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关于申报2016年度国家科技进步奖项目公示

2015年12月23日 16:39  点击:[]

项目名称

中草药DNA条形码物种鉴定体系

推荐单位

教育部

项目简介:

中药材品种混乱及真伪鉴定方法欠缺严重影响中医药疗效与安全,该成果创建了全新“中药材DNA条形码物种鉴定体系”,获2014年度教育部高等永利皇宫赌场手机版科学研究优秀成果科技进步一等奖和中华中医药学会自然科学一等奖,并被评为“2014年世界中医药十大新闻”,推动中药鉴定学迈入规模化、标准化的基因鉴定时代。

项目组在国际上首次提出并验证ITS2序列作为植物通用DNA条形码,被公认为中草药鉴定的最优条形码。创建全新中草药DNA条形码鉴定技术体系并纳入《中国药典》,解决了千百年来中药材真伪鉴定的难题,是中药材从主观性状鉴定到客观基因判定的技术革命,推动中药鉴定学迈入崭新的标准化基因鉴定时代,产生重大国际影响。论文发表在BiotechnolAdv(IF 11.9)、Nature Commun(IF 11.9)、Biol Rev(IF 11.2)、New Phytol(IF 7.8)等国内外期刊(IF为5年平均值),多篇论文被Nature China、Nature Asia选为中国最佳研究亮点。首篇论文被国际专业网站选为近25年来在ITS2领域最受关注的16篇文章之一,单篇被引超过630次。国际DNA条形码协会植物工作组主席P. M. Hollingsworth评述:“ITS2可有效解决ITS扩增难题,具有高效鉴别能力”。三篇论文被评为“中国百篇最具影响优秀国内学术论文”。卫生部专家组评估认为“该成果是对经典药用植物分类学方法的有力补充和革命性突破”。

建立了全球最大的中药材DNA条形码鉴定数据库,中草药DNA条形码物种鉴定技术体系已被国内外860余家单位应用,直接转让技术经费3000余万元。DNA条形码技术检测显示中国七大药市中药材存在4.2%的伪品,应用该体系可避免几十亿元的经济损失以及混伪品对人民健康的危害。中草药DNA条形码鉴定技术已被国际学术同行广泛应用和接受,英国、美国药典会等机构委派鉴定专家到项目组研修和交流,中草药DNA条形码鉴定体系已成为生药鉴定学科的国际关注亮点。项目组相关研究被PNAS、MolBiolEvol、PLoS Genet、CurrOpin Biotech等国际著名期刊引用,美国FDA中心主任I. A. Khan认为“ITS2是分辨率最高、最适合的植物条形码序列”。“中药材DNA条形码分子鉴定法指导原则”被《中华人民共和国药典》2010年版、2015年版收载。

客观评价:

1.国内外高度关注和评价项目组论文,代表性论文被《美国科学院院报》等国际著名刊物引用,单篇最高引文630次,为中药研究领域国际研究论文引用最多的文章之一。

2.同行专家评价中药材DNA条形码鉴定技术是对经典药用植物分类学方法的有力补充和革命性突破,为解决我国生药鉴定的重大科技难题具有重要借鉴价值。

3.德国专业网站评选项目组论文为近25年来在ITS2领域最受关注的16篇文章之一,项目组三篇论文被评为“中国百篇最具影响优秀国内学术论文”。

4.该成果被评为2014年世界中医药十大新闻,科技日报专题报道中草药DNA鉴定技术为中药材量身定做“基因身份证”,推动中药材鉴定迈入了规模化、标准化基因鉴定时代。

5.项目组起草的中药材DNA条形码分子鉴定指导原则被《中华人民共和国药典》2010年版、2015年版收载。

6.药检机构对中药材DNA条形码鉴定方法的复核认为“该方法用于中药材鉴定方法对不同物种的鉴定具有普适性,是传统形态鉴别方法的有效补充”。

推广应用情况:

该鉴定体系突破传统鉴定方法主要依赖经验、受形态和化学特征影响的限制,通过互联网和手机等多媒体信息平台实现鉴定,推动中药鉴定学迈入规模化标准化基因鉴定时代。国内外药检系统、检验检疫、企业、高等院校、海关和公安等860余家单位应用。项目组已成功举办多期中药材DNA条形码鉴定高级研修班,推动中药材DNA条形码鉴定技术在国内外的推广和应用。

