DNA条形码： 让中药材鉴定摆脱经验依赖

假冒中药材的现象自古就存在。近年来，由于中药材品种繁多、来源复杂，在市场利益驱动下，中药材混淆、掺假现象时有发生，不仅损害了中药材声誉，威胁患者生命安全。以白鲜皮为例，不少患者因服用与植物白鲜皮相似的假中药饮片而出现药物性肝损伤。

因此，鉴别药材的真伪就显得尤为重要。然而，许多假冒产品在形态上与药材相似，用传统的物理、化学鉴别方法很难区分。人们迫切需要寻找一种能够准确、快速、可靠地鉴别药材的新方法。在此背景下，中国中医科学院中药研究所所长陈世林研究员带领科研人员研发了一种鉴定药材的新方法————中药材DNA。条码识别技术。

为中药材量身打造“基因身份证”

中药材的传统鉴别方法主要有基本鉴别、性状鉴别、显微鉴别和理化鉴别。

这些识别方法各有其侧重点。产地鉴定利用植物、动物或矿物的形态、分类特征来鉴定中药材的来源，因此对所鉴定材料的完整性有较高的要求；性状鉴别是对药材宏观性状的感官鉴别；显微鉴别主要根据药材的微观结构和特征；理化鉴别是利用物理或化学手段，根据药材的某些物理或化学性质来鉴别真伪。

“但这些方法在一些关系密切、容易混用的中药材鉴定中存在局限性。此外，传统鉴定方法依赖经验，对鉴定人员的专业素质要求较高。由于相关人才培养周期较长，很多地方经历过药学工作者的人很少，我们面临着人才培养的困境。”中国中医科学院中药研究所所长陈世林告诉科技日报记者，中药材DNA条形码识别技术很好地解决了这个问题，使得中药材的鉴定材料不再依赖药物。工作。

陈士林介绍，DNA条形码的概念最早由加拿大动物学家保罗赫伯特提出。它是指利用短的、标准的、易于扩增的DNA片段，对物种进行快速、准确、标准化的鉴定。中药材DNA条形码主要记录了现行分类体系下代表中药材品种的DNA序列信息。中药材DNA条形码鉴定技术是一种适用于中药材品种鉴定的DNA条形码。通俗地说，就是为中药材量身定制的“基因身份证”。想要获得属于自己的中药材“基因身份证”，需要利用分子生物学方法进行DNA提取、PCR扩增、序列测定、序列分析等。

陈士林认为，与传统的中药材鉴定方法相比，中药材DNA条形码鉴定技术具有很多优势。

“该技术用途广泛，只需选择一个或几个基因片段即可准确鉴定大多数物种；鉴定过程速度较快；重复性和稳定性高；实验过程规范、操作简单；可通过互联网信息平台对现有物种序列信息进行集中统一管理；可以有效缓解分类鉴定人才的匮乏。”陈世林说道。

近年来，DNA条形码鉴定技术已成功应用于中药材鉴定中，摆脱了依赖长期经验的传统形态鉴定方法的束缚。陈世林强调，这项技术有利于标准化，是中药分子鉴定方法论的创新。

然而，这种识别技术也存在缺陷。陈士林解释道：“由于DNA条形码识别技术主要是在核酸水平上识别物种，不包含物种性状和理化质量标准信息。因此，识别在加工或加工过程中DNA被降解的药材的能力是非常重要的。”有限。此外，DNA条形码无法识别矿物草药。”

让中药材鉴定更加规范

近年来，国内相关团队正在推动中药材DNA条形码识别技术体系的建立。

例如，陈世林的中药基因组学团队基于大样本量的中药材基因序列筛选研究，出版了《中国药典》中药材DNA条形码标准序列和《中药DNA条形码分子鉴定》，建立了中药材基因序列筛选研究体系。物质DNA条形码分子识别系统。

“这套系统包括基于ITS2+psbA-trnH的植物药材DNA条形码识别系统和基于COI+ITS2的动物药材DNA条形码识别系统。”陈世林说。

2010年，陈世林团队比对了7个候选DNA条形码，筛选标准包括PCR扩增效率、种内/种间遗传变异等。通过分析4800个物种6600多个样本的ITS2序列识别能力，753结果表明，ITS2在种水平上的识别效率高达92.7%。

因此，陈士林团队建议使用ITS2作为药用植物的标准DNA条形码，同时也建议ITS2可以作为新的通用条形码来识别更广泛的植物类群。 2011年，中国植物DNA条形码工作组对75科141属1757种6286个样品的4个DNA条形码进行了研究，推荐ITS/ITS2作为种子植物的核心条形码。

为了保证鉴定结果的准确性，陈士林团队还建立了DNA条形码数据库。 DNA条形码数据库不仅是存储样本信息和DNA条形码序列的工具，也是DNA条形码研究和物种鉴定分析的生物信息学平台。对促进中药材鉴定方法的通用化、标准化和国际化具有重要作用。

在研究的基础上，陈士林团队建立了中药材DNA条形码识别系统。核心数据库涵盖《中国药典》（2010年版、2015年版）收载的几乎所有动物、植物药材及常见假药，并包含《韩国药典》扩大数据库涵盖10万余种、100万余种药典、日本药典、印度药典、欧洲药典和美国药典中记载的草药序列。

推动中药材产业发展

“中药材DNA条形码识别技术近年来发展迅速。”陈世林说道。

2019年，陈世林团队与深圳华大智造科技有限公司合作，研发出我国首台具有完全自主知识产权的中药材基因测序智能鉴定仪器————中药材DNA条形码高通量基因测序全基因组测序仪。一机多用，成功攻克产业链上游壁垒。硬件仪器自主知识产权和国产化的完成，使我国中药材基因鉴定摆脱了对国外仪器的依赖。

此外，通过将DNA条形码技术与等温DNA扩增技术和侧流检测试纸（LFD）装置相结合，陈士林团队还成功开发出快速鉴定剧毒植物钩吻的方法。

“该方法操作简便，不需要专业设备，30分钟内即可得出可靠的结果，适用于钩吻的快速现场鉴定，也为包括植物和植物在内的其他物种的快速现场鉴定提供了新思路。动物。”陈世林说。

随着科学技术的发展，高通量测序具有更长的测序读长和更深的测序深度的优势，使其成为一种潜在的测序方法。陈士林表示：“基于中药材条码数据库和长读长测序技术，我们提出了全长多条码方法。该方法可以鉴定多物种混合物的生物起源，解释DNA的应用多品种混合物中的条形码技术，为来源复杂、形状不明确或已粉碎的中药材的鉴定和研究提供了实用的方向。”

据介绍，中药材DNA条形码已收载《中国药典》（2020版），为中药材建立了“基因身份证”，解决了中药材及混配产品的品种鉴定问题。基因层面，也已收载《中国药典》（2020年版）。 《英国药典》应用于中药的种植、生产、加工、流通和临床应用等诸多方面。

谈及中药材产业发展，陈士林建议，要以无公害种植为抓手，瞄准提高药材品质领域关键核心技术，启动“中药材产业化”工程战略。尽快提高中药材质量，从源头种植生产安全优质中药材。提高中药材质量，保障用药安全，促进中药材产业发展。

“中药产业的发展必须依靠科技，只有掌握原创技术，才能更好地推动中药产业的发展。”陈士林强调。 （戴晓培）