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DNA barcoding in herbal medicine: Retrospective and prospective

Journal of Pharmaceutical Analysis 2023年第5期13卷 431-441页

作者： Shilin Chen xianmei yin Jianping Han Wei Sun Hui Yao Jingyuan Song Xiwen Li Institute of Herbgenomics Chengdu University of Traditional Chinese MedicineChengdu611137China Key Laboratoryof Beijing for Identification and Safety Evaluation of Chinese Medicine Instituteof Chinese Materia MedicaChina Academyof Chinese Medical SciencesBeijing100700China State Key Laboratory of Southwestern Chinese Medicine Resources Chengdu University of Traditional Chinese MedicineChengdu611137China Institute of Medicinal Plant Development Chinese Academy of Medical Sciences&Peking Union Medical CollegeBeijing100193China

DNA barcoding has been widely used for herb identification in recent decades,enabling safety and innovation in the field of herbal medicine.In this article,we summarize recent progress in DNA bar-coding for herbal medicine to provide ideas for the further development and application of this tech-nology.Most importantly,the standard DNA barcode has been extended in two ways.First,while conventional DNA barcodes have been widely promoted for their versatility in the identification of fresh or well-preserved samples,super-barcodes based on plastid genomes have rapidly developed and have shown advantages in species identification at low taxonomic levels.Second,mini-barcodes are attractive because they perform better in cases of degraded DNA from herbal materials.In addition,some mo-lecular techniques,such as high-throughput sequencing and isothermal amplification,are combined with DNA barcodes for species identification,which has expanded the applications of herb identification based on DNA barcoding and brought about the post-DNA-barcoding era.Furthermore,standard and high-species coverage DNA barcode reference libraries have been constructed to provide reference se-quences for species identification,which increases the accuracy and credibility of species discrimination based on DNA barcodes.In summary,DNA barcoding should play a key role in the quality control of traditional herbal medicine and in the international herb trade.

关键词： Herbal identification Super-barcode Mini-barcode Meta-barcoding Cutting-edgebarcoding

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基于HPLC指纹图谱及化学模式识别对比研究曲花紫堇及同属药材

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中草药 2024年第5期55卷 1709-1716页

作者：李惠敏李凤超高必兴郭佳晨张艺蒋桂华尹显梅成都中医药大学药学院西南特色中药资源国家重点实验室中药材标准化教育部重点实验室四川成都611137 成都中医药大学民族医药学院四川成都611137 四川省药品检验研究院/国家药品监督管理局中成药质量评价重点实验室四川成都611731

目的建立曲花紫堇Corydalis curviflora的HPLC指纹图谱,并通过所建立的指纹图谱方法对紫堇属其他14种药材进行对比研究。方法HPLC-DAD指纹图谱条件:Agilent ZORBAX Extend C_(18)(250 mm×4.6 mm,5μm);流动相为甲醇-0.2%磷酸水溶液,梯... 详细信息

目的建立曲花紫堇Corydalis curviflora的HPLC指纹图谱,并通过所建立的指纹图谱方法对紫堇属其他14种药材进行对比研究。方法HPLC-DAD指纹图谱条件:Agilent ZORBAX Extend C_(18)(250 mm×4.6 mm,5μm);流动相为甲醇-0.2%磷酸水溶液,梯度洗脱;体积流量1.0 mL/min;检测波长289 nm;柱温30℃。结合聚类分析(combine cluster analysis,HCA)、主成分分析(principal component analysis,PCA)及正交偏最小二乘法-判别分析(orthogonal partial least square discriminant analysis,OPLS-DA)区分与其极易混淆的暗绿紫堇。结果首次建立了曲花紫堇HPLC指纹图谱,相似度为0.853~0.996,标定18个共有峰,通过对照品比对指认出新绿原酸、绿原酸、原阿片碱、紫堇灵、乙酰紫堇灵、芦丁、紫云英苷、烟花苷、槲皮素、山柰酚10个共有峰;14种同属药材与曲花紫堇对照指纹图谱相似度在0.078~0.686。通过化学模式识别可区分曲花紫堇和暗绿紫堇,二者有6个差异性标志物。结论建立的指纹图谱方法合理、准确,结合化学计量学方法,能有效地鉴别曲花紫堇及同属药材,寻找不同紫堇质量差异成分,为紫堇属不同药材的质量控制和品质评价提供科学依据和参考。