项目组构建了全世界最大中药材DNA条形码鉴定数据库,包含100万余条草药及其易混伪品DNA条形码序列,包括中国药典、美国药典、日本药局方、欧盟药典、韩国药典和印度药典收载的几乎所有药材物种,能满足药品检验、检验检疫、公安部物证鉴定、药厂和中药材流通系统、高等院校对中药材鉴定的需求,包括武汉爱民制药有限公司,广州王老吉药业股份有限公司,江西青峰药业有限公司,四川新荷花中药饮片股份有限公司等,对保障中药材安全准确起到重要作用。

主要知识产权证明目录:

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

(地区)

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

授权发明专利

一种鉴别金银花和山银花的方法及其应用

中国

ZL201210372344.6

2015-02-18

1586821

中国医学科学院药用植物研究所 河南科技大学

陈士林;侯典云;宋经元;姚辉

授权发明专利

人参和西洋参快速鉴定方法

中国

ZL201110355478.2

2013-08-14

Z1252735

中国医学科学院药用植物研究所

韩建萍;陈晓辰;姚辉;宋经元;陈士林

授权发明专利

采用特异性引物PCR检测鼓槌石斛的方法

中国

ZL201210208912.9

2014-01-15

1337035

中国医学科学院药用植物研究所

陈士林,黄林芳,郑司浩

授权发明专利

一种鉴别紫萁贯众的特异性引物、试剂盒及应用

中国

ZL201210391751.1

2015.04.29

1648904

中国医学科学院药用植物研究所,香港浸会大学

陈士林,黄林芳,郑司浩,杨大坚,徐宏喜,卞兆祥,陈新滋

软件著作权

中药材DNA条形码鉴定软件V1.0

中国

2014SR039688

2014-04-09

软著登字第0708932

中国医学科学院药用植物研究所中国中医科学院中药研究所

软件著作权

中药材DNA条形码识别系统V1.0

中国

2014SR150054

2014-10-11

软著登字0819293

中国中医科学院中药研究所

软件著作权

DNA拼接软件V1.0

中国

2015SR092716

2015-05-28

软著登字第0979802

中国医学科学院药用植物研究所

主要完成人情况:

1.陈士林,排名1,中国中医科学院中药研究所所长,研究员,工作单位:中国中医科学院中药研究所,完成单位:北京协和医学院药用植物研究所,中国中医科学院中药研究所,是该项目主要负责人,对创新点1、2、3、4均有重要贡献,领导课题组首次在国际上提出并验证核基因组序列ITS2作为中药材通用DNA条形码,完成了11000余种中药材及其混伪品的DNA条形码研究,构建全世界最全的中药材DNA条形码鉴定数据库,创建了全新的中药材DNA条形码物种鉴定体系。相关研究结果发表在BiotechnolAdv、Nature Commun、New

Phytol、Cladistics等刊物,编著《中国药典中药材DNA条形码标准序列》等。

2.宋经元,排名2,北京协和医学院药用植物研究所重庆分所科研副所长,研究员,工作单位和完成单位均为北京协和医学院药用植物研究所,对创新点1、2、3、4均有重要贡献,首次完成药用植物基因组内ITS2序列多拷贝特性的研究,解决了ITS2作为药用植物DNA条形码所存在的争议问题。相关文章发表于PLOS ONE。提出了一个利用单分子测序技术的环状一致测序策略快速准确获得高准确度叶绿体基因组的方法,该项研究为叶绿体全基因组做为超级条形码提供了可靠的研究方法,相关文章发表于New Phytol。

3.姚辉,排名3,副研究员,工作单位和完成单位均为北京协和医学院药用植物研究所,对创新点1、2、3、4均有重要贡献,作为主研人员参与提出并验证ITS2作为中草药通用DNA条形码,参与完成11000余种中草药及其混伪品DNA条形码研究。对50790条植物序列和12221条动物序列进行评价,结果表明ITS2序列可作为植物的通用DNA条形码序列,同时可作为COI的互补序列对动物进行鉴定。主体参与建立基于ITS2的网络鉴定系统,结果发表在PLOS ONE。

