Affirmation of dna barcoding as a powerful tool in cataloguing medicinal and aromatic plants in mediterranean forests

Barcoding Gap

Από την προϊστορική εποχή, ο άνθρωπος χρησιμοποιεί τα φυτά ως φάρμακα ενώ τα τελευταία χρόνια τα φαρμακευτικά και αρωματικά φυτά (MAPs) που συλλέγονται φυσικά από το περιβάλλον διακατέχουν πρωταγωνιστικό ρόλο. Τα ΦΑΦ (MAPs - medicinal and aromatic plants) Φαρμακευτικά και Αρωματικά Φυτά κατέχουν πρωταγωνιστικό ρόλο στη σύγχρονη θεραπευτική αποτελώντας παράλληλα έναν σημαντικό οικονομικό πόρο. Κατά συνέπεια, τα ΦΑΦ αποτελούν ιδανική περίπτωση για την ανάπτυξη της γενετικής μεθόδου κωδικοποίησης DNA. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, περισσότερα από 100 δείγματα συλλέχθηκαν από διαφορετικές βιογεωγραφικές περιοχές της Ιταλίας και της Ελλάδας (για κάθε είδος, τρεις προελεύσεις δειγμάτων από την Ιταλία και μία από την Ελλάδα) συμπεριλαμβανομένων επίσης ορισμένων εκπροσώπων ειδών από άλλες χώρες για γενετική σύγκριση. Ως εκ τούτου, συλλεχθηκαν και αναλύθηκαν 38 φαρμακευτικά και αρωματικά φυτικά είδη, που προέρχονται από 22 γένη, με συνολικό αριθμό 30 διαφορετικών προελεύσεων που ανήκουν σε 17 οικογένειες φυτών. Χρησιμοποιήθηκε "πυρήνας barcode" για τα φυτά της ξηράς rbcL και matK, ενώ δοκιμάστηκε ο trnH-psbA ως πρόσθετος δείκτης.Ο RbcL παρουσίασε 100% επιτυχία πολλαπλασιασμού, ακολουθούμενος από τον trnH-psbA 98%, ενώ ο matK δεν ήταν σε θέση να πολλαπλασιάσει ορισμένες συγκεκριμένες ομάδες φυτών (συνολική επιτυχία ενίσχυσης 91). Η επιτυχία διάκρισης των ειδών επιχειρήθηκε με τη χρήση διαδοχικών αλληλουχιών με τη χρήση Blastclust, την παρουσία του barcoding-gap (μη διορθωμένες p-αποστάσεις), εξετάστηκε η μονοφιλία των ειδών μέσω της απεικόνισης του δενδρογράμματος RAxML ελέγχοντας τις γενετικές αποστάσεις των ειδών ενώ τέλος λήφθηκε υπόψη η διάκριση των ειδών μέσω της αξιολόγησης του GenBank. Οι παραπάνω προσεγγίσεις αποδίδουν παρόμοια αποτελέσματα σε επίπεδο διακρίσεων των ειδών χρησιμοποιώντας όλους τους συνδυασμένους δείκτες. Η περιοχή trnH-psbA συγκέντρωσε τις υψηλότερες τιμές γενετικής μεταβλητότητας. Ωστόσο, αυτή η απόκλιση δεν επέτρεψε αξιόπιστη ευθυγράμμιση όλων των αλληλουχιών και, κατά συνέπεια, συνέβαλε στην απουσία του barcoding gap. Όσον αφορά τα αποτελέσματα που ανακτήθηκαν από τις καταχωρήσεις των αλληλουχιών στην πλατφόρμα Genbank, το χαμηλότερο ποσοστό μοριακών δεδομένων ανακτήθηκε από την MatK (το 37% των ειδών στη GenBank), ακόμη και αν θεωρείται ένας από τους πιο διαδεδομένους και προτεινόμενους βασικούς κώδικες με τη μεγαλύτερη διακριτική ισχύ. Η πλειονότητα των δεδομένων που καταχωρήθηκαν για την περιοχή trnH-psbA (65% των ειδών στη GenBank) αποδείχθηκε ικανοποιητική με αρκετά καλή κάλυψη, τονίζοντας ότι αυτός ο δείκτης, συνίσταται ως η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη πλαστιδική περιοχή. Γενικά, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στη διατήρηση της βιοποικιλότητας των φαρμακευτικών και αρωματικών φυτών, μέσω της ανάπτυξης μίας πλήρους, ολοκληρωμένης βάσης δεδομένων DNA. Ένας σημαντικός περιορισμός για την ανάπτυξη της μεθόδου του DNA barcoding σε πιθανούς δυνητικούς χρήστες συσχετίζεται άμεσα με την ελλιπή λίστα αναφοράς της βάσης δεδομένων, καθώς και η άμεση ανάπτυξη περισσότερο εξελιγμένων μεθόδων ομοιότητας με μικρότερη πιθανότητα σφαλμάτων. Επιπλέον, η χρήση τέταρτου δείκτη θα μπορούσε να είναι αναγκαία για την απόκτηση επαρκούς κάλυψης αναγνώρισης και διαχωρισμού των ειδών. Εν κατακλείδι, η παρούσα διδακτορική διατριβή υπογραμμίζει τη χρησιμότητα του DNA barcode ως ένα ελπιδοφόρο εργαλείο για την παροχή πρακτικής και τυποποιημένης αναγνώρισης των φαρμακευτικών και αρωματικών φυτών συμβάλλοντας έτσι στη διατήρηση και τον έλεγχο του εμπορίου αυτών των πολύτιμων φυτικών πόρων.

