Development and Application of Mitochondrial and Chloroplast Microsatellite Markers for <italic style="font-style: italic">Codonopsis</italic> Plants

Dan ZHANG; Chen-hui DU; Xiang-ping PEI; Xiao-li LIU; Hai-xian ZHAN

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20211419

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Development and Application of Mitochondrial and Chloroplast Microsatellite Markers for Codonopsis Plants

更新时间：2021-10-29

- Development and Application of Mitochondrial and Chloroplast Microsatellite Markers for Codonopsis Plants
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 27, Issue 23, Pages: 153-162(2021)
- 作者机构：
  
  山西中医药大学中药与食品工程学院，山西晋中 030619
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20211419
  CLC： R284.2;R289;R22;R2-031;R33
- Received：03 September 2021，
  
  Published Online：18 October 2021，
  
  Published：05 December 2021
- 稿件说明：
移动端阅览
张丹,杜晨晖,裴香萍等.党参线粒体和叶绿体微卫星标记的开发及应用[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(23):153-162.

ZHANG Dan,DU Chen-hui,PEI Xiang-ping,et al.Development and Application of Mitochondrial and Chloroplast Microsatellite Markers for Codonopsis Plants[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(23):153-162.
张丹,杜晨晖,裴香萍等.党参线粒体和叶绿体微卫星标记的开发及应用[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(23):153-162. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211419.

ZHANG Dan,DU Chen-hui,PEI Xiang-ping,et al.Development and Application of Mitochondrial and Chloroplast Microsatellite Markers for Codonopsis Plants[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(23):153-162. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211419.

摘要

目的

由于不同基原和产地的党参有效成分差异较大，开发党参特异分子标记对于党参种质资源准确鉴定意义重大。

方法

该研究应用生物信息学软件Primer 5.0，NTSYS-pc 2.10e，PopGene 32，对小党参

Codonopsis minima

叶绿体、秦岭党参

C. tsinlingensis

叶绿体和轮叶党参

C. lanceolata

线粒体基因组序列进行简单重复序列标记（SSR）位点搜索，利用Primer 5.0软件设计出120对SSR引物，筛选效果好且多态性高的16对cpSSR引物和10对mtSSR引物对20份党参材料进行种间通用性分析。

结果

结果显示，分别从基因组序列中搜索到66个cpSSR位点和26个mtSSR位点，其中小党参叶绿体中单核苷酸（86.20%），二核苷酸（6.9%），三核苷酸（6.9%）；秦岭党参叶绿体中单核苷酸（83.78%），二核苷酸（13.51%），三核苷酸（2.71%）；轮叶党参线粒体中单核苷酸（46.15%），二核苷酸（53.85%）。聚合酶链式反应（PCR）鉴定结果表明开发的26对SSR引物在党参属内具有很好的适用性。NTSYS-pc 2.10e软件分析显示20份党参材料的遗传相似系数在0.38~1.00，在阈值0.53处分为2个亚群。运用PopGene 32软件对20份党参进行多样性分析并筛选出4对多态性引物，分析发现观测等位基因数（

）共为12个，有效等位基因数（

）为1.362 9~2.605 9个，各位点多态性位点百分率（PPL）均为100%，遗传学参数

，

，香浓指数（

）的平均值分别为0.555 8，0.444 2，0.753 2，说明各位点的多态性水平较高。以筛选出的4对引物对20份党参材料进行DNA指纹图谱绘制，发现DNA指纹图谱可将20份材料进行鉴别。

结论

该研究可为党参属种间的亲缘关系和种内遗传分化研究提供分子依据。

Abstract

Objective

To develop the specific molecular markers of

Codonopsis

plants and better identify their germplasm resources considering the significant difference in active ingredients of Codonopsis Radix from various origins and producing areas.

Method

Such bioinformatics software as Primer 5.0， NTSYS-pc 2.10e， and PopGene 32 were used for searching the simple sequence repeat （SSR） markers of

C. minima

chloroplast genome，

C. tsinlingensis

chloroplast， and

C. lanceolata

mitochondrial sequences， and 120 pairs of SSR primers were designed by Primer 5.0. Then 16 pairs of cpSSR primers and 10 pairs of mtSSR primers with good screening effect and high polymorphism were selected for analyzing the interspecific versatility of 20 samples.

