鄭 晶,唐中偉,2,陳 彬,黃曉蓉,林 杰,張?bào)w銀
(1.福建省檢驗(yàn)檢疫技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 福州 350001;2.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,福建 福州 350002)
禽肉制品中單增李斯特菌的DiversiLab分型
鄭 晶1,唐中偉1,2,陳 彬1,黃曉蓉1,林 杰1,張?bào)w銀1
(1.福建省檢驗(yàn)檢疫技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 福州350001;2.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,福建 福州350002)
目的:研究從同一類食品中分離出的單增李斯特菌間的同源性關(guān)系,為預(yù)測(cè)預(yù)警保障食品安全和食源性疾病溯源提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。方法:應(yīng)用DiversiLab分型系統(tǒng)對(duì)2001—2010年福建出入境檢驗(yàn)檢疫局從各類禽肉制品中 分離出的25 株單增李斯特菌進(jìn)行分型,其中包括:DNA提取、重復(fù)序列-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(repetitive sequence-based polymerase chain reaction,rep-PCR)、微電泳芯片分離檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析。結(jié)果:DiversiLab分型中,相似系數(shù)為95%時(shí),25 株菌被分為了6 組(G);相似系數(shù)為97%時(shí),25 株菌被分為11 組(P)。結(jié)論:DiversiLab分型結(jié)果較準(zhǔn)確地揭示了25 株菌株間的親緣性關(guān)系。基于rep-PCR的DiversiLab分型系統(tǒng),是一種操作簡(jiǎn)單、分辨率高、重復(fù)性好且高效快速的基因分型方法,可作為食源性病原體檢測(cè)及食源性疾病溯源的工具。
DiversiLab分型系統(tǒng);單增李斯特菌;重復(fù)序列PCR;同源性分析
單增李斯特菌(Listeria monocytogenes)全名為單核細(xì)胞增生李斯特氏菌,在自然界中廣泛分布,是一種人畜共患的病原菌,也是一種重要的食源性致病菌。據(jù)世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)報(bào)告:有4%~8%的水產(chǎn)品,5%~10%的乳及乳制品,15%以上的家禽和30%以上的肉制品被該菌污染[1]。據(jù)陳玉貞等[2]報(bào)道,食品中李斯特菌的檢出率為8.85%,其中生雞肉為9.54%,生豬肉為24.85%,生羊肉為3.35%,生牛肉為14.47%,散裝熟肉為6.84%,生食蔬菜為1.34%。99%的人類李斯特病被認(rèn)為是因?yàn)槭秤昧吮焕钏固鼐廴镜氖称范鸬模渑R床癥狀通常表現(xiàn)為腦膜炎、敗血癥、流產(chǎn)、產(chǎn)前感染、腸胃炎和單核細(xì)胞增多[3]。在美國(guó)每年大約2 500 例的感染是由單增李斯特菌引起的,感染率不是很高,但其死亡率可達(dá)20%[4]。其高致病性,在國(guó)內(nèi)外的食品安全檢測(cè)中逐漸被重視[5],并已被WHO列為四大食源性致病菌之一[6],成為許多國(guó)家食品衛(wèi)生的必檢項(xiàng)目。在我國(guó),單增李斯特菌也被列為21世紀(jì)對(duì)衛(wèi)生健康具有重大影響的12 種病原微生物之一[7],被國(guó)家質(zhì)檢總局列為進(jìn)出口食品的必檢菌或監(jiān)控病原菌。
在去過(guò)20多年的時(shí)間里,分子生物學(xué)得到快速發(fā)展,基于DNA序列分型的基因分型技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。愈來(lái)愈多的分子分型技術(shù)被應(yīng)用于微生物分型[8],如多位點(diǎn)序列分析、脈沖場(chǎng)凝膠電泳(pulse field gel electrophoresis,PFGE)、擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性(amplificed fragment length polymorphism,AFLP)、重復(fù)序列-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(repetitive sequence-based polymerase chain reaction,rep-PCR)等。DiversiLab分型系統(tǒng)是基于rep-PCR進(jìn)行分型的,它是一個(gè)高度集成、操作簡(jiǎn)便、快速的分型平臺(tái)。研究表明DiversiLab分型系統(tǒng)與PFGE分型結(jié)果有良好的一致性[9-10],相比于分型“金標(biāo)準(zhǔn)”的PFGE,它具有更高的重復(fù)性,更簡(jiǎn)便的操作流程,能夠?qū)崿F(xiàn)微生物的快速分型[11],對(duì)監(jiān)測(cè)和追溯環(huán)境及食品樣品中的病原微生物具有重要意義。本研究的目的在于通過(guò)對(duì)從同一類食品中分離出的單增李斯特菌進(jìn)行DiversiLab分型研究,揭示其內(nèi)在聯(lián)系,明確污染源,為將來(lái)的食品安全事件和食源性疾病溯源提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。
