謝晚彬,丁永電
龍牙百合(Lilium brownii var.viridulum)是久負(fù)盛名的萬載地方特產(chǎn),萬載以龍牙百合種植為主,江西萬載、永豐和湖南隆回并稱為全國三大龍牙百合產(chǎn)地。龍牙百合富含淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、維生素等營養(yǎng)成分,以及秋水仙堿、秋水仙胺等具有抑制細(xì)胞分裂的藥物成分,因而龍牙百合具有很高的營養(yǎng)價(jià)值,同時(shí)其在癌癥的防控上展現(xiàn)出良好的藥用價(jià)值[1]。百合一般通過種球、株芽等無性方式進(jìn)行繁殖,在繁殖過程中,一旦發(fā)生病毒感染,病毒便會(huì)在植株體內(nèi)生長,進(jìn)而在植株之間傳播,造成百合產(chǎn)量降低,品質(zhì)下降。侵染百合的主要病毒有黃瓜花葉病毒(Cucumber mosaic virus, CMV)、百合斑駁病毒(Lily mottle virus,LMoV)和百合無癥病毒(Lily symptomless virus,LSV),這 3種病毒發(fā)生最普遍,危害最嚴(yán)重[2-4]。在百合生產(chǎn)種植過程中,脫毒苗的應(yīng)用是防控病毒病的根本措施,而可靠的病毒檢測技術(shù)是確保脫毒苗真正無毒的保證。因此,建立一種針對萬載龍牙百合主要病毒的檢測技術(shù),確保脫毒苗真正無毒,對其病毒病的防控具有重要意義。
目前百合病毒的檢測方法主要有電鏡檢測法、指示植物法、酶聯(lián)免疫法和反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Reverse transcription-polymerase chain reaction, RTPCR)法等[5-7]。RT-PCR 法以百合病毒的 RNA 為模板,通過反轉(zhuǎn)錄和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)對RNA進(jìn)行擴(kuò)增,根據(jù)擴(kuò)增產(chǎn)物的有無即可檢測出病毒的有無,因此與電鏡檢測法、指示植物法、酶聯(lián)免疫法相比,RT-PCR法具有快速、靈敏、特異性強(qiáng)、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。目前,關(guān)于采用RT-PCR法檢測萬載龍牙百合主要病毒的研究尚未見報(bào)道。因此,我們以萬載龍牙百合為試驗(yàn)材料,研究了檢測其主要病毒的RT-PCR技術(shù),以期為百合病毒病的防控、脫毒苗的無毒化生產(chǎn)提供技術(shù)支持。
供試百合為龍牙百合,采用五點(diǎn)取樣法從萬載縣白水鄉(xiāng)發(fā)病田塊取樣得到。
總RNA提取試劑盒(TaKaRa MiniBEST Plant RNA Extraction Kit, Code No.9769)、RT-PCR 試劑盒(TaKaRa PrimeScriptTMOne Step RT-PCR Kit Ver.2,Code No.RR055A)、DNA Marker(2000)均購自日本Takara公司。
引物 CMVF/CMVR、LMoVF/LMoVR、LSVF/LSVR、18SF/18SR由上海生工生物工程有限公司合成,它們的序列參見表1。
表1 試驗(yàn)所用引物
5804R高速冷凍離心機(jī)(德國Eppendorf公司)、PEARL微量核酸蛋白分析儀(德國Implen公司)、TP600 PCR儀(日本Takara公司)、DYY-8C電泳儀(北京市六一儀器廠)、TANON-2500電泳凝膠成像系統(tǒng)(上海天能科技有限公司)。
龍牙百合鱗莖組織的裂解操作步驟如下:(1)將適量新鮮的龍牙百合鱗莖組織置于液氮預(yù)冷的研缽中,用研磨杵研磨鱗莖組織,在研磨過程中不斷加入液氮,直至將鱗莖組織徹底研磨成粉末狀;(2)將50 mg龍牙百合鱗莖組織粉末狀樣品置于1.5 mL滅菌離心管中,加入450μL Buffer PE,用移液器吹打混勻,使樣品充分裂解,直至無明顯沉淀,然后將裂解液在 4 ℃下以 12000 r/min離心5 min;(3)將上清液置于1個(gè)新的1.5 mL滅菌離心管中,加入45μL Buffer NB,混勻,4 ℃、12000 r/min 離心 5 min;(4)再將上清液置于1個(gè)新的1.5 mL滅菌離心管中,加入450μL Buffer RL,混勻,混合液用于總RNA的提取。
