综述：园艺贸易的分子视角：来自印度的国际物种认证经验

《The Journal of Horticultural Science and Biotechnology》：A molecular perspective on horticultural trade: lessons from India for international species authentication

这篇综述深入探讨了DNA条形码（DNA barcoding）技术在解决全球园艺产业物种认证挑战中的应用前景。文章以印度园艺业为案例，系统分析了传统形态学与化学分析方法的局限性，并阐述了如何利用分子工具（如rbcL、matK、trnH-psbA、ITS/ITS2等标记）提升物种鉴定的准确性与可重复性。综述涵盖了药用植物（如Salacia属）、经济作物（如竹子、香草、蕨类）的贸易监管、知识产权（IPR）保护及可持续发展议题，为行业标准化协议制定和国际贸易政策整合提供了重要见解。

　　

ABSTRACT

全球园艺产业正面临物种认证、法规合规和贸易透明度方面的日益严峻的挑战。植物物种的错误鉴定可能导致经济损失、消费者安全受损以及违反监管框架。传统的认证方法，包括形态学和化学分析，往往缺乏可靠鉴定所需的准确性和可重复性。本篇综述评估了DNA条形码作为一种强大的分子工具在园艺贸易物种认证中的潜力。借鉴涉及重要经济植物物种的案例研究，我们强调了基于DNA的认证方法相对于传统方法的优势。我们还讨论了当前的市场法规、分子技术的局限性以及支持行业应用标准化协议的必要性。我们的分析强调了将DNA条形码整合到全球贸易政策中以增强质量保证、防止掺假并确保符合国际标准的重要性。未来的研究应致力于提高成本效益，解决与降解样本相关的技术挑战，并探索与人工智能等新兴技术在物种识别方面的协同作用。

Introduction

园艺作物是最有价值的农产品之一，在国民经济中扮演着至关重要的角色。在许多发展中国家，它们为外汇收入做出显著贡献，并成为农业多样化的关键驱动力。园艺产业是农业部门中增长最快的板块。全球范围内，园艺作物的生产模式在过去几十年中经历了显著多样化。全球园艺市场在2021年估值207.7亿美元，预计到2026年将达到402.4亿美元，复合年增长率为10.2%。随着全球收入增加以及生鲜和加工园艺产品消费的增长，该行业的供应链在支持经济增长方面变得至关重要。尽管包括印度在内的全球园艺产业快速扩张，但该行业在物种认证、法规合规和贸易透明度方面仍面临持续挑战。随着国际对园艺产品需求的增长，准确的物种鉴定对于维护生物安全、保护本地生物多样性和支持公平贸易实践变得愈发关键。这些发展凸显了对改进行业标准和实践的迫切需求。本文探讨了分子工具，特别是DNA条形码，如何应对这些挑战并支持该行业的可持续增长。

Indian horticultural industry

印度的园艺产业已成为该国农业经济的重要支柱，为农民提供了重要的收入机会。在过去三十年里，该行业迅速扩张，园艺用地稳步扩大，同时进入市场的产量大幅增加。根据印度农业与农民福利部发布的2024-25财年第一次预估，园艺作物产量较2023-24财年增长了2.07%。在过去十年中，产量增长了26.51%，而种植面积仅增加了437万公顷。在2023-24财年，园艺总产量达到3.5475亿吨。通过为小农提供更高回报并有助于改善营养成果，该行业在印度多样的地理气候区持续扩张。根据联合国粮农组织的数据，印度是仅次于中国的世界第二大水果和蔬菜生产国。与全球趋势一致，由于城市化进程加快、收入增加以及对均衡饮食重要性认识的提高，印度国内对园艺产品和高端园艺商品的需求近几十年来有所增长。这种转变为印度园艺家提供了新的机遇，使他们能够利用日益自由化和全球一体化的市场。作为回应，印度一直在调整其政策并投资于科学创新以维持这一增长轨迹。园艺在印度国内生产总值中扮演着关键角色，占农业部门总增加值（GVA）的33%。其变革性影响体现在社会与经济变化研究所最近的一份报告中，该报告发现，在2014-15年度国家园艺委员会下实施国家园艺使命后，本土园艺农民的平均年收入从每年855.29美元增加到1523.13美元，增长了78%。