1.1材料
1.1.1菌株來(lái)源
2001—2010年福建出入境檢驗(yàn)檢疫局從各類禽肉制品中分離出的單增李斯特菌共有25 株。這25 株菌分別來(lái)自9 個(gè)不同的城市。來(lái)自南平的有3 株,來(lái)自蘭州的有7 株,來(lái)自哈爾濱的有6 株,來(lái)自北京的有4 株,來(lái)自桂林、重慶、昆明、成都和西寧的各有1 株。
1.1.2試劑
李斯特菌顯色培養(yǎng)基鄭州博賽生物技術(shù)股份有限公司;胰酪胨凍大豆酵母瓊脂廣東環(huán)凱微生物科技有限公司;腦心浸液培養(yǎng)基北京陸橋科技有限公司;DNA提取試劑盒(MO BIO UltraCleanTMMicrobial DNA Isoalation Kit)、革蘭氏陽(yáng)性菌鑒定卡(GP)、DNA Reagents & Supplies、Diversilab Listeria Kit、DNA Chips法國(guó)生物梅里埃公司;AmpliTaq DNA聚合酶美國(guó)Applied Biosystems公司。
1.1.3儀器與設(shè)備
DiversiLab分型系統(tǒng)、VITEK 2 Compact 30全自動(dòng)微生物鑒定儀法國(guó)生物梅里埃公司;ABI 9700聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增儀美國(guó)Applied Biosystems公司;核酸蛋白測(cè)定儀德國(guó)Eppendorf公司。
1.2方法
1.2.1菌株的鑒定
2001—2010年福建出入境檢驗(yàn)檢疫局從各類禽肉制品中分離出的25 株單增李斯特菌,全部按照GB 4789.30—2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)》方法鑒定為單增李斯特菌后,在VITEK 2 Compact上用GP卡進(jìn)行鑒定,確定其為單增李斯特菌(表1)。
表1 25 株單增李斯特菌菌株信息詳情Taabbllee 11 SSppeecciiffi i cc iinnffoorrmmaattiioonn aabboouutt 2255 ssttrraaiinnss ooff L. monocytogeenneess
1.2.2DNA指紋圖譜分型方法
1.2.2.1DNA的提取
實(shí)驗(yàn)菌株接種到胰酪胨凍大豆酵母瓊脂上,在(36±1)℃條件下,培養(yǎng)24 h后。用DNA提取試劑盒,按照DiversiLab推薦的操作步驟進(jìn)行DNA提取,用核酸蛋白測(cè)定儀將所有樣品的質(zhì)量濃度調(diào)整到25~40 μg/μL。
1.2.2.2PCR擴(kuò)增
應(yīng)用DiversiLab Listeria Kit提供的rep-PCR引物進(jìn)行擴(kuò)增,反應(yīng)體系為25 μL:18 μL rep-PCR MM1,2.5 μL 10×PCR buffer,2.0 μL Primer Mix L,0.5 μL Ampli Taq,2.0 μL反應(yīng)模板。PCR循環(huán)條件:94 ℃預(yù)變性2 min;94 ℃變性30 s,50 ℃退火30 s,70 ℃延伸90 s,35 個(gè)循環(huán),最后70 ℃延伸3 min。
1.2.2.3芯片電泳
按照DiversiLab分型步驟,先配制Gel-dye混合物,然后將Gel-dye、DNA Marker、Ladder和PCR擴(kuò)增產(chǎn)物加載到DNA Chip,最后將加載好的芯片放入Agilent 2100運(yùn)行。運(yùn)行后的數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳至DiversiLab網(wǎng)站。
1.2.2.4分型方法
采用DiversiLab軟件(版本3.4.4)進(jìn)行分析,用Pearson's Correlation方法來(lái)確定距離矩陣、非加權(quán)配對(duì)算術(shù)平均法建立樹(shù)狀圖和相似矩陣,進(jìn)行聚類分析。
對(duì)于流行病爆發(fā)調(diào)查常使用的PFGE分型,已經(jīng)提出了一組定義菌株關(guān)系的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)[12],將菌株間的關(guān)系分為:不存在差異、相關(guān)以及不同。DiversiLab分型在基于比較rep-PCR和脈沖場(chǎng)凝膠電泳或其他金標(biāo)準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上,將相似度在97%以上的定義為樣品不可區(qū)分,即兩個(gè)樣品之間沒(méi)有帶型差異,模擬電泳條帶沒(méi)有強(qiáng)度和單個(gè)差異,但整體帶型強(qiáng)度差異可能有;將相似度在95%及以上的定義為樣品具有相關(guān)性,即樣品模擬電泳條帶有1~2 條不同;將相似度在95%以下定義為不同樣品,即樣品模擬電泳圖有3 條以上的條帶不同[13-15]。
