सिस्टैंच की आणविक पहचान में प्रगति

सारांश:Cistanchesहर्बा, चीन में एक दुर्लभ और मूल्यवान औषधीय सामग्री है, जिसका उच्च औषधीय मूल्य और पारिस्थितिक मूल्य है। आणविक जीव विज्ञान तकनीकों की प्रगति के बीच, विभिन्न प्रकार के डीएनए-आधारित आणविक पहचान तकनीकों में धीरे-धीरे सुधार किया गया है और अनुसंधान में प्रमुख प्रगति की गई हैCistanchesहर्बा। यह पत्र डीएनए आधारित आणविक पहचान तकनीकों की समीक्षा करता हैसिस्टंचऔर सीमाओं और आवेदन की संभावनाओं पर चर्चा करता है, जो कि Cistanches Herba की सटीक पहचान और गुणवत्ता मूल्यांकन, संसाधनों के संरक्षण और तर्कसंगत उपयोग और प्रजनन की विविधता के लिए एक संदर्भ के रूप में काम करने की उम्मीद है।

कीवर्ड:सिस्टंच; आणविक पहचान; आणविक मार्कर तकनीक; पहचान और गुणवत्ता; संसाधन संरक्षण

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Cistanche Cistanche Deserticola YC Ma और का सूखा स्केल-लीव्ड मांसल तना हैसिस्टैंच ट्यूबलोसा(शेंक) वाइट, जीनस का एक पौधासिस्टंचसिस्टैंच परिवार में। जियानग्युन, क्यून्युन, सिस्टैंच, और चगंगाओया (मंगोलियाई भाषा) को "रेगिस्तान जिनसेंग" [2] के रूप में जाना जाता है। हाल के वर्षों में, जंगली Cistanche के संसाधन कम होने के कगार पर हैं और घरेलू मांग दिन-ब-दिन बढ़ती जा रही है, बड़ी संख्या में Cistanche के नकली उत्पाद चीनी हर्बल दवाओं के बाजार में आ गए हैं, जिससे बाजार की कीमतों में भारी उतार-चढ़ाव हो रहा है। , और औषधीय सामग्रियों की गुणवत्ता की गारंटी नहीं दी जा सकती है, जो नैदानिक ​​दवाओं की सुरक्षा को गंभीर रूप से खतरे में डालती है। सेक्स [3]। इसलिए, Cistanche संयंत्र जर्मप्लाज्म संसाधनों का संरक्षण, अनुसंधान और तर्कसंगत विकास और उपयोग आसन्न है, और Cistanche संयंत्र जर्मप्लाज्म संसाधनों की सटीक पहचान विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

इतना महत्वपूर्ण। "पीपुल्स रिपब्लिक ऑफ चाइना के फार्माकोपिया" (इसके बाद "चीनी फार्माकोपिया" के रूप में संदर्भित) के 2020 संस्करण में केवल यह रिकॉर्ड किया गया है कि सिस्टैंच डेजर्टिकोला के सूखे पपड़ीदार मांसल तनों का उपयोग वास्तविक दवाओं के रूप में किया जाता है। स्थिति के दृष्टिकोण से, "चीनी फार्माकोपिया" के 2020 संस्करण में रिकॉर्ड किए गए पौधों Cistanche और Cistanche tubehua के अलावा, Cistanche sinensis G. Beck, C. Salsa (CA Mey.) G. Beck, Lanzhou भी हैं। Cistanche C. lanzhouensis ZY झांग, आदि [4], बड़ी संख्या में नकली डोपिंग घटना भी हैं। आणविक जीव विज्ञान प्रौद्योगिकी के विकास और निरंतर सुधार के साथ, आणविक पहचान तकनीक में कम नमूना खपत, उच्च गति और उच्च सटीकता के फायदे हैं, और जानवरों और पौधों की प्रजातियों की पहचान में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। संसाधन खनन अनुसंधान का विकास भी अपेक्षाकृत तेजी से होता है [5]। वर्तमान में, आण्विक पहचान प्रौद्योगिकी द्वारा सिस्टैंच औषधीय सामग्री की पहचान में कुछ प्रगति हुई है। आणविक पहचान [6] के लिए आवश्यक आणविक मार्कर प्रौद्योगिकी के वर्गीकरण के अनुसार, यह पेपर सिस्टैंच डेजर्टिकोला और अन्य पहलुओं की जर्मप्लाज्म पहचान की समीक्षा करता है, और सिस्टैंच डेजर्टिकोला के जर्मप्लाज्म पहचान के अस्तित्व पर चर्चा करता है। समस्याओं का विश्लेषण करें और सिस्टैंच पौधों की नई किस्मों की सुरक्षा, तर्कसंगत उपयोग और खेती के लिए संदर्भ प्रदान करने के उद्देश्य से संबंधित समाधान सामने रखें।