Correct species and variety/cultivar detection

准确的物种鉴定对于科学研究和工业应用都至关重要。鉴于园艺作物的巨大多样性，包括水果、蔬菜、观赏植物、花卉、香料、药用和芳香植物以及种植园作物，其精确的物种鉴定在确保经济可持续性和法规合规方面起着关键作用。由于本土作物改良的科学进步以及外来和非本地物种的引入，园艺领域正在经历快速转型，这正在重塑园艺遗传资源的格局。印度丰富的生物多样性，包括栽培园艺物种的野生和杂草近缘种，进一步强调了物种认证的重要性。这在药用植物产业中尤其相关，全球的高需求导致了草药原材料中的掺假和替代问题。许多用于制药的药用植物是野外采集而非系统栽培的，导致供应链脆弱。为确保真实性和可持续性，对具有商业价值的药用植物进行大规模驯化和栽培被认为是必要的。在这种背景下，正确识别具有商业价值的物种以及获取高质量的种子或种植材料对于园艺部门的扩张至关重要。在后新冠时代，随着世界领先的研究机构越来越多地探索、优先考虑或停止使用各种药用动植物，物种认证对于制药企业开发治疗各种健康状况的药物变得更为关键。另一个准确识别园艺物种不可或缺的关键领域是种植园作物的商业化生产。对于大规模出口，确保种植材料的正确物种身份至关重要。然而，对于某些物种，在幼体阶段鉴定种植材料具有挑战性，因为缺乏清晰独特的形态特征，如竹子。为解决这一问题，研究人员正在探索将DNA条形码作为一种新颖可靠的工具，用于在任何生长阶段识别种植材料。同样，园艺部门内的观赏植物产业也因伪造和知识产权侵权而面临重大挑战。许多植物育种者因未经授权繁殖其栽培品种而遭受经济损失，公共研究机构往往难以执行知识产权。为贸易中的植物开发精确的分子鉴定技术有助于遏制这些侵权行为并执行市场法规。本文讨论了整个园艺部门的一些常见挑战，并重点说明了如何通过应用先进的DNA条形码技术有效解决这些问题。通过确保遗传真实性、监控商业贸易、提高育种者和种植者的利润以及促进生物多样性保护，DNA条形码倡议有潜力改变园艺部门。其在质量保证、贸易监测和生物多样性保护方面的应用对于培育一个更可持续、盈利且对环境负责的产业至关重要。

Case study: ferns trade – species popularisation, conservation and authentication