相似度線:97%。圖 1 25 株單增李斯特菌的DiversiLab聚類分析圖Fig.1 Dendrogam analysis and virtual gel images of 25 strains of L. monocytogenes
采用DiversiLab分析軟件進(jìn)行聚類分析,得到聚類分析圖,如圖1所示。“P”表示相似度為97%及以上的樣品分組,25 株菌被分為11 組(P),P1、P4、P6、P7、P8和P9組中各包含有2 株菌,P11組中有9 株菌,這些組內(nèi)的菌株其模擬電泳條帶沒(méi)有差別,在遺傳水平不可區(qū)分;“G”表示相似度為95%及以上的樣品分組,共分為了6 組,G1組內(nèi)有4 株菌,G2組內(nèi)有3 株菌,G3組內(nèi)有6 株菌,G4組內(nèi)有2 株菌,G6組內(nèi)有9 株菌,G5組內(nèi)只有1 株菌,這6 組內(nèi)樣品間的模擬電泳條帶有1~2 條不同,在遺傳水平上具有相關(guān)性。
食品安全是一全球性問(wèn)題,由食源性致病菌引起的食品安全問(wèn)題日益突出,為有效地預(yù)防食品安全事件的發(fā)生,應(yīng)對(duì)分離出的致病菌進(jìn)行分型溯源。通常,來(lái)自不同區(qū)域或不同樣品的同種細(xì)菌,表現(xiàn)出的多樣性足以被分為不同的亞型。菌株分型的目的在于回答這樣一個(gè)問(wèn)題,即被鑒定為同一種的兩個(gè)微生物菌株在遺傳水平上是否相同,是否具有同源性。
隨著分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,產(chǎn)生了各種基于不同原理的分型技術(shù)。如:PFGE、限制性長(zhǎng)度多態(tài)性研究、AFLP、rep-PCR等,這些分子分型方法都有各自的局限性[16-18]。被業(yè)界公認(rèn)的分型“金標(biāo)準(zhǔn)”PFGE,也很難解決類似尺度的條帶以及多個(gè)實(shí)驗(yàn)室間重復(fù)性問(wèn)題[19]。自動(dòng)化的DiversiLab分型是基于rep-PCR進(jìn)行分型的,它有效地解決了非自動(dòng)化的rep-PCR分型方法實(shí)驗(yàn)室間重復(fù)性較低,分型時(shí)間較長(zhǎng)及基于瓊脂凝膠電泳的分離和檢測(cè)都很難達(dá)到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。DiversiLab分型方法是一種自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng),其結(jié)果的收集和處理不受主觀限制,從DNA提取到出分析結(jié)果不到24 h,結(jié)果具有很高的分辨率,一般條帶能達(dá)到10 條左右;標(biāo)準(zhǔn)化的試劑,重復(fù)性好,操作簡(jiǎn)單,是一種實(shí)時(shí)定量檢測(cè)[20-22]。
本實(shí)驗(yàn)從同一類樣品中分離出的25 株單增李斯特菌,在相似系數(shù)為95%時(shí),被分為G1、G2、G3、G4、G5和G6共6 組;在相似系數(shù)為97%時(shí),被分為P1~P11共11 組。P組內(nèi)的菌株不可區(qū)分,在模擬電泳條帶上沒(méi)有強(qiáng)度和單個(gè)差異,但可能有整體帶型強(qiáng)度差異。G組內(nèi)的菌株具有相關(guān)性,在模擬電泳圖上有3 條以上的條帶不同。相似系數(shù)大于95%且小于97%的菌株之間具有相關(guān)性,這可能是來(lái)自同一污染源的菌株發(fā)生了變異,在分型上沒(méi)有表現(xiàn)出同一性。來(lái)自同一地方同一商場(chǎng)的L095 與L096、L099與L102不可區(qū)分,并且是來(lái)自同一類型同一性狀的食品,表明他們是來(lái)自同一污染源。P11組內(nèi)的9 株菌,有來(lái)自同一地方同一商場(chǎng)的,也有來(lái)自同一地方不同商場(chǎng)的,還有來(lái)自不同地方不同商場(chǎng)的,這些菌株之間不可區(qū)分,表明該型的單增李斯特菌株具有流行性,從一個(gè)地方傳播到了另外一個(gè)地方,這些食品在不同或相同的地方通過(guò)不同或相同的途徑污染了相同的單增李斯特菌菌株。
要對(duì)食品中分離出的致病菌進(jìn)行準(zhǔn)確的溯源,需要結(jié)合多種信息,如:采樣地、生產(chǎn)企業(yè)、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)批號(hào)、物流信息、原材料來(lái)源地、菌株分離時(shí)間及菌株本身的生理生化特征等多種信息才能準(zhǔn)確地得出結(jié)論。劉靜宇等[23-24]對(duì)食品中分離的金黃色葡萄球菌的分型研究表明,DiversiLab分型結(jié)果與樣品的種類、來(lái)源及菌株分離時(shí)間等信息間有較合理的對(duì)應(yīng)關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系,結(jié)果準(zhǔn)確可靠。本研究中,DiversiLab的分型結(jié)果揭示出了菌株之間的親緣性關(guān)系,對(duì)實(shí)現(xiàn)單增李斯特菌的主動(dòng)監(jiān)測(cè)和傳染源溯源具有指導(dǎo)作用,對(duì)控制由單增李斯特菌引起的食源性疾病流行具有十分重要的意義。