DNA barcoding of native Caucasus herbal plants: potentials and limitations in complex groups and implications for phylogeographic patterns

Biodiversity Data Journal ◽

10.3897/bdj.9.e61333 ◽

2021 ◽

Vol 9 ◽

Author(s):

Parvin Aghayeva ◽

Salvatore Cozzolino ◽

Donata Cafasso ◽

Valida Ali-zade ◽

Silvia Fineschi ◽

...

Keyword(s):

Dna Barcoding ◽

Dna Barcode ◽

Species Level ◽

Floristic Survey ◽

Barcoding Gap ◽

Plant Groups ◽

History Of ◽

Nuclear Its ◽

Species Assignment ◽

Assignment Success

DNA barcoding has rapidly become a useful complementary tool in floristic investigations particularly for identifying specimens that lack diagnostic characters. Here, we assess the capability of three DNA barcode markers (chloroplast rpoB, accD and nuclear ITS) for correct species assignment in a floristic survey on the Caucasus. We focused on two herbal groups with potential for ornamental applications, namely orchids and asterids. On these two plant groups, we tested whether our selection of barcode markers allows identification of the “barcoding gap” in sequence identity and to distinguish between monophyletic species when employing distance-based methods. All markers successfully amplified most specimens, but we found that the rate of species-level resolution amongst selected markers largely varied in the two plant groups. Overall, for both lineages, plastid markers had a species-level assignment success rate lower than the nuclear ITS marker. The latter confirmed, in orchids, both the existence of a barcoding gap and that all accessions of the same species clustered together in monophyletic groups. Further, it also allowed the detection of a phylogeographic signal.The ITS marker resulted in its being the best performing barcode for asterids; however, none of the three tested markers showed high discriminatory ability. Even if ITS were revealed as the most promising plant barcode marker, we argue that the ability of this barcode for species assignment is strongly dependent on the evolutionary history of the investigated plant lineage.

A complement to DNA barcoding reference library for identification of fish from the Northeast Pacific

Genome ◽

10.1139/gen-2020-0192 ◽

2021 ◽

Author(s):

Sergei V Turanov ◽

Yuri Ph. Kartavtsev

Keyword(s):

Dna Barcoding ◽

North Pacific Ocean ◽

Molecular Genetic ◽

Dna Barcode ◽

Fish Fauna ◽

Threshold Value ◽

Published Data ◽

Northeast Pacific ◽

Barcoding Gap ◽

The North

The seas of the North Pacific Ocean are characterized by a large variety of fish fauna, including endemic species. Molecular genetic methods, often based on DNA barcoding approaches, have been recently used to determine species boundaries and identify cryptic diversity within these species. This study complements the DNA barcode library of fish from the Northeast Pacific area. A library based on 154 sequences of the mitochondrial COI gene from 44 species was assembled and analyzed. It was found that 39 species (89%) can be unambiguously identified by the clear thresholds forming a barcoding gap. Deviations from the standard 2% threshold value resulted in detection of the species Enophrys lucasi in the sample, which is not typical for the eastern part of the Bering Sea. This barcoding gap also made it possible to identify naturally occurring low values of interspecific divergence of eulittoral taxa Aspidophoroides and the deep-sea genus Coryphaenoides. Synonymy of the genus Albatrossia in favor of the genus Coryphaenoides is suggested based on both the original and previously published data.