1 Cistanche पौधों की पहचान में DNA बारकोडिंग तकनीक का अनुप्रयोग

1.1 डीएनए बारकोडिंग तकनीक

2003 में, कनाडा में गुएल्फ़ विश्वविद्यालय के प्रोफेसर पॉल हेबर्ट ने जैविक दुनिया में बारकोड तकनीक की शुरुआत की और सबसे पहले "डीएनए बारकोड" [7] की अवधारणा को प्रस्तावित किया। पारंपरिक चीनी दवा और बहु-आधारित कच्चे माल की पहचान के लिए डीएनए बारकोड तकनीक एक प्रभावी तरीका है। संबंधित डीएनए के लिए, उम्मीदवार के टुकड़े सामान्य प्राइमर पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) द्वारा प्रवर्धित किए गए थे, पीसीआर प्रवर्धन उत्पादों को शुद्ध, अनुक्रमित और विश्लेषण किया गया था, लक्ष्य डीएनए बारकोड अनुक्रम की खोज की गई थी, और एक डीएनए बारकोड पहचान प्रणाली का निर्माण किया गया था [8] ]। अंत में, डीएनए बारकोड पहचान एक जैव-आणविक पहचान पद्धति है जो प्रजातियों की पहचान के लिए एक या कुछ अपेक्षाकृत कम, मानक डीएनए अंशों का उपयोग करती है [9]।

हाल के वर्षों में, उच्च-थ्रूपुट अनुक्रमण तकनीक और डीएनए बारकोड पहचान तकनीक के संयोजन के माध्यम से, एक नई तकनीक विकसित की गई है जो एक ही समय में मिश्रित नमूनों में कई प्रजातियों के बारकोड अनुक्रमों का पता लगा सकती है—डीएनए मेटाबारकोड, जिसका मूल सिद्धांत उच्च-थ्रूपुट अनुक्रमण लागू करने के लिए है प्रौद्योगिकी मिश्रित बारकोड के प्रवर्धित अनुक्रम को प्राप्त करती है, और जैव सूचना विज्ञान विश्लेषण [10] के माध्यम से मिश्रित नमूने में प्रजातियों की संरचना की पहचान करती है।

1.2 डीएनए बारकोड अनुक्रमों का चयन

डीएनए बारकोडिंग तकनीक में जिन बारकोड अनुक्रमों का उपयोग किया जा सकता है उनमें माइटोकॉन्ड्रियल कोएंजाइम Ⅰ (सीओ Ⅰ) डीएनए, 12एस आरआरएनए, 16एस आरआरएनए अनुक्रम और जानवरों की प्रजातियों की पहचान के लिए राइबोसोमल 18एस आरडीएनए शामिल हैं [11]; बैक्टीरियल पहचान के लिए राइबोसोमल 16S rDNA [12] ], राइबोसोमल इंटरनल ट्रांसकोडेड स्पेसर (ITS) जीन-विशिष्ट टुकड़े और कवक पहचान के लिए CO I अनुक्रम [13]; पौधों में माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम की धीमी विकास दर के कारण, बारकोड के टुकड़े मुख्य रूप से क्लोरोप्लास्ट जीनोम पर चुने जाते हैं। प्रस्तावित जीन के टुकड़े में मुख्य रूप से rpoB, rpoC1, matK, rbcL, और UPA शामिल हैं, और गैर-कोडिंग क्षेत्र के टुकड़े में atpF-atpH शामिल हैं। ट्रनएच-पीएसबीए, पीएसबीके-पीएसबीआई और

केंद्रीकृत जीन ITS [14]। 2006 में, चेन शिलिन के अनुसंधान समूह ने 6,600 से अधिक पौधों के नमूनों पर ITS2 की भेदभाव क्षमता का परीक्षण किया, और पाया कि प्रजातियों के स्तर पर ITS2 की पहचान दक्षता 92.7 प्रतिशत जितनी अधिक थी, यह दर्शाता है कि ITS2 अनुक्रम मानक डीएनए बारकोड की पहचान कर सकता है। औषधीय पौधे और निकट संबंधी प्रजातियां। ITS2 का उपयोग औषधीय पौधों [15] के लिए एक नए प्रकार के सार्वभौमिक डीएनए बारकोड के रूप में किया गया था, और अंतरराष्ट्रीय सहकर्मी विशेषज्ञों [16] द्वारा मान्यता प्राप्त थी।