园艺的范围，特别是观赏部门，已扩展到开花植物之外，包括如蕨类植物在内的蕨类植物。由于它们的观赏和营养价值，这些植物在市场上受到越来越多的关注。蕨类植物的各种品种已被用作食物资源，特别是在中国、韩国、尼泊尔、印度、菲律宾、日本、印度尼西亚、波利尼西亚和澳大利亚的土著社区自古以来就有食用传统。在印度，几个部落社区传统上食用各种蕨类植物作为食物。对这些可食用蕨类植物进行科学验证，并在经过认证的支持下将其纳入全球食品市场，有可能使人类饮食多样化，同时提振印度经济。除了经济意义，这些蕨类植物富含我们现代日常饮食中缺乏的微量营养素。在印度东北部已经观察到可食用蕨类植物的小规模种植，它们作为季节性蔬菜消费，是当地的园艺物种。然而，大规模的社区接受需要专注于民族植物学研究的政府合作项目，这些项目可以为了解其栽培实践提供宝贵的知识。同时，需要分子认证协议来区分可食用物种和潜在的掺假物，确保蕨类供应链的质量控制。蕨类贸易的一个主要挑战是物种错误鉴定。这主要是由于缺乏独特的花期和果期、复杂的繁殖和生长机制（壮观的孢子传播能力和广泛匍匐的根茎生长）以及丰富的隐性形态特征（包括营养体和孢子囊群）造成的。此外，受威胁、濒危以及外来入侵物种的非法贸易仍然是一个令人担忧的问题。由于全球园艺贸易是外来植物入侵的关键因素，危及原始环境，这需要在环境敏感地区立即采取行动和必要的立法措施。为解决这一问题，需要一种能够准确识别潜在入侵蕨类物种的监管工具。采用DNA条形码的监管框架已被证明能有效解决此类问题。印度记录有1029种蕨类植物，它们的商业存在正在稳步增长。虽然根据通知第24号（RE-98）/1997-2002，禁止出口野外采集的桫椤科树蕨及其衍生物，但其他几种物种，如槲蕨（Drynaria quercifolia (L.) J.Sm.）、欧洲鳞毛蕨（Dryopteris filix-mas (L.) Schott）和铁线蕨（Adiantum capillus-veneris L.）经常被交易。此外，还有一些濒危蕨类物种，如三色凤尾蕨（Pteris tricolor Linden），其在印度东北部分布受限，由于人为压力面临灭绝风险。蕨类贸易中一个常被忽视的方面是栖息地退化和气候变化对野生种群的影响，这常常使保护工作复杂化。许多蕨类物种，特别是附生和石生种类，依赖于特定的微气候条件，这些条件正因森林砍伐和环境变化而迅速改变。虽然商业化栽培是一种有前景的保护策略，但它必须与孢子超低温保存、组织培养繁殖和种子库等迁地保护努力相结合，以保障遗传多样性。此外，许多观赏和药用蕨类缺乏标准化的贸易法规，增加了生物剽窃和利用土著知识的风险。通过结合先进分子鉴定技术、清晰的贸易政策和法律框架以及道德采收实践的整体方法来解决这些差距，对于确保印度不断增长的蕨类贸易的可持续、公平和科学稳健发展至关重要。

Case study: the Salacia genus – a medicinal treasure facing conservation challenges

Salacia L.属包含一组具有重要药用价值和相当商业价值的植物。根据皇家植物园邱园维护的Plants of the World Online (POWO) 数据库，有214个被接受的Salacia物种，其中约二十四个物种和一个变种原产于印度。Salacia在东南亚（印度、斯里兰卡、中国、日本、韩国、越南和印度尼西亚）是一种备受推崇的植物，在阿育吠陀医学体系中具有特殊意义。它也在美国、日本和许多欧洲国家被广泛消费。尽管国际需求不断增长，但只有少数物种的药用特性经过临床验证。科学文献记载了其抗氧化、抗糖尿病、抗肥胖和降低甘油三酯的作用。在印度出口的具有药用重要性的物种中，网脉Salacia（Salacia reticulata）、中华Salacia（Salacia chinensis）和长圆Salacia（Salacia oblonga）具有最高的贸易意义。虽然这三个物种都存在于印度，但没有一个进行大规模商业化栽培，供应完全依赖野外采集。这种不可持续的采集方式引发了对其长期保护的担忧。S. chinensis在印度次大陆被认为是受威胁物种，而S. reticulata和S. oblonga被世界自然保护联盟（IUCN）列为濒危物种，并列入CITES附录-II。因此，它们的合法贸易需要由印度环境、森林与气候变化部下属的相关森林当局颁发“合法采购证书”或“栽培证书”。Salacia物种保护和贸易的一个主要挑战是物种错误鉴定问题。在许多情况下，野外采集由训练不足的采集者进行，通常来自部落社区，导致无意中采集了错误的物种。此外，Salacia物种之间的形态相似性使物种区分复杂化，因为它们的营养特征高度相似，仅在花和果实结构上存在显著差异。最近发现的新的天然变种，如S. oblonga var. kakkayamana，进一步增加了物种识别的复杂性。即使在训练有素的分类学家也难以区分密切相关的Salacia物种。从植物化学角度看，Salacia根提取物中存在两种α-葡萄糖苷酶抑制剂，即sala