Agrochemical Applications for Medicinal and Aromatic Plants

Planta Medica ◽

10.1055/s-0031-1282089 ◽

2011 ◽

Vol 77 (12) ◽

Author(s):

DE Wedge

Keyword(s):

Aromatic Plants ◽

Introducing green technology for extraction of medicinal and aromatic plants to Egypt

Planta Medica ◽

10.1055/s-0033-1352264 ◽

2013 ◽

Vol 79 (13) ◽

Cited By ~ 2

Author(s):

NS Abdel-Azim ◽

KA Shams ◽

MM El-Missery ◽

SI Ismail ◽

FM hammouda

Keyword(s):

Green Technology ◽

Aromatic Plants ◽

Ex Situ Conservation of Rare Medicinal Plants in the Botanical Garden (Institute) of Academy of Sciences of Moldova

Acta Horti Botanici Bucurestiensis ◽

10.2478/ahbb-2013-0005 ◽

2013 ◽

Vol 40 (1) ◽

pp. 43-48

Author(s):

Nina Ciocârlan

Keyword(s):

Native Species ◽

Ex Situ Conservation ◽

Botanical Garden ◽

Ex Situ ◽

Aromatic Plants ◽

Field Collection ◽

Ecological Flexibility ◽

Cultivation Techniques ◽

Academy Of Sciences

Abstract This work refers to the native species of genus Astragalus L. (A. dasyanthus, A. ponticus), Adonis L. (A. vernalis, A. wolgensis) and Digitalis L. (D. lanata, D. grandiflora). The plants are cultivated in the Botanical Garden of Moldova in the field collection of the medicinal and aromatic plants. Investigation includes propagation aspects, research into cultivation techniques and conservation measures. The biological particularities and the phenologic rhythm are also registered. The obtained data shows the ecological flexibility of species and the possibility of preserving them in culture.

MANAGEMENT OF MEDICINAL AND AROMATIC PLANTS IN PIATRA CRAIULUI NATIONAL PARK

Environmental Engineering and Management Journal ◽

10.30638/eemj.2010.230 ◽

2010 ◽

Vol 9 (12) ◽

pp. 1671-1679

Author(s):

Oliviu Grigore Pop ◽

Angela Marculescu ◽

Romulus Gruia

Keyword(s):

National Park ◽

Aromatic Plants ◽

Antioxidant status of medicinal and aromatic plants under the influence of growth-promoting rhizobacteria and osmotic stress

Industrial Crops and Products ◽

10.1016/j.indcrop.2021.113541 ◽

2021 ◽

Vol 167 ◽

pp. 113541

Author(s):

Julieta Chiappero ◽

Lorena del Rosario Cappellari ◽

Tamara Belén Palermo ◽

Walter Giordano ◽

Naeem Khan ◽

...

Keyword(s):

Osmotic Stress ◽

Antioxidant Status ◽

Aromatic Plants ◽

Growth Promoting

Differentiation of Mitragyna speciosa, a narcotic plant, from allied Mitragyna species using DNA barcoding-high-resolution melting (Bar-HRM) analysis

Scientific Reports ◽

10.1038/s41598-021-86228-9 ◽

2021 ◽

Vol 11 (1) ◽

Author(s):

Chayapol Tungphatthong ◽

Santhosh Kumar J. Urumarudappa ◽

Supita Awachai ◽

Thongchai Sooksawate ◽

Suchada Sukrong

Keyword(s):