2013 में, राष्ट्रीय फार्माकोपिया समिति ने "चीनी फार्माकोपिया" के पूरक संस्करण में चीनी औषधीय सामग्री के लिए डीएनए बारकोड की आणविक पहचान के लिए दिशानिर्देशों को शामिल करने पर चर्चा की और उसे मंजूरी दी। ITS2 पौधों की औषधीय सामग्री [17] के लिए कोर डीएनए बारकोड पहचान प्रणाली है।

वर्तमान में, कई विद्वानों ने सिस्टैंच पौधों पर आणविक पहचान अनुसंधान किया है। चेन शिलिन एट अल के शोध के अनुसार। [18], ITS2 औषधीय पौधों की पहचान के लिए एक मानक बारकोड अनुक्रम के रूप में उपयुक्त है। Sun Zhiying et al [19] ने पाया कि ITS2 अनुक्रम का उपयोग डीएनए बारकोड में चीनी हर्बल दवा सिस्टैंच डेजर्टिकोला और इसके नकली उत्पादों की प्रभावी पहचान के लिए आधार के रूप में किया जा सकता है। वैंग शियाओयूए एट अल[20] ने सिनोमोरियम, सिस्टैन्चे, लिडांग और सिस्टैंच के 4 सामान्य अस्पष्ट उत्पादों की पहचान करने के लिए ITS2 बारकोड का उपयोग किया, और सिस्टैंच के अस्पष्ट उत्पादों के "आणविक पहचान पत्र" को सफलतापूर्वक स्थापित किया। ITS2 अनुक्रमों के माध्यम से औषधीय पौधों की पहचान करने की विधि अपेक्षाकृत परिपक्व है, और इसमें तेजी, सटीकता और दक्षता के फायदे हैं। इसलिए, ITS2 अनुक्रम का उपयोग Cistanche पौधों की पहचान करने के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला तरीका बन गया है।

1.3 डीएनए बारकोडिंग का कार्यप्रवाह

डीएनए बारकोडिंग का कार्यप्रवाह आण्विक फिलोजेनेटिक अनुसंधान के संचालन के समान है, और मुख्य चरण चित्र 1 में दिखाए गए हैं। गु शियुयान [21] ने ITS का आधार अनुक्रम प्राप्त किया और प्रजातियों के बीच के अंतर का विश्लेषण किया, और पाया कि सिस्टैंच निकट से संबंधित है Cistanche खारा के लिए, और Lanzhou में Cistanche, Cistanche से निकटता से संबंधित है, जो Cistanche के नए दवा स्रोतों के विकास के लिए एक आधार भी प्रदान करता है। आधार। ली झेनहुआ ​​एट अल [22] ने सिनोमोरियम, सिस्टैंच और हुआंगहुआ लिडांग पर डीएनए आणविक पहचान अनुसंधान किया, और साइट-विशिष्ट पीसीआर द्वारा सिस्टेन्च और नकली सिनोमोरियम, सिस्टैंच और हुआंगहुआलिडांग की तेजी से और सटीक पहचान का एहसास किया।

संक्षेप में, डीएनए बारकोड का उपयोग करके पौधों की प्रजातियों की पहचान करने की एक अपेक्षाकृत पूर्ण प्रक्रिया पहले से ही मौजूद है। डीएनए अनुक्रमों का विश्लेषण करके और संबंधित डेटाबेस की स्थापना करके सिस्टैंच पौधों की पहचान करना भविष्य में सिस्टैंच पौधों की पहचान और वर्गीकरण के लिए अधिक आधार प्रदान कर सकता है।