自動(dòng)化的DiversiLab分型系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點(diǎn),但也有局限性[25]:在進(jìn)行芯片分析檢測(cè)時(shí),只需1 μL樣品,如果操作不小心,產(chǎn)生了氣泡,對(duì)結(jié)果有嚴(yán)重影響,需重新分析,增加了檢測(cè)成本和檢測(cè)時(shí)間;此外,若樣本不足12 個(gè),為形成回路芯片上剩余的孔也必須加入Marker和樣品替代物使其保持與加樣孔的體積一致,造成試劑浪費(fèi)和成本增加。然而,DiversiLab分型系統(tǒng)的高效率、高分辨率、能建立數(shù)據(jù)庫(kù)的可重復(fù)性、實(shí)驗(yàn)室間能比較和高通量的應(yīng)用以及其基于Web界面的遠(yuǎn)程訪問(wèn)和數(shù)據(jù)庫(kù)共享等優(yōu)點(diǎn)完全能應(yīng)用于菌株跟蹤監(jiān)測(cè),疾病爆發(fā)病源調(diào)查及食源性致病菌的溯源分析。在日常的菌株跟蹤監(jiān)測(cè)和疾病爆發(fā)病原調(diào)查中自動(dòng)化的DiversiLab分型工具將是一種十分有用的工具。
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DiversiLab Typing of Listeria monocytogenes Isolated from Poultry Products
ZHENG Jing1, TANG Zhongwei1,2, CHEN Bin1, HUANG Xiaorong1, LIN Jie1, ZHANG Tiyin1
(1. Fujian Province Key Laboratory of Inspection and Quarantine Technology Research, Fuzhou350001, China;2. College of Food Science, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou350002, China)
To study the homologous relationship of Listeria monocytogenes strains isolated from poultry products, which can provide a scientifi c basis for forecasting and early warning of food security and provide technical support for preventing food-borne diseases caused by L. monocytogenes. Methods: A total of 25 strains of L. monocytogenes isolated from the poultry products in the Fujian Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau from 2001 to 2010 were typed by DiversiLab typing system through DNA extraction, repetitive sequence-based polymerase chain reaction (rep-PCR), and microfl uidic chip. Results: At the similarity coefficient of 95% and 97%, 25 strains were accordingly divided into 6 groups (G) and 11 patterns (P), respectively. Conclusions: The genetic relatedness among the 25 strains could be accurately revealed by DiversiLab typing. Automated DiversiLab typing system is a fast, easily operated, highly discriminatory and effi cient genetyping method. It can be recommended as an epidemiological analysis tool for foodborne illness.
DiversiLab typing system; Listeria monocytogenes; rep-PCR; epidemiological analysis
Q936
A
1002-6630(2015)24-0220-04
10.7506/spkx1002-6630-201524041
2015-06-27
福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2010J01266);國(guó)家質(zhì)檢總局科技計(jì)劃項(xiàng)目(2010IK169)
鄭晶(1973—),女,研究員,本科,研究方向?yàn)槭称分形⑸餀z測(cè)。E-mail:fjciqzj@qq.com