4.王一涛,排名4,研究员,澳门大学中华医药研究院院长,工作单位和完成单位均为澳门大学,对创新点1、2、4均有重要贡献,建立叶绿体基因组测序平台,完成包括荷花玉兰和曼陀罗等物种的叶绿体基因组全序列,相关文章发表于中国科学、PLoS ONE等,为验证超级条形码的效率和筛选通用条形码做出贡献。主体参与特异条形码策略的研究,应用于近缘物种的鉴定,相关文章发表于Biol Rev。把DNA条形码和化学指纹图谱结合应用于中药质量追溯。

5.韩建萍,排名5,副研究员,工作单位和完成单位均为北京协和医学院药用植物研究所,对创新点1、2、4均有重要贡献,首次基于DNA条形码序列开发人参属药用植物鉴定用SNP位点,利用SNPs可以快速准确区分人参属易混淆药用植物。该方法亦可以用于人参西洋参的混合粉末鉴别。相关研究已被Gene发表。应用ITS和ITS2对标本进行鉴定,结果表明ITS2序列更适合用于标本和中药材的鉴定。相关研究已被Biomed Research International发表。

6.庞晓慧,排名6,副研究员,工作单位和完成单位均为北京协和医学院药用植物研究所,对创新点2、4均有重要贡献,首次对蔷薇科进行DNA条形码鉴定研究,表明ITS2序列是最有效的条形码,该信息对其他富含密切相关种的植物类群DNA条形码研究具有重要参考价值。相关研究被Cladistics发表。首次对裸子植物进行DNA条形码序列筛选研究,表明ITS2序列的鉴定能力最强,为裸子植物DNA条形码研究指明了方向。相关研究已发表于Plant Biology。

7.石林春,排名7,副研究员,工作单位和完成单位均为北京协和医学院药用植物研究所,对创新点2、4均有重要贡献,采用BLAST分析防错、系统树分析防错和Barcoding Gap检验防错等方法核验序列的可靠性,构建了中国动物药材DNA条形码数据库。协助完成唇形科科药用植物DNA条形码鉴定的序列筛选工作和药用植物基因组内ITS2序列多拷贝特性的研究,解决了ITS2作为药用植物DNA条形码的所存在的争议问题。

8.李西文,排名8,副研究员,工作单位:中国中医科学院中药研究所,完成单位:澳门大学,对创新点1、2、4均有重要贡献,对贝母属药用植物采用psbA-trnH间区和ITS2序列进行鉴定,可以对大部分常见贝母类药材和易混物种进行区分。提出采用叶绿体基因组作为DNA超级条形码的设想,并进行了实验验证,在种水平达到100%的鉴定效率力。首次提出“特异条形码”的概念,应用于近缘物种的鉴定,相关文章发表于Biol Rev。

9.朱英杰,排名9,助理研究员,工作单位:中国中医科学院中药研究所,完成单位:北京协和医学院药用植物研究所,对创新点1、3、4均有重要贡献,建立了中药材DNA条形码鉴定的分析流程,构建了中药材DNA条形码数据库和鉴定系统。对重楼属的11个物种17份样品的DNA条形码候选序列进行筛选,并对鉴定算法进行了比较,发现ITS2序列能够准确鉴定重楼属的各个物种。另外,研究发现BLAST算法更适合于进行DNA条形码鉴定。

10.胡志刚,排名10,副教授,工作单位和完成单位均为永利皇宫赌场手机版|463登录|永利皇宫娱乐场官网,对创新点2、4均有重要贡献,将DNA条形码结合成分检测技术鉴定含靛玉红成分类药材,应用DNA条形码结合基因探针技术鉴定牵牛子药材,运用DNA条形码结合高分辨率熔解(HRM)分析鉴定细小种子类毒性药材天仙子;运用叶绿体基因组作为“超级条形码”鉴定厚朴属和菊属等同属近缘药用植物。

11.孙伟,排名11,助理研究员,工作单位和完成单位均为中国中医科学院中药研究所,对创新点2、4均有重要贡献,应用ITS2和psbA-trnH条形码序列全面地鉴定含有马兜铃酸、吡硌里西碇类生物碱药材,发表在Sci Rep。协助王老吉集团和青峰医药集团有限公司完成DNA条形码系统的应用。