关键词：曲花紫堇 HPLC指纹图谱暗绿紫堇紫堇属新绿原酸绿原酸原阿片碱紫堇灵乙酰紫堇灵芦丁紫云英苷烟花苷槲皮素山柰酚化学模式识别

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Genomic,transcriptomic,and epigenomic analysis of a medicinal snake,Bungarus multicinctus,to provides insights into the origin of Elapidae neurotoxins

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Acta Pharmaceutica Sinica B 2023年第5期13卷 2234-2249页

作者： Jiang Xu Shuai Guo xianmei yin Mingqian Li He Su Xuejiao Liao Qiushi Li Liang Le Shiyu Chen Baosheng Liao Haoyu Hu Juan Lei yingjie Zhu Xiaohui Qiu Lu Luo Jun Chen Ruiyang Cheng Zhenzhan Chang Han Zhang Nicholas Chieh Wu Yiming Guo Dianyun Hou Jin Pei Jihai Gao Yan Hua Zhihai Huang Shilin Chen Institute of Herbgenomics State Key Laboratory of Southwest Chinese Medicine ResourcesPharmacy CollegeChengdu University of Traditional Chinese MedicineChengdu 611137China Institute of Chinese Materia Medica China Academy of Chinese Medical SciencesBeijing 100700China Key Laboratory of Cancer Prevention and Therapy Combining Traditional Chinese and Western Medicine of Zhejiang Province Zhejiang Academy of Traditional Chinese MedicineTongde Hospital of Zhejiang ProvinceHangzhou 310012China Guangdong Provincial Hospital of Chinese Medicine(the Second Clinical Medical College of Guangzhou University of Chinese Medicine Guangdong Provincial Hospital of Traditional Chinese Medicine)Guangzhou 510006China Pharmacy College Shandong University of Traditional Chinese MedicineJinan 250355China Department of Pathology Memorial Sloan Kettering Cancer CenterNew YorkNY 10065USA Beijing Engineering Research Center of Pediatric Surgery Engineering and Transformation CenterBeijing Children's HospitalNational Center for Children's HealthCapital Medical UniversityBeijing 100045China School of Basic Medical Sciences Peking UniversityBeijing 100191China School of Chinese Materia Medica Tianjin University of Traditional Chinese MedicineTianjin 300193China School of Life and Environmental Sciences the University of SydneyNSW2006Australia University of Pittsburgh Kenneth P.Dietrich School of Arts and SciencesPittsburghPA 15260USA Agricultural College Henan University of Science and TechnologyLuoyang 471000China Guangdong Provincial Key Laboratory of Silviculture Protection and UtilizationGuangdong Academy of ForestryGuangzhou 510520China

The many-banded krait,Bungarus multicinctus,has been recorded as the animal resource of JinQianBaiHuaShe in the Chinese Pharmacopoeia.Characterization of its venoms classified chief phyla of modern animal neurotoxins.However,the evolutionary origin and diversification of its neurotoxins as well as biosynthesis of its active compounds remain largely unknown due to the lack of its high-quality genome.Here,we present the 1.58 Gbp genome of B.multicinctus assembled into 18 chromosomes with contig/scaffold N50 of 7.53 Mbp/149.8 Mbp.Major bungarotoxin-coding genes were clustered within genome by family and found to be associated with ancient local duplications.The truncation of glycosylphosphatidylinositol anchor in the 3'-terminal of a LY6E paralog released modern three-finger toxins(3FTxs)from membrane tethering before the Colubroidea divergence.Subsequent expansion and mutations diversified and recruited these 3FTxs.After the cobra/krait divergence,the modern unit-B ofβ-bungarotoxin emerged with an extra cysteine residue.A subsequent point substitution in unit-A enabled theβ-bungarotoxin covalent linkage.The B.multicinctus gene expression,chromatin topological organization,and histone modification characteristics were featured by transcriptome,proteome,chromatin conformation capture sequencing,and ChIP-seq.The results highlighted that venom production was under a sophisticated regulation.Our findings provide new insights into snake neurotoxin research,meanwhile will facilitate antivenom development,toxin-driven drug discovery and the quality control of JinQianBaiHuaShe.

