《Biochemical Systematics and Ecology》：Comparative diversity analysis of
Valeriana jatamansi from different areas of Himachal Pradesh, India: A molecular and phytochemical approach
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本研究评估了喜马偕兰地区17个Valeriana jatamansi种群通过ISSR标记和HPTLC法的遗传与植物化学多样性，发现高海拔种群遗传多样性较高，且valerenic酸含量显著，为物种保护和药物开发提供依据。
安基塔·夏尔玛（Ankita Sharma）| 法里哈·乔杜里（Fariha Chowdhary）| 苏普拉·古普塔（Suphla Gupta）| 德文德拉·库马尔·潘迪（Devendra Kumar Pandey）
印度旁遮普邦贾兰达尔（Jalandhar）洛维利专业大学（Lovely Professional University）生物工程与生物科学学院，邮编144411
摘要
缬草（Valeriana jatamansi）（忍冬科植物）具有镇静、抗氧化和抗惊厥等药用特性，这归功于其中所含的缬草酸（valerenic acid）、缬草酯（valepotriates）和精油等植物化学物质。由于过度采集，该植物已处于濒危状态。本研究旨在利用ISSR引物（ISSR03、ISSR16、UBC820、UBC823、UBC834、UBC848、UBC857、UBC866、UBC874）评估来自喜马偕尔邦（Himachal Pradesh）不同地区的17个缬草种群（V1–V17）的遗传多样性，并通过HPTLC方法分析其植物化学多样性。共检测到81条多态性条带，多态性比例介于25%至100%之间。在所有研究的种群中，哈图（Hatu）种群的缬草酸产量最高（0.83 ± 0.01%）。观察到了较高的种内变异。纳尔坎达（Narkanda）种群表现出最高的遗传变异度（香农信息指数I = 0.43；Nei遗传多样性h = 0.27），表明其基因库具有较强的稳定性和遗传稳定性。相比之下，蒂萨（Tisa）和哈图（Hatu）种群的遗传多样性较低（I = 0.16–0.18；h = 0.11），表明等位基因变异有限，存在较高的遗传瓶颈风险。高海拔地区的缬草含有更高浓度的缬草酸。因此，本研究结果可作为评估缬草中缬草酸的存在、质量、纯度和功效以及利用ISSR标记进行遗传多样性分析的重要工具。本研究有助于筛选出优良的缬草种群，并制定相应的保护策略。
引言
缬草（Valeriana jatamansi）属于忍冬科（Caprifoliaceae），在现代医学和阿育吠陀医学中均有应用（Bhatt等人，2012；Jugran等人，2012, 2013）。这种传统药用草本植物在温带地区广泛生长，海拔1400米至3600米之间均可找到，其中2000米至2500米处的产量最高（Charmakar等人，2021）。它常见于沟渠、湿地、溪流旁等潮湿环境，主要生长在Pinus roxburghii和Qurecus leucotricophora林间的草地中（Jugran等人，2013a, 2013b）。其花为白色，有时带粉红色，开花期为2月至6月，果实成熟期为4月至5月（Purohit等人，2015）。该植物的根和根茎可用于治疗癔症、心绞痛、癫痫、神经系统紊乱及多种皮肤问题（Bhardwaj等人，2017）。
缬草属（Valeriana）植物在全球范围内被广泛用于传统医疗体系，具有多种治疗作用：V. fauriei分布于中国和日本，V. capensis在非洲，V. officinalis在欧洲，V. jatamansi在印度，V. edulis在墨西哥。缬草酸作为一种镇静剂，其效果优于现代药物（Dhiman等人，2020）。该物种广泛的地理分布使其具有比其他地方性物种更高的遗传多样性（Faivre和Windus，2002；Dhiman等人，2020）。研究表明，缬草的精油中含有290种化合物，主要包括环烯醚萜类（iridoids）、木脂素（lignans）、缬草酮（valerenone）、马利奥油（maalioil）、缬草酸（valeric acid）、单萜类（monoterpenes）和广藿香醇（patchouli alcohol）等具有药用潜力的成分。该植物的根茎富含缬草酯（Khajuria等人，2014）。其中，缬草酸具有神经保护作用（Srivastava等人，2010）。目前已有多种技术用于研究缬草中的这些标记化合物，例如通过HPTLC（Singh等人，2006；Srivastava等人，2010）和LC-MS（Jugran等人，2015）方法定量缬草酸。
植物基因组多样性（PGD）对物种稳定性至关重要，因为它有助于植物适应环境变化。PGD通过促进自然选择来增强生殖隔离，从而推动进化过程，形成新的等位基因、亚种或物种。了解遗传结构变异有助于通过评估遗传多样性来判断物种的灭绝风险。为了制定针对濒危或具有治疗潜力的稀有物种的有效保护措施，需要对其进行遗传多样性分析（Qian等人，2001；Kaur等人，2019）。因此，已开发出多种基于分子方法和遗传标记的遗传多样性评估技术（Backzek等人，2022）。
缬草属植物分布于印度各地的温带和高山地区，因此同一物种内可能存在多种化学型和基因型。因此，通过利用喜马偕尔邦不同地区的植物化学和分子标记（ISSR标记）来鉴定优良的缬草种群非常重要。
植物样本采集
2023年2月至4月的开花季节期间，从喜马偕尔邦多个地区系统地收集了17份缬草样本（V1-17）（表1，图1）。这些样本被妥善保存在装有硅胶晶体的塑料袋中。每份样本的详细采集地点信息记录在表1中。
ISSR分析
通过PCR-ISSR技术获得了种内和种间的多态性扩增数据。共评估了20个引物中的9个用于ISSR分析。每个引物均产生了大量扩增条带，9个ISSR标记共检测到81条多态性条带（图2）。多态性比例范围为25%至100%。已有研究表明，缬草经历了多种遗传多样性分析。
结论
本研究显示，海拔高度对喜马偕尔邦缬草种群的遗传多样性和植物化学多样性有显著影响。ISSR标记分析表明，仅凭海拔高度无法预测遗传丰富度，可能还需考虑生态因素、隔离程度或人为压力等因素的综合作用。而HPTLC分析结果显示，海拔升高会导致缬草酸浓度增加。
作者贡献声明
安基塔·夏尔玛（Ankita Sharma）：负责撰写初稿、方法论部分及正式数据分析。法里哈·乔杜里（Fariha Chowdhary）：负责方法论部分及正式数据分析。苏普拉·古普塔（Suphla Gupta）：负责撰写、审稿与编辑、数据验证及资源管理。德文德拉·库马尔·潘迪（Devendra Kumar Pandey）：负责撰写、审稿与编辑、数据可视化、结果验证及研究指导、概念构思。
利益冲突声明
作者声明没有可能影响本研究结果的已知财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢洛维利专业大学生物工程与生物科学学院提供的实验设施，同时感谢CSIR- IIIM Jammu机构为本研究提供的支持。
