489 bp,GC含量为54.18%~55.14%。肉苁蓉种子和管花肉苁蓉种子的ITS 2序列共有61个差异位点,种内最大遗传距离小于种间最小遗传距离,二者在系统发育树中分别聚为一支。ITS 2序列可以作为肉苁蓉种子的DNA条形码鉴定序列。

Identification of Lablab Semen Album by DNA Barcode Technology

[Objectives] To identify ITS2 barcode of Lablab Semen Album and its adulterants,and provide a new method for the identification of Lablab Semen Album. [Methods] The ITS2 sequence was amplified by PCR and sequenced bi-directionally. After splicing by Codon Code Aligner,the data were processed with the aid MEGA software to construct the cluster dendrogram( neighbor-joining,NJ tree). [Results]The ITS2 sequence of Lablab Semen Album had length of 218 bp; the constructed cluster dendrogram indicated that all species were monophyletic and could be distinguished from other species. [Conclusions] The ITS2 barcode can be used for rapid identification of Lablab Semen Album and its adulterants and this experiment further verified that DNA barcode technology is effective in identification of traditional Chinese medicines.

苍耳子药材及其混伪品ITS2序列鉴定研究

目的：应用 ITS2序列快速并准确地鉴定中药材苍耳子，为其药材质量、用药安全提供保障。方法：提取苍耳子药材及其混伪品的基因组DNA、扩增 ITS2序列并测序，采用软件CodonCode Aligner V 4.2对测序峰图进行校对拼接，并对峰图进行质量控制。应用MEGA 5.0软件计算种内种间 Kimura 2-parameter （K2P）遗传距离,构建邻接（NJ）系统聚类树。结果：苍耳子药材基原物种种内 K2P 遗传距离为0，药材基原物种与其他混伪品的 K2P遗传距离分布于0.009-0.542；NJ树结果显示苍耳子药材与其混伪品均可明显区分。结论：ITS2序列适用于中药材苍耳子及其混伪品鉴别，进一步验证了DNA条形码技术鉴定中药材的有效性。

基于DNA条形码鉴定豆蔻类中药材

目的:利用ITS2序列对豆蔻类中药材进行DNA条形码鉴定研究。方法:本文采集了包括豆蔻两个基原白豆蔻Amomum kravanh与爪哇白豆蔻Amomum compactum、红豆蔻Alpinia galanga、草豆蔻Alpinia katsumadai等在内的70份样品,采用试剂盒法提取基因组DNA,应用Primer premier 5.0设计引物,通过聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)扩增其ITS2序列,并对PCR产物进行双向测序,所得序列经Codon Code Aligner V3.71拼接后,采用MEGA5.0软件进行序列比对,计算种内和种间距离,构建邻接树(Neighbor-joining tree,NJ Tree)。ITS2序列采用基于隐马尔可夫模型(Hidden Markov model,HMM)的注释方法获得。结果:通过新设计引物扩增的序列可以注释到5.8 S与28 S,扩增序列位于ITS2间隔区。采用新设计的引物,所有实验样品均可获得ITS2序列,NJ树结果显示不同种豆蔻类药材分别聚为一支,可以互相区分,且可以与其混伪品相互区分。另外,通过序列比对发现有5个SNP(s)存在于豆蔻与其它物种种间,且有2个稳定的SNP(s)存在于白豆蔻和爪哇白豆蔻种间,可用于二者的准确鉴定。结论:ITS2序列作为DNA条形码可准确稳定地鉴别不同种豆蔻类药材,本研究将为保障临床安全用药提供新的技术手段。