关键词： Medicinal snake Neurotoxin origin Antivenoms Gene regulation Chromatin

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Whole-genome and genome-wide association studies improve key agricultural traits of safflower for industrial and medicinal use

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Horticulture Research 2023年第11期10卷 59-70页

作者： Jiang Chen Shuai Guo Xueli Hu Rui Wang Donghai Jia Qiang Li xianmei yin Xuejiao Liao Zunhong Hu Peiqi Wang Chaoxiang Ren Shuai Dong Chao Chen Shilin Chen Jiang Xu Jin Pei State Key Laboratory of Southwestern Chinese Medicine Resources College of PharmacyChengdu University of Traditional Chinese MedicineChengdu 611137China Institute of Chinese Materia Medica China Academy of Chinese Medical SciencesBeijing 100700China Industrial Crops Research Institute Yunnan Academy of Agricultural SciencesKunming 650205China Institute of Economic Crops Xinjiang Academy of Agricultural SciencesUrumchi 830091China

Safflower(Carthamus tinctorius)is widely cultivated around the world for its seeds and flowers.The presence of linoleic acid(LA)in its seeds and hydroxysafflor yellow A(HSYA)in its flowers are the crucial traits that enable safflower to be used for industrial and medicinal purposes.Understanding the genetic control of these traits is essential for optimizing the quality of safflower and its breeding.To further this research,we present a chromosome-scale assembly of the genome of the safflower variety‘Chuanhonghua 1’,which was achieved using an integrated strategy combining Illumina,Oxford Nanopore,and Hi-C sequencing.We obtained a 1.17-Gb assembly with a contig N50 of 1.08 Mb,and all assembled sequences were assigned to 12 pseudochromosomes.Safflower’s evolution involved the core eudicotγ-triplication event and a whole-genome duplication event,which led to large-scale genomic rearrangements.Extensive genomic shuffling has occurred since the divergence of the ancestor of dicotyledons.We conducted metabolite and transcriptome profiles with time-and part-dependent changes and screened candidate genes that significantly contribute to seed lipid biosynthesis.We also analyzed key gene families that participate in LA and HSYA biosynthesis.Additionally,we re-sequenced 220 safflower lines and carried out a genome-wide association study using high-quality SNP data for eight agronomic traits.We identified SNPs related to important traits in safflower.Besides,the candidate gene HH_034464(CtCGT1)was shown to be involved in the biosynthesis of HSYA.Overall,we provide a high-quality reference genome and elucidate the genetic basis of LA and HSYA biosynthesis in safflower.This vast amount of data will benefit further research for functional gene mining and breeding in safflower.

关键词： flowers Whole breeding

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基于全谱非靶向代谢组学技术的川芎不同部位代谢物深度解析

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核农学报 2024年第2期38卷 243-255页

作者：李若诗丁海燕杜华黄凤连艳刘晓芬蒋桂华尹显梅成都中医药大学药学院西南特色中药资源国家重点实验室四川成都611137 成都中医药大学本草基因组学研究院四川成都611137 重庆市中医院重庆400021 成都中医药大学民族医药学院四川成都611137

为了深度解析川芎中不同部位代谢物特征,本研究采用高效液相色谱法(HPLC)对川芎的根茎、茎、叶中的活性成分进行含量测定,并整合超高效液相色谱-质谱联用仪(UPLC-MS)和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)的全谱非靶向代谢组学技术,对川芎的根... 详细信息

为了深度解析川芎中不同部位代谢物特征,本研究采用高效液相色谱法(HPLC)对川芎的根茎、茎、叶中的活性成分进行含量测定,并整合超高效液相色谱-质谱联用仪(UPLC-MS)和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)的全谱非靶向代谢组学技术,对川芎的根茎、茎和叶的挥发性成分、非挥发性成分进行全面的定性和定量分析。结果表明,川芎根茎中活性成分含量高于茎、叶。川芎的全谱非靶向代谢组学共检出2891个代谢物,总丰度为茎>叶>根茎,各部位化学成分种类相同、含量差异较大,包括氨基酸及其衍生物、萜类、酚酸类等32类化合物。其中LC-MS检出1726个代谢物,GC-MS检出1216个代谢物,两个平台共同检出51个代谢物。对川芎不同部位的差异代谢物进行分析,根茎与茎、根茎与叶、茎与叶中筛选到差异代谢物1683、2054和1844个,差异代谢物总丰度为根茎≈茎>叶。根茎中显著富集含氮化合物、酚类、其他类(糖类、内酯类),茎中的醇、胺类、醚类高度富集,叶中的萜类、酮类、黄酮类高度富集。川芎中大多数活性成分如川芎嗪、阿魏酸、藁本内酯等,呈现根茎>茎>叶的趋势,但茎和叶中也含有含量较高的阿魏酸、欧当归内酯A等重要活性成分,具有较高利用价值。通过KEGG富集分析结果推测差异代谢物可能与次生代谢产物的生物合成等途径相关。本研究深度解析了川芎不同部位的成分积累规律,为川芎资源的合理利用提供了科学依据。