12.向丽,排名12,助理研究员,工作单位:中国中医科学院中药研究所,完成单位:北京协和医学院药用植物研究所,对创新点2、3均有重要贡献,对药用真菌进行DNA条形码研究,建立基于ITS序列为主的冬虫夏草及其混伪品的DNA条形码鉴定体系。相关研究已发表于FEMS Microbiology Letters。对白术、苍术、川射干、射干、茜草、沙棘等进行研究,结果表明以ITS2序列为主psbA为辅DNA条形码鉴定体系能对药材及其混伪品进行很好的鉴定,参与编著《中国药典中药材DNA条形码标准序列》。

13.李刚,排名13,高级国际商务师,盛实百草药业有限公司董事长,工作单位和完成单位均为盛实百草药业有限公司,对创新点3有重要贡献,参与研发“盛实百草药业有限公司-中药DNA条形码鉴定系统”,保证原料药材采购和饮片的快速准确鉴定。DNA条形码鉴定技术应用于包括人参、大黄、麦冬、苍术、柴胡、北细辛、黄芩、麻黄、五味子和半夏等3.5万亩规范化种植基地种子种苗的鉴定,保证药材生产源头品种的准确性。

14.江云,排名14,高级工程师,四川新荷花中药饮片股份有限公司董事长,工作单位和完成单位均为四川新荷花中药饮片股份有限公司,对创新点3、4均有重要贡献,验证DNA条形码技术对大宗药材及其饮片的适用性,包括川贝母、大黄、麦冬、黄柏、甘草、厚朴、黄连、川芎、五味子等,协助建立“四川新荷花中药饮片股份有限公司-中药DNA条形码鉴定系统”。将DNA条形码技术应用于毒性药材及其饮片,共同完成有毒药材快速鉴定体系。

主要完成单位及创新推广贡献:

1.北京协和医学院中国医学科学院药用植物研究所首次提出ITS2序列作为药用植物通用的条形码序列,为陆地植物DNA条形码序列筛选提出了新的视角,相关研究结果分别被国际知名杂志BiotechnolAdv(IF 11.9)、Nature Commun(IF 11.9)、New

Phytol(IF 7.8)等国内外期刊(IF为5年平均值)发表。先后承担了国际科技合作课题、卫生部行业专项、国家自然科学基金等多项DNA条形码研究课题,建立了中药材DNA条形码鉴定系统平台,负责起草的中药材DNA条形码分子鉴定法指导原则已纳入《中华人民共和国药典》(2010版,2015版),编写专著《中国药典中药材DNA条形码标准序列》,创建了中草药DNA条形码鉴定体系和鉴定数据库,该数据库收载了包括中国、日本、韩国、美国、欧洲和印度药典几乎所有药材DNA条形码序列。经过大量实验证明DNA条形码技术是对经典药用植物分类学方法的有力补充,对解决我国卫生行业的生药鉴定具有重要借鉴价值。

2.中国中医科学院中药研究所,是我国成立最早的一所国家级研究中药的专门机构。自1983年起被世界卫生组织确认为传统医学合作中心。创建了全新的中草药DNA条形码鉴定技术体系并纳入《中国药典》,多篇影响因子大于10的论文发表在国际著名期刊上,包括BiotechnolAdv(IF 11.2)、Biol

Rev(IF 11.2)等(IF值为5年平均值)。目前承担“中草药DNA条形码的鉴定体系与中国药典标准”等7项与条形码相关的课题,开展了马兜铃酸类、大黄蒽醌类、麻黄碱类、吡咯里西啶类等有毒中药的DNA条形码专项研究,建立了中药材DNA条形码鉴定鉴定数据库和查询系统平台,起草了中药材DNA条形码指导原则。受邀主持了“第五届国际条形码大会”“药用植物”分会的报告和讨论。该研究对中药材及药用植物的鉴定具有重要的理论指导和应用价值。