基于ITS2条形码鉴定水红花子及其混伪品

目的：利用ITS2条形码对中药材水红花子及其混伪品进行鉴定研究。方法：为对该中药材进行准确鉴定,共收集71份样本,包含药材正品及其混伪品。通过对样品进行DNA提取、PCR扩增、双向测序,利用Codon Code Aligner软件进行序列质量评价与拼接,获得ITS2序列。用MEGA软件进行序列比对、变异位点及遗传距离分析,采用最近距离法和构建NJ（邻接）树法来评价ITS2条形码的鉴定能力。结果：水红花子药材基原物种红蓼ITS2序列种内遗传距离为0-0.0124,与其混伪品水蓼、酸模叶蓼以及春蓼的种间遗传距离分别为0.0334-0.0508、0.0688-0.0875、0.0379-0.0467。红蓼种内最大遗传距离小于其与混伪品的种间最小遗传距离,表明ITS2条形码可以准确鉴定水红花子与其混伪品。此外,基于ITS2序列构建的NJ树也可将水红花子及其混伪品明显区分开。结论：ITS2条形码是鉴别水红花子药材的有效工具,可为保障该药材生产投料安全提供新的技术手段。

中药络石藤及其习用品的DNA条形码鉴定

目的:本研究应用ITS2序列鉴定区分络石藤及其习用品广东络石藤、地瓜藤、薜荔藤和扶芳藤。方法:提取以上5种中药基原植物基因组DNA,扩增不同样品的ITS2序列。采用隐马尔科夫模型HMMer进行序列注释,Clustal W法进行序列比对,K2P模型计算种内和种间遗传距离分析,邻接法和最大似然法构建进化树。结果:5个物种的ITS2序列长度各不相同,在220-243 bp之间。遗传距离分析显示,5个物种的最大种内遗传距离为0.038,最小种间遗传距离为0.113,最大种内遗传距离大于最小种间遗传距离。同时5个物种可以在进化树上区分开来。结论:ITS2序列可以用于中药络石藤及其习用品的分子鉴定,为准确区分该类药材提供新的技术手段。

栀子栽培品种与近缘种的ITS2序列分析

【目的】栀子属植物是重要的观赏、药用、色素和油用资源植物,有着悠久的栽培历史。由于生长环境的不同,以及长期的人工栽培和选育,使其习性、叶的形状、花的形态、果实的形状及大小等发生诸多变异,使得栀子栽培群体的变异类型丰富,并形成了一些较为稳定的品种类型。开展栀子栽培品种和近缘种核糖体DNA内部转录间隔区2(nrDNA ITS2)序列变异程度、遗传距离和亲缘关系研究,为栀子属植物品种鉴定、遗传育种及多样性保护提供科学依据。【方法】以保存于江西省林业科学院中药资源圃内的栀子18个栽培品种和3个近缘种共38个样品为试验材料,进行聚合酶链式反应(PCR)直接测序法,对样品进行ITS2片段扩增和双向测序,所得序列用Codon Code Aligner v6.0.1软件拼接后,采用Lasergene Edit Seq 11.1软件进行平均碱基组成百分比统计,用MEGA7.0软件进行分析比对,获得序列长度、GC含量以及变异位点,基于K2P模型分析遗传距离,用UPGMA法构建系统聚类树。【结果】序列变异程度分析显示,狭叶栀子和栀子的ITS2序列长度均为347 bp,GC含量为66.86%,大黄栀子序列长度为355 bp,GC含量为67.61%,栀子栽培品种序列长度除‘燃叶’、‘金福水栀’为348 bp外,其他品种序列长度和栀子一致,均为347 bp,栀子栽培品种与近缘种间的平均GC含量相差不明显,GC含量为66.28%~67.15%,其中‘白蟾’GC含量最低,‘雀舌栀子’和‘银边雀舌’GC含量最高。所有样本ITS2序列比对共产生12个变异位点,10个碱基插入,其中8个碱基插入是大黄栀子所独有的,且存在5个特异的变异位点,一部分表型特征有共性的品种之间有共同的变异位点,如植株矮小、叶片小而窄长的品种‘雀舌栀子’和‘银边雀舌’在50 bp处,果实相对较大的品种‘分关1号’、‘金福水栀’和‘金元’在84 bp处等。一些品种具有特异的变异位点,如‘白蟾’(133 bp处)、‘小白蟾’(229 bp处)等。序列遗传距离分析显示,栀子属种间遗传距离普遍小于近缘种和品种间的遗传距离,大于栀子栽培品种之间的遗传距离,所有样本平均遗传距离为0.0055,大黄栀子和‘白蟾’间遗传距离最大,为0.0206。聚类分析结果显示,栀子属乔木树种大黄栀子单独成一支,与栀子属其它种和栀子栽培品种亲缘关系最远,狭叶栀子和野生栀子所有个体总体表现出较近的亲缘关系。【结论】分析结果表明,3种栀子属植物在ITS2序列长度和GC含量上表现出较高的保守性,研究发现的部分品种共同变异位点以及部分品种特异变异位点将对栀子品种鉴定有较大的应用价值。部分聚类结果和以表型数据为基础的数量分类结果类似,但并没有像数量分类结果那样以花重瓣、大果、小果等性状形成明显的系统分枝,研究结果对栀子品种起源、资源保护和种质创新等方面有重要的指导价值。