关键词：川芎化学成分 UPLC-MS GC-MS 全谱非靶向代谢组学

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基于ITS2和psbA-trnH条形码的藏党参的分子鉴定

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中国实验方剂学杂志 2022年第13期28卷 173-180页

作者：李凤超李惠敏尹显梅高必兴连艳蒋桂华成都中医药大学药学院西南特色中药资源国家重点实验室中药材标准化重点实验室成都611137 四川省药品检验研究院国家药品监督管理局中成药质量评价重点实验室成都611731 成都中医药大学民族医药学院成都611137

目的:应用内转录间隔区(ITS)2及psbA-trnH条形码技术,对藏党参各物种之间进行分子生物学鉴定。方法:通过提取4个物种(灰毛党参Codonopsis canescens、脉花党参C.foetens subsp.nervosa、党参C.pilosula、长花党参C.thalictrifolia var.mollis)28份藏党参样品的基因组DNA,扩增ITS2及psbA-trnH序列并测序,并结合GenBank下载藏党参相关序列81条,包括15个物种,采用MEGA 6.0软件进行比对、变异位点分析、计算GC含量及种内和种间遗传距离,最大似然法(ML)、邻接法(NJ)、非加权组平均法(UPGMA)3种方法进行系统发育树的构建。结果:根据变异位点能将灰毛党参C.canescens、党参(党参C.pilosula、川党参C.pilosula subsp.tangshen及素花党参C.pilosula var.modesta)、西藏党参C.bhutanica、新疆党参C.clematidea、羊乳C.lanceolata、球花党参C.subglobosa及臭党参C.foetens区分;在系统发育树中,ITS2序列以ML法的聚类效果最佳,psbA-trnH序列以UPGMA法的聚类效果最佳,能对12个物种进行有效聚类区分。结论:ITS2及psbA-trnH条形码对单基原物种的鉴定率较高,但对变种与原变种间的鉴定仍存在一定局限性,这为后续藏党参物种之间的亲缘关系鉴定和临床应用等提供参考。

关键词：党参 DNA条形码内转录间隔区(ITS)2序列 psbA-trnH序列分子鉴定

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基于PacBio测序的对叶百部叶绿体基因组结构及系统发育分析

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中国实验方剂学杂志 2023年第14期29卷 123-132页

作者：连艳黄凤朱文涛刘晓芬吴昊蒋桂华尹显梅成都中医药大学药学院/西南特色中药资源国家重点实验室中药材标准化重点实验室成都611137 四川省中医药科学院成都610041

目的:获得对叶百部Stemona tuberosa高质量叶绿体基因组信息,明确其结构、序列特征,同时确定对叶百部的系统发育地位。方法:采用Illumina NovaSeq 6000和PacBio RSⅡ平台对对叶百部分别进行建库测序,利用生物信息软件将2个测序平台的数... 详细信息

目的:获得对叶百部Stemona tuberosa高质量叶绿体基因组信息,明确其结构、序列特征,同时确定对叶百部的系统发育地位。方法:采用Illumina NovaSeq 6000和PacBio RSⅡ平台对对叶百部分别进行建库测序,利用生物信息软件将2个测序平台的数据进行混合组装和碱基校正,最终获得高质量叶绿体基因组,随后对其序列特征、重复序列、基因多样性和系统发育进行分析。结果:对叶百部叶绿体基因组大小为154379 bp,叶绿体基因组结构为典型环状四段式,1对27074 bp的反向重复区(IR),1个大小为17924 bp的小单拷贝区(SSC)和1个82307 bp的大单拷贝区(LSC),平均鸟嘌呤和肥嘧啶所占的比率(GC)含量为37.86%;共注释得到121个基因,包括30个tRNA基因,4个rRNA基因和87蛋白编码基因,其中6个tRNA基因和12个蛋白质编码基因中存在内含子;对叶百部叶绿体基因组中共发现49个长重复序列和59个单核苷酸简单重复序列(SSR);4个百部属的叶绿体基因组比较分析表明ycf1和ndhF基因具有高度多样性;基于叶绿体基因组构建的系统发育树与对叶百部目前的分类地位一致。结论:成功组装了对叶百部叶绿体高质量基因组,获得了包括对叶百部在内的4种百部属植物叶绿体基因组的结构及序列特征信息,为百部属药用植物的鉴定、进化和系统发育研究奠定基础。