3.永利皇宫赌场手机版|463登录|永利皇宫娱乐场官网,运用DNA条形码技术鉴定中药材,对樟科、忍冬科、锦葵科、葫芦科、景天科、紫金牛科、杜鹃花科以及马鞭草科等药用植物进行了物种收集和DNA条形码鉴定研究,建立了相关科属药用植物DNA条形码数据库,参与编写的《中药DNA条形码分子鉴定》专著已于2012年2月出版。承担《中国药典》收载的36种中药材及其混伪品样品收集及DNA条形码鉴定工作,参与编写的《中国药典中药材DNA条形码标准序列》专著已于2015年2月出版。运用DNA条形码技术开展神农架药用植物分子鉴定研究,协助课题组收集药用植物3000余种并通过实验获得相关物种序列,为丰富药用植物DNA条形码数据库作出了贡献。承担了8种有毒动物类药材及其混伪品DNA条形码鉴定研究任务,推动建立动物类中药材DNA条形码分子鉴定技术体系。同时,在DNA条形码结合有效成分检测、基因探针和高分辨率熔解(HRM)分析等技术鉴定中药材以及运用叶绿体基因组作为“超级条形码”鉴定同属近缘药用植物等方面开展研究,推动DNA条形码技术为武汉爱民制药有限公司和九州通医药集团股份有限公司等企业提供中药原料鉴定保障服务。

4.盛实百草药业有限公司及其全资子公司吉林林村中药开发有限公司,把中药材DNA条形码物种鉴别技术应用到公司各产品的原料及饮片鉴定,充分保证了原料药材采购和饮片的快速准确鉴定。在中国医学科学院药用植物研究所和中国中医科学院中药研究所的协助下,研发了“盛实百草药业有限公司-中药DNA条形码鉴定系统”,保障了产品质量,提高了品牌效益,有效避免了由于原料药混淆造成的潜在经济损失。

5.广州王老吉药业股份有限公司,首创将基因条形码技术应用于植物饮料,使王老吉每种原材料都有了“基因身份证”,能够快速、准确地对原材料进行识别,从源头抓起,确保了凉茶配方正宗,品质优良。这也为王老吉进一步扩大生产,实现从民族品牌到世界品牌的飞跃奠定了坚实基础。解决食品安全问题的关键是把控源头已成为社会各界的共识,王老吉对基因条形码技术的应用,能有效从源头上保证原材料的正宗和品质。

6.澳门大学,是澳门特别行政区唯一的公立国际化大学,2010年国家科技部批准在澳门建立中国第一个中医药领域的国家重点实验室,三年来,中药质量研究国家重点实验室(澳门大学)建成具有国际先进水平的中药质量研究平台(化学、分析、药效、安全、药剂、追溯等6个技术平台)。研究团队提出了一种新的解决策略,即针对于既定植物类群,在叶绿体基因组测序的基础上筛选“特异条形码”,该条形码在开展物种鉴定时结合了单位点条形码鉴定速度快和超级条形码变异位点多的优势,可有效应用于种及种下分类等级的植物鉴定,论文发表在Bio Rev。同时把DNA条形码和化学指纹图谱结合应用于中药质量追溯,以保障中药材质量和临床用药安全,对中药DNA基因鉴定技术的拓展应用做出了贡献。

7.四川新荷花中药饮片股份有限公司,作为中国首家中药饮片GMP工厂,把中药材DNA条形码物种鉴别技术应用到公司各种饮片产品的原料鉴定上,包括普通饮片、毒性饮片及小包装类饮片,保证原料药材采购的准确性和饮片的快速鉴定,与中药所和药植所合作研发了“四川新荷花中药饮片股份有限公司-中药DNA条形码鉴定系统”,保障产品质量,提升品牌效益,有效避免了由于原料药混淆造成的潜在经济损失。该鉴定系统应用于包括川贝母、麦冬、附子、川芎和半夏等GAP种植基地,保证了种子种苗的准确鉴定。证实中药材DNA条形码物种鉴别技术可以推广应用于GAP生产种子种苗鉴定和药材原材料及饮片的鉴定。

8.青峰医药集团有限公司,把中药材DNA条形码物种鉴别技术应用到植物药注射类产品的原料鉴定上,包括喜炎平注射剂的原料药穿心莲,苦木注射剂原料药苦木等,充分保证了原料药材购买和投料的准确性。同时将中药材DNA条形码技术应用在公司其它系列产品的原料药鉴定中,与中药所和药植所合作研发了针对青峰集团植物药产品的“青峰医药集团有限公司-中药材DNA条形码识别系统”,保障产品质量,提升品牌效益,避免了大量由于原料药混淆造成的潜在经济损失,证实中药材DNA条形码物种鉴别技术可以广泛推广应用于植物药的原材料药材鉴定中。




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