白前及其混伪品的ITS2分子鉴定

目的:采用ITS2序列鉴定白前及其易混伪品,为准确鉴别白前和保证临床用药的安全性提供参考。方法:白前与其混伪品的ITS2序列从Gen Bank数据库中获取,然后使用MEGA 6.06软件进行种内、种间序列变异分析、构建邻接系统树(NJ树)并计算遗传距离,运用ITS2数据库相似性搜索引擎预测ITS2二级结构。结果:白前ITS2序列长度在246~270 bp范围内,种内变异少且种间存在明显差异,与所有混伪品种间遗传距离为0.026~0.309。NJ树显示白前独聚一支,另外白前有明显ITS2二级结构特征,可与其混伪品明显区分。结论:ITS2序列能够有效地区分白前与其混伪品,为白前的用药安全提供技术保障。

六种蚊虫DNA条形码序列分析

传统分类学鉴定需要有完整无残缺的成虫标本,对于非昆虫分类学研究人员应用传统分类学方法鉴定蚊虫较为困难;本研究旨在发掘更多适用于蚊类鉴定的DNA条形码,实现口岸一线蚊类的快速准确鉴定。本文通过提取14个蚊虫样品的基因组DNA,使用通用引物PCR扩增ITS1、ITS2、Cytb、COI基因及序列,PCR产物双脱氧法测序,结合NCBI中相关数据分析部分ITS2、Cytb、COI序列的相似性和遗传关系。结果显示:获得了14个蚊虫样品的部分ITS1、ITS2、Cytb、COI序列的非全长碱基序列共计39条;依据种内遗传距离和相似度将14个未知蚊虫分子分类鉴定为6种蚊虫:凶小库蚊、致倦库蚊、尖音库蚊、赫坎按蚊、白纹伊蚊、里海伊蚊;碱基使用率统计表明所测样品的Cytb、COI基因符合昆虫线粒体DNA碱基组成;构建基因ITS2、Cytb、COI系统进化树,符合蚊虫系统发育遗传进化理论。本研究对14个未知蚊虫样品的进行了分子鉴定,为蚊类的快速准确识别鉴定提供基础数据。

利用ITS2序列识别盾蚧科昆虫

[目的]盾蚧科隶属于半翅目蚧总科,大多数种类是危害很严重的经济害虫。由于其外部形态特征简单,导致识别该类群物种相对困难。利用DNA条形码为解决这个问题提供有效的方法。[方法]共采集了5个省47个样本,属于7属11个种,并从GeneBank下载了4属5个物种的序列。采用distance-based方法和tree-based方法对ITS2基因片段是否可以作为盾蚧科DNA条形码的补充做了分析。[结果]虽然ITS2没有Barcode gap存在,然而所有的分支都表现出了明显的单系群,表现出较高的物种识别能力。同时,Best Match(BM)和Best closed match(BCM)也表现出了超过90%的识别能力。[结论]这些结果证实ITS2在盾蚧科物种的识别有效性方面具有较高的应用价值。