1.4 डीएनए बारकोडिंग का डेटा विश्लेषण

प्राप्त डेटा का प्रसंस्करण और विश्लेषण एक बहुत ही महत्वपूर्ण कार्य है [18]। अनुक्रमण पूरा होने के बाद, निम्न-गुणवत्ता वाले अनुक्रमों और प्राइमर क्षेत्रों को निकालने के लिए अनुक्रम तुलना और मैन्युअल सुधार किया जाता है। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले सॉफ्टवेयर में क्रोमास, सीईएक्सप्रेस[23] आदि शामिल हैं; अंतिम अनुक्रम का आनुवंशिक दूरी विश्लेषण आमतौर पर MEGA सॉफ़्टवेयर [24] द्वारा विभिन्न पौधों की प्रजातियों के नमूनों के बीच आनुवंशिक दूरी का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है, और K2P मॉडल [25-26] का उपयोग प्रजातियों के बीच अंतर-विशिष्ट दूरी की गणना के लिए किया जाता है। ; फिर iTol ऑनलाइन वेबसाइट [27] का उपयोग करते हुए डेवलपमेंटल ट्री (https://itol.embl.de/) को बेहतर बनाने और सुशोभित करने के लिए नेबर-जॉइनिंग (NJ) फाइलोजेनी ट्री का निर्माण करें, और प्रत्येक शाखा की समर्थन दर की जाँच करें बूटस्ट्रैप (1000 दोहराव)।

ब्लास्ट विधि ब्लास्ट पर आधारित एक खोज एल्गोरिथ्म है। जेनबैंक डेटाबेस (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/) पर प्रजातियों की पहचान के लिए एक संदर्भ अनुक्रम डेटाबेस स्थापित करना या डाउनलोड करना आवश्यक है ताकि बाद में जीन के टुकड़ों और प्रजातियों की पहचान के कार्य का विश्लेषण किया जा सके [28]। जू डेन्युन एट अल [29] ने लौरेसी पौधों की 22 प्रजातियों की पहचान करने के लिए डीएनए बारकोड यूनिवर्सल प्राइमरों के 3 जोड़े का इस्तेमाल किया, और पौधों की 20 प्रजातियों की सफलतापूर्वक पहचान की। एडोल्फ़ो एट अल [30] ने ITS2 और matK बारकोड का उपयोग करके प्यूरेरिया पौधों की 3 प्रजातियों की सफलतापूर्वक पहचान की। उपरोक्त अध्ययनों से पता चलता है कि औषधीय पौधों के डीएनए अनुक्रम प्राप्त करने और उनका विश्लेषण करने से पौधों की प्रजातियों की जल्दी और कुशलता से पहचान की जा सकती है।

2 Cistanche पौधों की पहचान में अन्य आणविक मार्कर तकनीकों का अनुप्रयोग

जीवों के लिए, आणविक स्तर से ऊपर के उनके गुण अंततः आणविक लक्षणों द्वारा निर्धारित होते हैं। रूपात्मक विश्लेषण [31] और गुणसूत्र विश्लेषण [32] की तुलना में, आणविक मार्कर जैविक आनुवंशिक विविधता का असली चेहरा प्रकट कर सकते हैं। सरवत और अन्य [33] ने प्रवर्धित खंड लंबाई बहुरूपता (एएफएलपी), चुनिंदा रूप से प्रवर्धित बहुरूपी माइक्रोसैटेलाइट लोकस प्रौद्योगिकी (एसएएमपीएल), दोहराव के सरल अंतर्संबंध प्रवर्धन (आईएसएसआर), यादृच्छिक प्रवर्धित बहुरूपी डीएनए (आरएपीडी) और अन्य आणविक मार्कर तकनीकों का उपयोग किया और आनुवंशिक विविधता का पता लगाया। ट्रिब्युलस टेरेस्ट्रिस के नमूने भारत में विभिन्न स्थानों से एकत्र किए गए, और परिणामों से पता चला कि ये चार आणविक मार्कर तकनीकें प्रत्येक भौगोलिक क्षेत्र के लिए अद्वितीय डीएनए फिंगरप्रिंट प्राप्त कर सकती हैं। इंटरनेशनल यूनियन फॉर द प्रोटेक्शन ऑफ प्लांट वैराइटी राइट्स (UPOV) भी फसल किस्मों [34] के DUS (डिस्टिंक्टनेस एकरूपता और स्थिरता) परीक्षण के लिए एक सहायक साधन के रूप में डीएनए आणविक मार्कर पहचान का उपयोग करता है। वर्तमान में, एएफएलपी, आरएपीडी, और आईएसएसआर जैसी आणविक मार्कर प्रौद्योगिकियां अपेक्षाकृत परिपक्व हैं और व्यापक रूप से सिस्टैंच पौधों (तालिका 1) की पहचान में उपयोग की जाती हैं।

सहारा:

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