Result

The results showed that 66 cpSSR primer sites and 26 mtSSR sites were identified from the genome sequences， with 86.20% of single nucleotide， 6.9% of dinucleotide， and 6.9% of trinucleotide for

C. minima

chloroplast， 83.78% of single nucleotide，13.51% of dinucleotide， and 2.71% of trinucleotide for

C. tsinlingensis

chloroplast， and 46.15% of single nucleotide and 53.85% of dinucleotide for

C. lanceolata

mitochondria. As demonstrated by polymerase chain reaction （PCR） identification results， the developed 26 pairs of SSR primers had good applicability in the genus

Codonopsis

. The analysis by NTSYS-pc 2.10e revealed that the genetic similarity coefficients of 20 samples were within the range of 0.38-1.00， and they were divided into two subgroups at a threshold of 0.69. Four pairs of polymorphic primers were screened out in the diversity analysis of 20 samples using PopGene 32. The number of observed alleles （

） was 12， and the effective number of alleles （

） ranged from 1.362 9 to 2.605 9. The percentage of polymorphic loci （PPL） at each site was 100%， and the average values of genetic parameters

，

， and

at each site were 0.555 8， 0.444 2， and 0.753 2， respectively， indicating high polymorphism at each site. The screened four pairs of primers were utilized for DNA fingerprinting of the 20 samples， and it was found that the DNA fingerprints enabled the identification of these 20 samples.

Conclusion

This study has provided a molecular basis for the study of the genetic relationship between plants in species

Codonopsis

and the intraspecific genetic differentiation.

关键词

Keywords

references

国家药典委员会 . 中华人民共和国药典：一部［M］. 北京：中国医药科技出版社， 2020 .

毕红艳，张丽萍，陈震，等 . 药用党参种质资源研究与开发利用概况［J］. 中国中药杂志， 2008 ， 33 （ 5 ）： 590 - 594 .

GAO S M ， LIU J S ， WANG M ， et al . Traditional uses，phytochemistry，pharmacology and toxicology of codonopsis：a review ［J］. J Ethnopharmacol ， 2018 ， 219 ： 50 - 70 .

李浅予，汤岐梅，侯雅竹，等 . 中药党参的心血管药理研究进展［J］. 中西医结合心脑血管病杂志， 2019 ， 17 （ 17 ）： 2604 - 2606 .

王涵，林红强，谭静，等 . 党参药理作用及临床应用研究进展［J］. 世界最新医学信息文摘， 2019 ， 19 （ 7 ）： 21-22 ； 24 .

张葵，张培琴，陈昱江，等 . 参芪补肺汤对慢性阻塞性肺疾病稳定期肺气虚证患者肺功能的影响［J］. 中国实验方剂学杂志， 2012 ， 18 （ 1 ）： 213 - 216 .

张沙沙，高建平，张芮铭，等 . 党参（潞党参）药材商品等级标准研究［J］. 中药材， 2019 ， 42 （ 7 ）： 1503 - 1508 .

GU C ， CAO L Y ， SU Q ， et al . AFLP and HPLC fingerprints analysis of Codonopsis species from original areas and the same planting base ［J］. J Chin Med Material ， 2016 ， 39 （ 8 ）： 1716 - 1722 .

王东，曹玲亚，高建平 . 党参转录组中SSR位点信息分析［J］. 中草药， 2014 ， 45 （ 16 ）： 2390 - 2394 .

朱田田，晋玲，刘效瑞，等 . 不同黄芪和党参栽培品种（系）遗传关系的ISSR分析［J］. 中国中医药信息杂志， 2015 ， 22 （ 2 ）： 79 - 82 .

刘新星，石有太，罗俊杰，等 . 轮叶党参EST-SSR标记的开发及在党参属中的应用［J］. 中草药， 2018 ， 49 （ 13 ）： 3110 - 3115，3121 .

陈大霞，彭锐，李隆云，等 . 利用SRAP和ISSR标记分析川党参的遗传多样性［J］. 中国中药杂志， 2009 ， 34 （ 3 ）： 255 - 259 .

JING Y H ， SHU Z ， KATSUKO K ， et al . Genetic polymorphism of medicinally-used Codonopsis species in an internal transcribed spacer sequence of nuclear ribosomal DNA and its application to authenticate Codonopsis Radix ［J］. J Nat Med ， 2014 ， 68 （ 1 ）： 112 - 124 .

张丹，王颖莉，杜晨晖，等 . 生物学技术在药用植物鉴定中的研究进展［J］. 中国实验方剂学杂志， 2021 ， 27 （ 1 ）： 214 - 222 .