龍牙百合總RNA的提取操作步驟如下:(1)往上述混合液中加入250μL無水乙醇,混勻后立即置于 RNA Spin Column中(分 2 次),以 12000 r/min離心1 min,棄濾液;(2)往 RNA Spin Column中加入500 μL Buffer RWA,以 12000 r/min 離心 30 s,棄濾液;(3)往 RNA Spin Column中加入 600 μL Buffer RWB,以 12000 r/min 離心 30 s,棄濾液。 用 Buffer RWB洗滌2次;(4)將 RNA Spin Column以 12000 r/min離心2 min,除去殘留液體;(5)將RNA Spin Column置于1.5 mL RNase Free的收集管中,然后在RNA Spin Column膜中央處加入50μL RNase Free dH2O,室溫靜置5 min 后,以12000 r/min 離心2 min,收集管中收集的濾液即為總RNA提取液。
用PEARL微量核酸蛋白分析儀對總RNA提取液進(jìn)行濃度和純度檢測,檢測其是否符合進(jìn)行RTPCR的質(zhì)量要求。
通過RT-PCR法進(jìn)行龍牙百合主要病毒的檢測。 采用引物 CMVF/CMVR、LMoVF/LMoVR、LSVF/LSVR、18SF/18SR從總 RNA提取液中分別擴(kuò)增CMV、LMoV、LSV等主要病毒和18S rRNA分子。根據(jù)RT-PCR試劑盒操作說明,設(shè)定RT-PCR反應(yīng)體系為:2×RT-PCR Buffer 5 μL、RNase-free dH2O 3 μL、總 RNA 提取液1 μL、Forward Prime(10 μmol/L)0.4 μL、Reverse Prime (10 μmol/L) 0.4 μL、RT-PCR polymerase 0.2μL。根據(jù)引物的Tm值,并參考相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[8],設(shè)定RT-PCR 的反應(yīng)條件為:50℃逆轉(zhuǎn)錄30 min;94℃預(yù)變性 5 min;94℃變性 30 s,60℃退火30 s,72℃延伸30 s,30個(gè)循環(huán);72℃最后延伸7 min。取出RT-PCR產(chǎn)物,進(jìn)行1.2%瓊脂糖凝膠電泳。
若電泳結(jié)果顯示擴(kuò)增出病毒的特異片段,則表明萬載龍牙百合感染了該病毒,同時(shí)根據(jù)相應(yīng)的RTPCR反應(yīng)條件,可以建立該病毒的RT-PCR檢測技術(shù)。若電泳結(jié)果顯示沒有擴(kuò)增出病毒的特異片段,則將退火溫度逐漸降低,先后設(shè)定為55℃、50℃,重復(fù)上述RT-PCR檢測過程。
采用總RNA提取試劑盒從龍牙百合鱗莖組織提取總RNA,用PEARL微量核酸蛋白分析儀檢測總RNA提取液的濃度和純度,檢測結(jié)果顯示:總RNA提取液的濃度為 74.449 ng/μL,符合進(jìn)行 RT-PCR的要求;總 RNA提取液的 A260值為1.861,A280值為0.918,A260/A280值為 2.027,接近 2.0,表明純度高,也符合進(jìn)行RT-PCR的要求。
采用引物 CMVF/CMVR、LMoVF/LMoVR、LSVF/LSVR、18SF/18SR從總 RNA提取液中分別擴(kuò)增CMV、LMoV、LSV等主要病毒和18SrRNA分子(RTPCR的退火溫度設(shè)定為60℃),對RT-PCR產(chǎn)物進(jìn)行1.2%瓊脂糖凝膠電泳分析,結(jié)果圖1第2泳道顯示從總RNA提取液中擴(kuò)增出LMoV病毒的特異片段(623 bp);圖1第1泳道和第3泳道分別顯示從總RNA提取液中沒有擴(kuò)增出CMV和LSV病毒的特異片段。LMoV病毒的RT-PCR檢測技術(shù)(條件)為:50℃逆轉(zhuǎn)錄30 min;94℃預(yù)變性5 min;94℃變性30 s,60℃退火30 s,72℃延伸30 s,30個(gè)循環(huán);72℃最后延伸7 min。
將退火溫度降低為55℃,第2次擴(kuò)增CMV和LSV病毒,并對RT-PCR產(chǎn)物進(jìn)行1.2%瓊脂糖凝膠電泳分析,結(jié)果圖2第1泳道和第2泳道分別表明:從總RNA提取液中也沒有擴(kuò)增出CMV病毒的特異片段(255 bp)和LSV病毒的特異片段(439 bp)。