基于ITS 2序列的15种淫羊藿属药用植物分类鉴定研究

为探讨内转录间隔区2(ITS2)序列及其二级结构在15种淫羊藿属(Epimedium)中的鉴定效率。利用试剂盒提取叶片总DNA,对ITS2序列进行PCR扩展与测序,计算K2P遗传距离,构建系统发育树,预测其二级结构。结果表明,ITS2序列在15种淫羊藿属植物中的通用性好,扩增成功率与测序成功率均为100%。从K2P种间和种内遗传距离看,ITS2在淫羊藿属中的种间变异较小,部分种类种内遗传距离大于种间遗传距离,鉴定成功率约为60%。采用比对法(Blast)分析,ITS2鉴定效率为75%。由ITS2系统进化树可知,淫羊藿属与鬼臼属各为一支,易于分开。除薄叶淫羊藿、竹山淫羊藿、巫山淫羊藿外,其余种类均能较好的进行聚类;除粗毛淫羊藿、保靖淫羊藿外其余均不能与NCBI下载到的序列进行较好聚类。研究表明,15种淫羊藿属植物ITS2序列在ML系统进化树中具较好的鉴别能力,但淫羊藿属各样本种内与种间遗传较为混乱,遗传距离复杂,ITS2二级结构形态结构亦较为相似,将各种间进行区分存在一定难度,不适合单独作为该属条形码使用。

倒卵叶五加药材的基原鉴定研究

[目的]应用DNA条形码鉴定技术对短柄五加等五加属植物进行研究,以弄清倒卵叶五加和短柄五加的物种关系。[方法]通过对馆藏标本与现地植物形态进行观测,采用通用引物ITS2和psbA-trnH对采自陕甘宁地区的短柄五加等50个样本进行扩增后双向测序,并从GenBank数据库下载了五加属等相关植物的序列,分别通过ITS2 database或其序列注释,获得ITS2和psbA-trnH序列,随后进行BLAST比对鉴定分析;用MEGA 6.06软件对所得序列进行比对,分析变异位点,计算GC含量、种内和种间遗传距离,构建NJ系统发育树。[结果]ITS2和psbA-trnH序列的PCR扩增和测序成功率均为100%;倒卵叶五加和短柄五加的植物形态、ITS2序列和psbA-trnH序列完全相同。ITS2序列:短柄五加和糙叶五加仅有一个碱基的差异,蜀五加与藤五加序列相同;psbA-trnH序列:短柄五加与糙叶五加的差异显著,短柄五加与蜀五加序列相同。[结论]同时使用ITS2、psbA-trnH这2个标记的DNA条形码可以准确鉴别短柄五加等五加属植物;短柄五加与倒卵叶五加为同一种植物。

五味子与南五味子药材的DNA条形码鉴定

目的：利用内转录间隔区2（ITS2）序列对五味子及南五味子药材进行DNA条形码鉴定。方法：对五味子和南五味子样品的ITS2序列进行聚合酶链式反应（PCR）扩增和测序。从Gen Bank中下载了五味子属10个近缘种和2个外类群的ITS2序列。利用Codon Code Aligner软件拼接,采用MEGA 5.10计算相关数据,基于K2P模型构建聚类树（NJ树）,应用Blast法进行鉴定分析。获取所测样品序列的ITS2二级结构信息,分析各样品间ITS2序列二级结构的差异。结果：五味子、南五味子样品序列长度分别为231,225~227 bp,Blast鉴定五味子药材原植物为五味子Schisandra chinensis,南五味子药材原植物为华中五味子S.sphenanthera。五味子与南五味子药材的种间K2P遗传距离（0.010 4~0.015 7）远大于五味子种内K2P遗传距离（0~0.002 5）和南五味子种内K2P遗传距离（0~0.005 1）。在NJ树模型中,五味子样品被独聚为1支,南五味子样品被独聚为1支,皆表现出单系性,Bootstrap支持率较高,可与五味子属近缘种区分开。结论：以ITS2序列为标准的DNA条形码能够有效地鉴定五味子和南五味子药材。

山茱萸药材及其混伪品的ITS/ITS2序列鉴定研究(英文)

