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        直接PCR法在獼猴桃潰瘍病檢測中的建立

        2020-08-25 02:03:16李智念羊煉劉露
        河南科技 2020年20期
        關鍵詞:檢測方法

        李智念 羊煉 劉露

        摘 要:通過優(yōu)化PCR反應體系和反應程序,本文建立了使用獼猴桃枝條為樣品,直接檢測獼猴桃潰瘍病PSA病原菌的方法。該方法跳過了病原菌培養(yǎng)和DNA提取步驟,大大縮短了檢測時長,利用微型PCR儀系統(tǒng),使針對獼猴桃潰瘍病的簡單、低成本、快速現(xiàn)場檢測成為可能。

        關鍵詞:獼猴桃潰瘍病;檢測方法;直接PCR

        中圖分類號:S436.634文獻標識碼:A文章編號:1003-5168(2020)20-0139-03

        Abstract: By optimizing the PCR reaction system and reaction program, a method for directly detecting the pathogenic bacteria of kiwi fruit ulcer PSA by using kiwi twigs as a sample was established in this paper. The method skips the steps of pathogen culture and DNA extraction, greatly shortens the detection time, and utilizes a micro-PCR system, which makes simple, low-cost and fast on-site detection for kiwi fruit ulcer possible.

        Keywords: kiwi fruit ulcer;detection method;direct PCR

        近年來,我國獼猴桃種植面積不斷增加,細菌性潰瘍病快速蔓延[1-2]。在沒有特效防治藥品的現(xiàn)狀下,加強外引苗木的檢疫、及早清除園中感染植株是防范潰瘍病,避免果園全軍覆沒的重要手段。植株感病的早期雖然不表現(xiàn)出相應性狀,但已經(jīng)具備傳播擴散致病菌的能力,要及早發(fā)現(xiàn)已染病植株并不容易。

        PCR檢測能夠高效準確地鑒定出PSA病原菌,但現(xiàn)有的方法一般要首先采樣培養(yǎng)病原菌,然后提取培養(yǎng)出的菌落DNA,再進行PCR檢測。這樣的流程需要專業(yè)人員操作,很難應用到獼猴桃園的常規(guī)檢測。面對基層獼猴桃園主的自主快速檢測方法,目前國內還少有報道。本研究通過優(yōu)化普通PCR的反應體系與程序,跳過病原物培養(yǎng)和DNA提取過程,直接以獼猴桃枝條為樣本進行PCR反應;整合現(xiàn)有儀器設備,避開了常規(guī)PCR試驗對高速離心機、成像系統(tǒng)或熒光定量系統(tǒng)的依賴,建立了一套簡單、可靠、準確、快速、低成本的檢測方法,旨在為發(fā)展出一種基層獼猴桃園主用得起、用得上的獼猴挑潰瘍病早期檢測技術,為我國獼猴桃栽培的健康發(fā)展提供幫助。

        1 材料與方法

        1.1 供試菌種

        從明顯發(fā)生潰瘍病的獼猴桃枝條中分離保存的PSA病原菌。

        1.2 獼猴桃枝條

        分別以明顯發(fā)生潰瘍病的獼猴桃枝條(見圖1)、未見病征的獼猴桃枝條(見圖2)和已確認未感染PSA病原菌的獼猴桃枝條(見圖3)為樣品。

        1.3 PCR引物

        通過文獻分析選取P3F/P5R(5′-GGTTTCGGACACCGCAGGTTCTACCGAG-3′,5′-CTTCCTGATCCCCGTTACCCATCGAC-3′)[3]用于PCR檢測,由上海生工進行合成。

        1.4 獼猴桃枝條組織取樣量的確定

        直接PCR檢測反應對樣品用量由一定要求,樣品量太少,會導致底物含量過低,無法完成檢測;樣品量太多會污染PCR反應體系,導致目標片段的擴增無法順利完成[4-9]。為確定取樣量的范圍,本試驗以ddH2O為陰性對照,以稀釋后的獼猴桃PSA菌液為陽性對照,通過取不同質量的健康枝條樣品與PSA菌液混合進行PCR檢測來確定樣品取樣量的上限,通過從感病枝條中取不同重量樣品進行PCR檢測來確定樣品取樣量的下限。

        PCR反應體系為:2×Taq PCR Master Mix10ul,上下游引物各0.5 μL,DNA模板10 μL。反應條件為:預變性95 ℃ 3 min; 95℃變性10 s,58 ℃退火30 s;72 ℃延伸20 s,38個循環(huán);72 ℃延伸5 min;20 ℃保存。用2%瓊脂糖凝膠電泳法檢測,核算染料為低毒的GelRed染料。

        1.5 檢測系統(tǒng)的輕簡化驗證

        常規(guī)PCR結果判讀一般是,通過凝膠成像系統(tǒng)底部的紫外燈管,激發(fā)鑲嵌了核酸染料的DNA片段發(fā)出熒光,再通過頂部的相機鏡頭拍攝下條帶的照片,傳輸至計算機,呈現(xiàn)結果。為了適應基層低成本輕簡化的操作需求,人們可以嘗試使用紫外手電筒代替成像系統(tǒng)來激發(fā)條帶,直接目測判讀的方式來解讀PCR結果。