关键词：对叶百部叶绿体基因组 PacBio测序系统发育

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西畴重楼生物学特征补述及其系统位置

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广西植物 2018年第5期38卷 602-607页

作者：饶文霞张开元尹显梅薛丹张浩尹鸿翔成都中医药大学药学院成都611137 四川大学华西药学院成都610041 成都中医药大学民族医药学院成都611137

西畴重楼(Paris cronquistii var.xichouensis)为云南省特有物种,野外调查发现了广西(田林、那坡)的省级新分布,针对该新分布居群,观测并描述西畴重楼植物形态学特征,记录物候学特征,野外观测其地理分布特征,综上对其生物学特性进行补述... 详细信息

西畴重楼(Paris cronquistii var.xichouensis)为云南省特有物种,野外调查发现了广西(田林、那坡)的省级新分布,针对该新分布居群,观测并描述西畴重楼植物形态学特征,记录物候学特征,野外观测其地理分布特征,综上对其生物学特性进行补述,并结合前人基于细胞核ITS、叶绿体psbA-trnH和trnL-trnF等序列的分子系统学研究结果探讨其系统关系。结果表明:西畴重楼叶背面无紫色斑块,花瓣较宽而显著区别于凌云重楼(P.cromquistii var.cromquistii),但西畴重楼部分植株沿叶脉有紫色斑纹,表明与凌云重楼存在形态过渡,二者雄蕊数量均以3轮为主,而且变化范围一致;西畴重楼的物候期与同域分布的凌云重楼相近,同南重楼(P.vietnamensis)差异显著;西畴重楼多条序列的分子系统学研究显示西畴重楼和凌云重楼始终聚为一支,证实二者高度的亲缘关系。该研究结果完善了西畴重楼的生物学特性描述,首次报道了西畴重楼与凌云重楼形态特征存在过渡类型,物候学特征较一致,地理分布中心重叠,分子系统学位置相邻,仍支持李恒系统将西畴重楼作为凌云重楼的一变种。

关键词：西畴重楼形态学物候学新记录系统位置

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四川重楼属植物2新记录变种

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西北植物学报 2016年第11期36卷 2346-2348页

作者：张开元饶文霞尹显梅尹鸿翔薛丹张浩成都中医药大学药学院成都611137 成都中医药大学民族医药学院成都611137 四川大学华西药学院成都610041

报道了四川重楼属植物2新分布变种,分别是宽瓣球药隔重楼(Paris fargesii var.latipetala H.Li et V.G.Soukup)和红果五指莲(Paris axialis H.Li var.rubra H.H.Zhou,K.Y.Wu et R.Tao)。其中红果五指莲为贵州特有类群,且为孤点分布。四... 详细信息

关键词：重楼属新记录四川省

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灰色关联度法分析产地扩散对木香道地性的影响

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华西药学杂志 2016年第3期31卷 278-280页

作者：薛倩倩尹显梅张开元尹鸿翔成都中医药大学药学院四川成都611137 成都中医药大学民族医药学院四川成都611137

目的评价产地扩散后木香药材的道地性。方法测定不同产地木香药材中浸出物、挥发油、木香烃内酯和去氢木香内酯的的含量,采用灰色关联度法、以定义的相对关联度为测度,构建质量评价模型,并分析其道地性。结果建立了木香药材的质量评价... 详细信息

目的评价产地扩散后木香药材的道地性。方法测定不同产地木香药材中浸出物、挥发油、木香烃内酯和去氢木香内酯的的含量,采用灰色关联度法、以定义的相对关联度为测度,构建质量评价模型,并分析其道地性。结果建立了木香药材的质量评价模型。结论所建模型可用于木香药材的质量评价;产地扩散对药材的道地性有明显的影响。

关键词：木香灰色关联度法多指标产地扩散质量评价模型道地性

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