High Resolution ◽

Dna Barcoding ◽

High Resolution Melting ◽

Dna Barcode ◽

Herbal Medicines ◽

Efficient Tool ◽

Hrm Analysis ◽

Mitragyna Speciosa ◽

Leaf Powder

AbstractMitragyna speciosa (Korth.) Havil. [MS], or “kratom” in Thai, is the only narcotic species among the four species of Mitragyna in Thailand, which also include Mitragyna diversifolia (Wall. ex G. Don) Havil. [MD], Mitragyna hirsuta Havil. [MH], and Mitragyna rotundifolia (Roxb.) O. Kuntze [MR]. M. speciosa is a tropical tree belonging to the Rubiaceae family and has been prohibited by law in Thailand. However, it has been extensively covered in national and international news, as its abuse has become more popular. M. speciosa is a narcotic plant and has been used as an opium substitute and traditionally used for the treatment of chronic pain and various illnesses. Due to morphological disparities in the genus, the identification of plants in various forms, including fresh leaves, dried leaf powder, and finished products, is difficult. In this study, DNA barcoding combined with high-resolution melting (Bar-HRM) analysis was performed to differentiate M. speciosa from allied Mitragyna and to assess the capability of Bar-HRM assays to identify M. speciosa in suspected kratom or M. speciosa-containing samples. Bar-HRM analysis of PCR amplicons was based on the ITS2, rbcL, trnH-psbA, and matK DNA barcode regions. The melting profiles of ITS2 amplicons were clearly distinct, which enabled the authentication and differentiation of Mitragyna species from allied species. This study reveals that DNA barcoding coupled with HRM is an efficient tool with which to identify M. speciosa and M. speciosa-containing samples and ensure the safety and quality of traditional Thai herbal medicines.

Ethnobotanical and ethnopharmacological studies of medicinal and aromatic plants used in the treatment of metabolic diseases in the Moroccan Rif

Heliyon ◽

10.1016/j.heliyon.2019.e02191 ◽

2019 ◽

Vol 5 (10) ◽

pp. e02191 ◽

Cited By ~ 3

Author(s):

Noureddine Chaachouay ◽

Ouafae Benkhnigue ◽

Mohamed Fadli ◽

Hamid El Ibaoui ◽

Lahcen Zidane

Keyword(s):

Metabolic Diseases ◽

Aromatic Plants ◽

Allelopathic effects of leachates of Juglans regia L., Populus tremula L. and juglone on germination of temperate zone cultivated medicinal and aromatic plants

Agroforestry Systems ◽

10.1007/s10457-020-00572-9 ◽

2021 ◽

Vol 95 (2) ◽

pp. 431-442

Author(s):

Péter Zubay ◽

Jakob Kunzelmann ◽

András Ittzés ◽

Éva Németh Zámboriné ◽

Krisztina Szabó

Keyword(s):

Current Knowledge ◽

Juglans Regia ◽

Agroforestry Systems ◽

Temperate Zone ◽

Populus Tremula ◽

Environmental Benefits ◽

Allelopathic Effect ◽

Aromatic Plants ◽

Allelopathic Effects

AbstractThe environmental benefits of agroforestry systems are well known. However, current knowledge of potential allelopathic interactions is inadequate. The decrease in soil fertility, the increasingly rhapsodic distribution of precipitation, and the special metabolism and cultivation of medicinal and aromatic plants are all harbingers of medicinal-agroforestry systems. The authors aimed to discover the allelopathic effects of Juglans regia L. and Populus tremula L. on germination of medicinal and aromatic plants cultivated in a temperate zone. Accordingly, an in vitro germination trial was conducted with leachates of these trees and two juglone concentrations. These allelopathic effects were evaluated for germination vigour, germination rate, and total fresh weight of seedlings of twelve different species. A pronounced species specificity was observed in tolerance of seeds and seedlings to the allelopathic effect of Populus and Juglans. In four of the species studied, the allelopathic effect may inhibit germination, but only initially. Poppy and angelica proved to be the most sensitive to the treatments. The following species had relative tolerance to the allelochemicals, so further research under natural conditions is suggested for: Althea officinalis L. (9.34 ± 5.04–68.66 ± 13.62 GR%), Anethum graveolens L. (12.00 ± 2.00–100.00 ± 6.12 GR%), Cannabis sativa L. (72.66 ± 9.02–91.34 ± 1.16 GR%), Dracocephalum moldavica L. (38.00 ± 2.00–80.00 ± 17.44 GR%), Linum usitatissimum L. (44.66 ± 2.00–58.00 ± 3.46 GR%), and Satureja hortensis L. (52.00 ± 28.22–82.00 ± 8.00 GR%). The aim would be to introduce them into agroforestry systems.