基于DNA条形码的冬虫夏草鉴别及产地溯源研究

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冬虫夏草(Ophiocordyceps sinensis)是青藏高原及其周边高海拔地区分布的一种珍稀食药用菌。自冬虫夏草正式命名以来,一些近缘物种先后描述发表。这些物种有的在外观上与冬虫夏草很难区分,在产区经常当作冬虫夏草售卖。而且,基于DNA序列的研究表明,还有一些在冬虫夏草产区被描述发表的物种可能是冬虫夏草的同物异名,由于缺乏对模式标本的研究,目前Index Fungorum仍将这些名称作为单独的物种处理。这些分类学问题导致冬虫夏草物种概念存在争议,市场上出现大量的伪品,消费者很难区分,也很难维权。此外,不同产地的冬虫夏草内外品质存在差异,因此价格也相差较大,一般认为西藏那曲和青海玉树等地的冬虫夏草品质普遍较好,价格较高。但是目前还没有一种可靠的、易于操作、快速准确的产地溯源方法可用于区分不同产地的冬虫夏草。通过对冬虫夏草及其近源种老君山线虫草(O.laojunshanensis)、兰坪线虫草(O.lanpingensis)和峨眉线虫草(O.emeiensis),以及同物异名阔孢线虫草(O.crassispora)、康定线虫草(O.kangdingensis)、多轴线虫草(O.multiaxialis)、尼泊尔线虫草(O.nepalensis)和甘肃线虫草(O.gansuensis)进行系统的分子生物学研究,澄清物种概念并建立可靠的分子鉴定体系。野外采集获得了可供研究的冬虫夏草和4个近缘物种的标本材料,野外采集的标本采用CTAB法进行DNA提取,扩增ITS片段。4个同物异名的实验材料来自中国科学院昆明植物研究所隐花植物标本馆的原始材料,这些借阅的标本材料采用Chelex-100法进行DNA提取,扩增ITS片段。最后共获得56条ITS序列,包含阔孢线虫草1条、峨眉线虫草2条(其中1条为GenBank下载序列)、康定线虫草2条、兰坪线虫草5条、老君山线虫草8条、多轴线虫草1条、尼泊尔线虫草1条(GenBank下载序列)、冬虫夏草24条、西藏林芝地区采集的疑似新种7条、西藏陈塘镇采集的疑似新种5条。这些序列经过软件和手动调整处理后,加上比对时的引入空格最终长度为582 bp。以峨眉线虫草作为外群,采用最大似然法(Maximum Likelihood,ML)和贝叶斯法(Bayesian Inference,BI)构建系统发育树。ITS系统发育分析表明:峨眉线虫草、兰坪线虫草、老君山线虫草均形成独立的分支,与冬虫夏草可以明显区分,而阔孢线虫草、康定线虫草、多轴线虫草、尼泊尔线虫草和冬虫夏草聚在一个分支,是冬虫夏草的同物异名。另外,研究还发现采自西藏林芝地区和日喀则定结县陈塘镇的两个跟冬虫夏草近似的物种,在系统发育分析中形成单独的分支,可能为新种,还需要进一步研究。DNA条形码(DNA barcoding)广泛应用于动植物和真菌的物种鉴别,本研究尝试结合使用真菌标准条形码ITS片段以及昆虫的标准条形码CO1片段相结合的方法,通过单倍型分析,在大量取样的基础上实现冬虫夏草的产地溯源。本研究使用215份天然冬虫夏草样品,这些样品产自青藏高原地区的75个县:包括西藏43个县、青海14个县、四川省13个县,甘肃3个县和云南2个县,覆盖了冬虫夏草的主要产区。对215份冬虫夏草标本进行DNA提取、ITS和CO1扩增,以单个碱基差异为一个单倍型的原则进行单倍型分析,再将单倍型进行组合发现:冬虫夏草的ITS序列可划分为24个单倍型,CO1可划分为78个单倍型,两者结合可得到99个单倍型,也即区分99个冬虫夏草产地,基本满足冬虫夏草产地溯源的需求。本研究构建的冬虫夏草产地溯源体系,操作简单快速、结果准确,有一定的应用价值。
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