娄文睿，莫正海，杨旭风，等 . 山核桃属叶绿体基因组微卫星特征分析及分子标记开发［J］. 分子植物育种， 2021 ， doi： 46.1068.s.20210920.0028.004 http://dx.doi.org/46.1068.s.20210920.0028.004 .

李鑫玉，戴旻峻，王敏求，等 . 利用叶绿体微卫星标记分析东亚柳杉群体的谱系地理结构［J］. 分子植物育种， 2021 ， doi： 46.1068.S.20210820.0855.002 http://dx.doi.org/46.1068.S.20210820.0855.002 .

李祥栋，石明，陆秀娟，等 . 利用叶绿体基因组SSR标记揭示薏苡属种质资源的遗传多样性［J］. 华北农学报， 2019 ， 34 （ S1 ）： 6 - 14 .

殷鑫，温强，王建文，等 . 山茶属叶绿体全基因组微卫星特征分析及标记开发［J］. 分子植物育种， 2018 ， 16 （ 20 ）： 6761 - 6769 .

李明娟，黄嬛，金莉，等 . 枳壳类中药材干燥果实DNA提取方法的优化实验设计［J］. 实验室研究与探索， 2020 ， 39 （ 3 ）： 178 - 181 .

GUO H ， LIU J ， LUO L ， et al . Complete chloroplast genome sequences of Schisandra chinensis ：genome structure，comparative analysis，and phylogenetic relationship of basal angiosperms ［J］. Sci China Life Sci ， 2017 ， 60 ： 1286 - 1290 .

LEE H O ， JOH H J ， KIM K ， et al . Dynamic chloroplast genome rearrangement and DNA barcoding for three apiaceae species known as the Medicinal Herb "Bang-Poong "［J］. Int J Mol Sci ， 2019 ， 20 （ 9 ）： 2196 .

LEI W ， NI D ， WANG Y ， et al . Intraspecific and heteroplasmic variations，gene losses and inversions in the chloroplast genome of Astragalus membranaceus ［J］. Sci Rep ， 2016 ， 6 ： 21669 .

雷万钧 . 蒙古黄芪叶绿体基因组研究［D］. 太原：山西农业大学， 2016 .

KANG S H ， LEE J H ， LEE H O ， et al . Complete chloroplast genome and 45S nrDNA sequences of the medicinal plant species Glycyrrhiza glabra and Glycyrrhiza uralensis ［J］. Genes Genet Syst ， 2017 ， 93 （ 3 ）： 83 - 89 .

XIA Y ， HU Z ， LI X ， et al . The complete chloroplast genome sequence of Chrysanthemum indicum ［J］. Mitochondrial DNA A ， 2016 ， 27 （ 6 ）： 4668 - 4669 .

SHEN X ， WU M ， LIAO B ， et al . Complete chloroplast genome sequence and phylogenetic analysis of the medicinal plant Artemisia annua ［J］. Molecules ， 2017 ， 22 （ 8 ）： 1330 .

张慧 . 苍术、微花藤和益母草叶绿体基因组分析及分子标记预测软件开发［D］. 北京：北京协和医学院， 2018 .

沈立群 . 唇形科三种药用植物叶绿体全基因组及科内的比较与进化分析［D］. 杭州：浙江大学， 2018 .

李祥栋，潘虹，陆秀娟，等 . 薏苡叶绿体基因组的SSR位点分析及种质亲缘关系鉴定［J］. 贵州农业科学， 2018 ， 46 （ 8 ）： 1 - 5 .

HE L ， QIAN J ， LI X ， et al . Complete chloroplast genome of medicinal plant Lonicera japonica ：Genome rearrangement，intron gain and loss，and implications for phylogenetic studies ［J］. Molecules ， 2017 ， 22 （ 2 ）： 249 .

朱斌，甘晨晨，王洪程 . 球花石斛（ Dendrobium thyrsiflorum ）叶绿体基因组特征及亲缘关系解析［J］. 生物技术通报， 2021 ， doi： 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1380 http://dx.doi.org/10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1380 .

武立伟，崔英贤，聂丽萍，等 . 细茎石斛叶绿体全基因组序列特征及系统发育分析［J］. 药学学报， 2020 ， 55 （ 5 ）： 1056 - 1066 .

王灵珂 . 浒苔的线粒体、叶绿体基因组研究及基于转录组数据的SSR分子标记开发［D］. 上海：上海海洋大学， 2017 .

叶楠 . 银杏线粒体基因组研究［D］. 南京：南京林业大学， 2018 .