利用DNA条形码技术准确快速鉴定山茱萸药材及其混伪品。方法:提取山茱萸及其混伪品的基因组DNA,利用PCR技术扩增它们的ITS序列。所得序列经双向测序后用CodonCode Aligner V3.5.4软件进行拼接和质量评估,用MEGAV5.0计算种内、种间的遗传距离,构建NJ(邻接)树鉴定山茱萸药材及其混伪品。结果:山茱萸药材的ITS序列长度均为659bp,种内变异较小,平均K2P遗传距离为0.005,远小于其与混伪品的种间平均K2P遗传距离0.357。不同来源的山茱萸药材ITS2序列无变异,长度均为250bp,其与混伪品的种间平均K2P遗传距离为0.571。ITS/ITS2序列的NJ系统聚类树和BLAST比对结果均可明显区分山茱萸药材及其混伪品,表现出良好的单系性。结论:ITS/ITS2序列可准确有效鉴定山茱萸药材,为临床安全用药奠定了基础,也为其它药材的分子鉴定提供了新的思路。

基于DNA条形码技术的重楼栽培品基原鉴定

目的:基于DNA条形码技术鉴定重楼栽培品的基原,并比较同物种重楼栽培品与野生品的DNA条形码差异。方法:通过聚合酶链式反应(PCR)对重楼的ITS和ITS2序列进行扩增;通过与Gen Bank数据库进行Blast比对,确定收集重楼样品的物种;利用距离法和建树法比较重楼样品种内和种间的亲缘关系;比较不同物种样品之间,以及同物种样品的野生品与栽培品之间的碱基差异。结果:收集重楼样品经Blast比对共有10个物种,分别为宽瓣重楼、毛重楼、七叶一枝花、花叶重楼、独龙重楼、五指莲重楼、西藏延龄草、平伐重楼、华重楼、南重楼;除南重楼的ITS序列与毛重楼的平均种间遗传距离小于南重楼的最大种内遗传距离外,各个物种的ITS和ITS2序列的最大种内遗传距离均小于其最小种间平均遗传距离,通过建立NJ树聚类分析,重楼样品的10个物种中相同物种聚类,且具有良好的单系性;从碱基比较结果上看,野生重楼样品与栽培重楼样品的碱基差异很小,甚至完全一致。结论:市场流通重楼药材的性状多样且差异很大并非由于人工驯化造成,而是由于重楼栽培基原的混乱造成的,且多数流通样品为非《中华人民共和国药典》收载物种,通过DNA条形码技术为重楼属药用植物鉴别开辟了一条新途径。

基于ITS2序列的紫草PCR-RFLP鉴别研究

目的:通过对市面大量流通的非中国药典收载紫草基原的所谓紫草进行分析,建立紫草正品与非中国药典品的鉴别方法。方法:通过聚合酶链式反应(PCR)对紫草的ITS2序列进行扩增,通过与Gen Bank数据库进行Blast比对,确定非中国药典品的科属;利用距离法和建树法比较非中国药典品与软紫草属、滇紫草属、紫草属的亲缘关系;利用限制性内切酶AluⅠ酶切PCR产物,将酶切产物经琼脂糖凝胶电泳检测后紫外成像。结果:非中国药典品经Blast比对为软紫草属;非中国药典品与软紫草属新疆紫草平均遗传距离为0.071,均小于与紫草属和滇紫草属的平均遗传距离,通过建立Neighbor-Joining(N-J)树聚类分析,非中国药典品与软紫草属新疆紫草和黄花软紫草明显区分,并与滇紫草属和紫草属均具有良好的单系性。正品紫草能被限制性内切酶AluⅠ酶切为两条条带,非中国药典品不能被酶切。结论:市场流通大量紫草非中国药典收载的新疆紫草(Arnebia euchroma(Royle)Johnst.)和内蒙紫草(Arnebia guttata Bunge),利用聚合酶链式反应限制性长度片段多态性法可鉴别紫草正品与非中国药典品。