將退火溫度降低為50℃,第3次擴(kuò)增CMV和LSV病毒,并對RT-PCR產(chǎn)物進(jìn)行1.2%瓊脂糖凝膠電泳分析,圖3第1泳道和第2泳道分別顯示:從總RNA提取液中還是沒有擴(kuò)增出CMV病毒的特異片段(255 bp)和LSV病毒的特異片段(439 bp)。
圖1 龍牙百合主要病毒的RT-PCR檢測
圖2 龍牙百合CMV和LSV病毒的RT-PCR檢測
我們在龍牙百合CMV、LMoV、LSV等主要病毒的RT-PCR檢測過程中,根據(jù)引物的Tm值,并參考相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[8],將 RT-PCR的退火溫度設(shè)定為 60℃,順利擴(kuò)增出LMoV病毒的特異片段(623 bp)(圖1第2泳道),但未能擴(kuò)增出CMV病毒的特異片段(圖1第1泳道)和LSV病毒的特異片段(圖1第3泳道)。為此我們將CMV和LSV病毒檢測的退火溫度下調(diào)至55℃,均只在1000~2000 bp之間擴(kuò)增出1條DNA片段(圖2),與CMV病毒的特異片段(255 bp)和LSV病毒的特異片段(439 bp)長度不符。當(dāng)將CMV和LSV病毒檢測的退火溫度進(jìn)一步下調(diào)至50℃,也均只在1000~2000 bp之間擴(kuò)增出1條DNA片段(圖3)。
圖3 龍牙百合CMV和LSV病毒的RT-PCR檢測
在采用RT-PCR檢測百合病毒的文獻(xiàn)報(bào)道中,大多數(shù)通過RT-PCR產(chǎn)物中有無病毒的特異片段來判斷被檢測的百合是否感染該病毒[9-10],這可能會(huì)因RT-PCR試劑失效和操作失誤而造成假陰性的情況。為此我們引入18SrRNA作為內(nèi)參照,當(dāng)RT-PCR的退火溫度設(shè)定為60℃時(shí),順利擴(kuò)增出18SrRNA的特異片段(200 bp)(圖1第4泳道),但是沒有擴(kuò)增出CMV和LSV的特異片段,從而排除了因RT-PCR試劑失效和操作失誤而造成假陰性的情況。
根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果,可以得出:萬載龍牙百合感染了LMoV病毒,而沒有感染CMV病毒和LSV病毒。同時(shí)可以確定LMoV病毒的RT-PCR檢測技術(shù)為:50℃逆轉(zhuǎn)錄30 min;94℃預(yù)變性5 min;94℃變性30 s,60℃退火30 s,72℃延伸30 s,30個(gè)循環(huán);72℃最后延伸7 min。另外,本研究建立的RT-PCR檢測技術(shù)可以用于萬載龍牙百合主要病毒的檢測,對萬載龍牙百合脫毒苗的無毒化生產(chǎn)和病毒病的防控具有重要意義。
[1] 張擇.萬載百合[J].質(zhì)量探索,2013(11):14.
[2] 沈淑琳.百合病毒病及其檢驗(yàn)[J].植物檢疫,1996,10(4):223-226.
[3]王繼華,唐開學(xué),張仲凱,等.百合病毒及脫毒檢測進(jìn)展[J].北方園藝,2004(6):73-75.
[4]廖富榮,林石明,吳媛,等.侵染百合的病毒種類及其檢疫重要性[J].植物檢疫,2011,25(1):70-74.
[5] 劉文洪,洪健,陳集雙,等.百合病毒病原的檢測診斷[J].電子顯微學(xué)報(bào),2004,23(3):225-228.
[6]梁巧蘭,魏列新,徐秉良.侵染觀賞百合病毒寄主范圍研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008,43(4):94-96.
[7] 劉曉榮,王志剛,張惠華,等.百合病毒檢測研究進(jìn)展[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué),2011(3):49-51.
[8]陳進(jìn),李曉昕,袁雪,等.百合三種主要病毒的RT-PCR檢測及脫毒技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào),2013,21(4):489-497.
[9]徐榕雪.百合主要病毒的分子檢測及脫毒技術(shù)研究[D].南京:南京林業(yè)大學(xué),2007.
[10]鄭麗娜.百合種球病毒檢測與脫除技術(shù)研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2009.