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中医药（traditional Chinese medicine,TCM）是我国传统文化不可或缺的组成部分,在我国的医疗保健体系中发挥着重要作用。在新型冠状病毒肺炎（corona virus disease 2019,COVID-19）的临床治疗和防控中,中医药贡献了重要力量,进一步提升了其在世界上的影响力。然而,中药混淆掺伪现象和质量问题时有发生,不仅影响到临床用药的安全性和有效性,也削弱了消费者对中医药的信任度。近年来,DNA条形码（DNA barcoding）作为一种新兴的分子鉴定技术,在中药真伪鉴定中得到了广泛应用。随着测序技术的不断发展和科学研究的不断深入,DNA迷你条形码（DNA mini-barcode）、超级条形码（super barcode/ultrabarcoding）和 DNA 宏条形码（DNA metabarcoding）等新概念的提出进一步拓宽了 DNA条形码技术的应用,不仅为监测中药材加工品的真伪和质量提供了有力保障,也为复杂类群的系统进化分析及中药污染微生物多样性研究提供了新的思路和方法。本研究以DNA条形码技术为核心,对其在中草药真伪鉴定、分子系统学和污染真菌多样性分析中的应用进行了研究。主要研究内容及结论如下:1.应用ITS2条形码鉴别鹅绒藤属（Cynanchum）药用物种。基于特定遗传差异、BLAST1、邻接（neighbor-joining,NJ）树、最大似然（maximum-likelihood,ML）树和单核苷酸多态性（single-nucleotide polymorphism,SNP）等方法评估ITS2条形码对17种鹅绒藤属药用植物的鉴定能力。结果表明,鹅绒藤属物种的种内遗传差异小于种间遗传差异。BLAST1和最近距离法（nearestdistance）分析表明ITS2在种水平的鉴定效率为90.8%和87.4%。NJ树和ML树也证实了 ITS2对鹅绒藤属物种鉴别的适用性。同时,发现一个稳定的SNP位点可将徐长卿C.paniculatum和白薇C.atratum进行准确区分。此外,收集鹅绒藤属3种常用中药商品药材64份,并评估了 ITS2条形码对其进行真伪鉴定的能力。结果表明中药材白薇存在潜在的安全问题,检测的11个样品都是混伪品。ITS2条形码可有效鉴别鹅绒藤属药用物种,大大提高了该属药材的鉴定效率和准确性。2.应用DNA迷你条形码技术开发中药麦冬的“分子身份证”（nucleotide signature）,调查市售麦冬药材及其中成药的真伪。基于沿阶草属Ophiopogon和山麦冬属Liriope 39个物种和4个变种的255条ITS2序列开发麦冬“分子身份证”,发现一段麦冬所特有的69bp短片段可有效区分麦冬与其他物种。基于该“分子身份证”对17份麦冬商品药材和8批含麦冬的中成药进行真伪调查。结果表明17份麦冬商品药材中有2份鉴定为混伪品山麦冬,在8批中成药中没有发现掺假成分。本研究新开发的“分子身份证”可有效鉴定麦冬药材及其中成药,有助于中草药市场加工产品的真伪鉴定、质量控制和监督。3.以叶绿体基因组作为超级条形码,对淫羊藿属（Epimedium）的分子系统发育和进化进行研究。基于淫羊藿属32个物种的45条叶绿体基因组序列进行分子系统发育分析、属下分类评估、分歧时间估计和祖先状态推断。结果表明淫羊藿属叶绿体基因组的长度范围为156,635bp至159,956bp,根据反向重复（inverted repeat,IR）区边界的差异可划分为四种类型。系统发育分析强烈支持了 sect.Macroceras和sect.Diphyllon的姐妹关系,但不能支持sect.Diphyllon的组下分系。Sect.Diphyllon的分子系统发育关系与传统分类学存在较大冲突。分歧时间估算结果显示,淫羊藿属在更新世早期发生分化（～2.11Ma,95%HPD=1.88-2.35Ma）。祖先状态重建结果表明,淫羊藿属的花瓣从长距型（大花类群）过渡到其他类型（小花类群）。本研究为淫羊藿属种间系统发育关系提供了新的见解,也为进一步阐明淫羊藿属的分类和进化奠定了基础。4.应用DNA宏条形码技术对酸枣仁、薏苡仁、决明子和苦杏仁4种中药材污染真菌多样性进行研究。提取真菌DNA并扩增ITS2序列,基于Illumina MiSeq PE250/300平台进行高通量测序。结果表明,所有被测样品均受到真菌污染。在门水平,子囊菌门Ascomycota是最主要的污染菌,其在4种药材中的相对丰度分别为 64.36%～99.74%、93.96%～99.58%、66.50%～99.42%和 68.57%～99.65%。在属水平,酸枣仁样品中的主要菌属是曲霉属Aspergillus（13.52%～87.87%）、假丝酵母属Candida（0.42%～64.56%）和节担菌属Wallemia（0.06%～34.31%）;薏苡仁样品中的优势属是镰刀菌属Fusarium（3.05%～60.32%）、曲霉属（2.20%～45.44%）和白僵菌属Beauveria（0.07%～63.21%）;决明子样品中的优势属是曲霉属（0.66%～85.51%）、枝孢菌属Cladosporium（0.20%～29.11%）和青霉属Penicillium（0.11%～2.92%）;苦杏仁样品中的最优势属是曲霉属（25.86%～93.86%）。此外,在4种中药材样品中还检测到了来自曲霉属、青霉属、假丝酵母属、镰刀菌属、裂褶菌属Schizophyllum、节担菌属和根霉属Rhizopus的潜在产毒真菌和人类致病菌。DNA宏条形码技术适用于分析种子类中药材污染真菌群落多样性,为分析中草药中污染真菌提供了一种新的方法,对保障药材有效性和安全性具有重要意义。