沙秀芬，彭芳，陶珊，等 . 丹参线粒体和叶绿体微卫星标记开发及多样性分析［J］. 西北植物学报， 2018 ， 38 （ 12 ）： 2215 - 2223 .

武立伟，崔英贤，聂丽萍，等 . 细茎石斛叶绿体全基因组序列特征及系统发育分析［J］. 药学学报， 2020 ， 55 （ 5 ）： 1056 - 1066 .

TOTH G ， GÁSPÁRI Z ， JURKA J . Microsatellites in different eukaryotic genomes： survery and analysis ［J］. Genome Res ， 2000 ， 10 （ 7 ）： 967 - 981 .

张燕梅，李俊峰，鹿志伟，等 . 剑麻EST-SSR在丝兰麻和中美麻中的通用性分析［J］. 热带作物学报， 2021 ， 42 （ 7 ）： 1824 - 1830 .

曹玲亚，谷聪，孙海峰，等 . 基于SSR标记的党参属部分药用植物的遗传多样性和遗传结构评价［J］. 中国实验方剂学杂志， 2018 ， 24 （ 24 ）： 45 - 52 .

刘新星，陈玉梁，石有太，等 . SSR标记甘肃栽培党参种质资源的遗传多样性分析［J］. 中药材， 2016 ， 39 （ 8 ）： 1742 - 1747 .

赵宇 . 黄瓜线粒体DNA指纹图谱的构建及心腔颜色的遗传研究［D］. 南京：南京农业大学， 2017 .

王崇，王连军，杨新笋，等 . 104个甘薯品种的cpSSR指纹图谱构建及遗传多样性分析［J］. 热带作物学报， 2021 ， 42 （ 6 ）： 1549 - 1556 .

王海阁，许文，张勋，等 . 福建野生金线莲种质资源的遗传多样性分析［J］. 时珍国医国药， 2021 ， 32 （ 2 ）： 343 - 348 .

崔学强，唐璇，黄昌艳，等 . 22种石斛兰遗传多样性分析及DNA指纹图谱构建［J］. 分子植物育种， 2021 ， 19 （ 9 ）： 3005 - 3014 .

王丹丹，王鹏 . EST-SSR构建益母草栽培种指纹图谱及遗传多样性［J］. 辽东学院学报：自然科学版， 2020 ， 27 （ 3 ）： 165 - 170 .

木其尔 . 14种铁线莲属植物DNA条形码分子鉴定及棉团铁线莲指纹图谱研究［D］. 通辽：内蒙古民族大学， 2020 .

许丹芸，张辉菊，李可心，等 . 22种樟科植物DNA条形码分子鉴定［J］. 中国实验方剂学杂志， 2021 ， 27 （ 16 ）： 159 - 166 .

方强强，王燕 . 多基原民族药岩陀DNA条形码鉴定［J］. 中国实验方剂学杂志， 2020 ， 26 （ 17 ）： 142 - 150 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Astragali Radix-Salviae Miltiorrhizae Radix et Rhizoma Ameliorates Myocardial Ischemia-reperfusion Injury in Rats via FUNDC1-dependent Mitophagy

Exploring Mechanism of Neferine in Promoting Vascular Regeneration Against Cerebral Ischemia Based on Mitochondrial MCU Channel

Mechanism of Prevention and Treatment of Myocardial Ischemia-reperfusion Injury by Qi-replenishing and Blood-activating Chinese Medicines Based on Theory of Qi and Blood Interacting in Vessels

Xuefu Zhuyu Capsules Ameliorate Atherosclerosis in Mice by Regulating Sirt3/EPAC1 Signaling Pathway

Mechanism of Anmeidan in Ameliorating Cognitive Impairment in Geriatric Sleep Deprivation Model Based on Cyt C Signaling Pathway on Apoptosis

Related Author

WANG Zhe

WANG Guoliang

WANG Ziyi

HAO Qianying

HE Qingyong

MA Xiaojuan

YIN Huijun

ZHANG Qiman

Related Institution

Wangjing Hospital of China Academy of Chinese Medical Sciences

Beijing University of Chinese Medicine

Xiyuan Hospital， China Academy of Chinese Medical Sciences

Guang'anmen Hospital， China Academy of Chinese Medical Sciences

Beijing City University

AI问答

Postal code：100700
Tel：010-84076882 Email：syfjx_2010@188.com
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 京ICP备11006657号-10 京公网安备11010802024621
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.

⁰

Development and Application of Mitochondrial and Chloroplast Microsatellite Markers for Codonopsis Plants

DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20211419

摘要

Abstract

关键词

Keywords

references