        2 結果與分析

        2.1 取樣量對PCR反應的影響

        分別取1、0.5、0.1、0.05、0.02、0.01、0.008、0.005、0.002、0.001 g確定未感染獼猴桃PSA菌的健康枝條,將其分別加入500 μL含有PSA菌的ddH2O中搗碎,取10 μL搗碎后的樣品混合液作為反應底物,進行PCR反應;以ddH2O為陰性對照,以稀釋后的獼猴桃PSA菌液為陽性對照。如圖4所示,PCR結果表明,陽性對照擴增出目標條帶,而陰性對照未出帶,與預期相符,即反應體系正常工作;樣品質量在0.001~0.020 g的反應都擴增出條帶,并且以0.008 g樣品所對應的條帶亮度最高,而0.05~1.00 g樣品質量對應的反應都未見條帶。這表明在本檢測體系條件下,最適的取樣量為0.008 g左右,樣品量高于0.02 g則很可能會打亂反應體系,導致檢測PCR擴增無法進行。

        分別取1、0.5、0.1、0.05、0.02、0.01、0.008、0.005、0.002、0.001 g確定明顯感染獼猴桃PSA菌的枝條,將其分別加入500 μL的ddH2O中搗碎,取10 μL搗碎后的樣品混合液作為反應底物,進行PCR反應;以ddH2O為陰性對照,以稀釋后的獼猴桃PSA菌液為陽性對照。如圖5所示,PCR結果表明,陽性對照擴增出目標條帶,而陰性對照未出帶,與預期相符,即反應體系正常工作;樣品量在0.008~0.020 g的反應都擴增出條帶,并且以0.008 g樣品所對應的條帶亮度最高,而0.05~1.00 g樣品質量和0.000 1~0.0050 g樣品質量對應的反應都未見條帶。這表明在本檢測體系條件下,取樣量低于0.005 g會導致模板量過低,無法檢測出已感病材料。

        通過對不同取樣量的檢測結果分析可知,在21 μL反應體系下,取0.008~0.050 g的獼猴桃枝條組織,加入ddH2O(可用怡寶純凈水代替)中搗碎,取10 μL混合液作為PCR反應的底物,能完成獼猴桃PSA病原菌的直接PCR檢測。

        2.2 輕簡化系統(tǒng)的可行性驗證

        為適應基層果園無專業(yè)分子生物學實驗室、無專業(yè)分子檢測人員的應用場景,將實驗室已經(jīng)驗證的方法進行了設備和試劑進行輕簡化嘗試。

        試劑準備階段:將500 μL怡寶純凈水裝入1.5 mL EP管中;將引物與PCR反應MIX制成預混液,并分裝入PCR反應管中冷凍保存;將2%瓊脂糖凝膠制作完成后,用自封袋密封保存;將10 mL的50倍TAE母液裝入塑料試管保存。

        模擬使用階段:分別取檢測范圍內的健康枝條樣品、染病枝條樣品,加入預裝500 μL純凈水的EP管中,小研磨輥磨碎,取10 μL加入預裝有反應液的PCR管中,上微型PCR儀器,以預定程序反應。將預裝的TAE母液倒入新開的怡寶純凈水中,搖勻制成電泳緩沖液體。將完成反應的PCR產物上樣到預制的瓊脂糖凝膠中,在微型電泳儀上進行電泳反應。電泳完成后用紫外手電筒照射,進行目視判定,染病枝條樣品出現(xiàn)明顯的亮條帶,而健康枝條樣品并未出現(xiàn)條帶,如圖6所示。

        3 結論

        隨著對獼猴桃潰瘍病菌(丁香假單胞菌獼猴桃變種Pseudomonas syrimgae PV.actinidiae,PSA)[10-13]研究的深入,基于普通PCR的檢測方法已經(jīng)被逐漸建立和完善,如已報道的KN-RCR[14]、RG-PCR[15]等技術;也有基于定量PCR技術的檢測方法被報道。這些技術的建立,幫助專業(yè)人員準確地區(qū)分出PSA和其他相似菌株,可以對無病征、未發(fā)病的果園進行早期檢測。但是,這些檢測需要在專業(yè)的分子實驗室進行,需要具有相應分子生物學專業(yè)技能的人員操作,耗時較長,檢測成本較高?;鶎庸麍@主難以應用PCR技術開展自主檢測,在日常果園管護中早發(fā)現(xiàn)、早處理還不現(xiàn)實。本研究通過實驗室驗證,建立了一套應用普通PCR檢試劑、傻瓜化檢測的方法,無須專業(yè)背景即可在說明指導下完成操作,結果準確。該方法所需儀器極為輕簡,相對于建立整套分子實驗室,成本低廉。本研究建立的獼猴桃潰瘍病快速檢測方法,降低了檢測操作難度、檢測成本,縮短了檢測時間,應用前景廣闊。

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