CN102337348B

CN102337348B - 鉴别连州虫草的特征性核苷酸序列及其探针和方法

Info

Publication number: CN102337348B
Application number: CN 201110346630
Authority: CN
Inventors: 王磊; 章卫民; 李浩华; 潘清灵; 陈玉蝉
Original assignee: Guangdong Institute of Microbiology
Current assignee: Guangdong Detection Center of Microbiology of Guangdong Institute of Microbiology
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2031-11-04
Also published as: CN102337348A

Abstract

本发明公开了一种鉴别连州虫草的特征性核苷酸序列及其探针和方法。所述的用于鉴定连州虫草(Cordyceps lianzhounesis)的特征性核苷酸序列来自连州虫草核糖体rRNA内转录间隔区，其序列如SEQ ID NO.1所示。以此特征性核苷酸序列为基础上设计的核苷酸分子探针Probe I(如SEQ ID NO.2所示)和Probe II(如SEQ ID NO.3所示)，以及包含该核酸分子探针的鉴定试剂盒，以及利用该探针通过PCR、核酸杂交或荧光定量PCR鉴别连州虫草的方法。利用本发明，可以方便、快速、准确的进行连州虫草及相关的制品的快速鉴定，本发明使用分子生物学手段排除了鉴定中的人为影响、鉴定结果客观准确，鉴定时间短，半天即可完成。

Description

鉴别连州虫草的特征性核苷酸序列及其探针和方法

技术领域

本发明属于利用分子生物学方法检测中药材真伪的技术领域，具体涉及用于鉴别连州虫草(Cordyceps lianzhounesis)的特征性核苷酸序列以及核苷酸分子探针和鉴别连州虫草的方法。

背景技术：

连州虫草(Cordyceps lianzhounesis)是属于广义虫草属(Cordyceps s.l.)的一种虫生真菌，该属真菌还包括冬虫夏草(Ophiocordyceps sinensis)以及蛹虫草(Cordyceps militaris)。野生冬虫夏草是中国传统中药，具有保肺肾、补精髓、化痰止劳咳的作用，能够调节免疫功能，增强人体抵抗力。目前由于大量的采挖已经造成野生资源不足，价格大幅上张。目前，仍然无法实现冬虫夏草子实体的人工栽培，而其菌丝体培养也需要低温长期发酵，成本过高。蛹虫草又称北虫草或北冬虫夏草，具有益肺肾，补精髓，止血化痰的功能，与冬虫夏草具有相似的温补特性，同时含有冬虫夏草中含量极低的虫草素。连州虫草是我们发现的虫草新种，其与前两者具有相似的功能，而且可以很容易的进行发酵生产及栽培子实体，具有开发为虫草新产品的价值。因此可以快速而准确的鉴别连州虫草菌丝体、子实体以及相关制品真伪的方法和技术对于连州虫草生产相关企业以及相关检验机构将具有重要的意义。

DNA是生物储存遗传信息的物质，每个生物物种乃至个体均具有独特的特征性核苷酸序列，可以作为该生物物种或个体区别于其他物种或个体的标志。DNA是细胞生物的基本组成部分，作为遗传信息的载体，具有一定的稳定性，不会受表型的影响而改变，是用来鉴别物种、个体的可靠依据。通过生物信息学的分析可以找到不同物种或个体的特征性核苷酸序列，利用分子生物学的手段对该序列进行探测即可快速、准确的对物种或个体进行鉴别。发明人已申请并获授权两项鉴别尖头虫草及蜂头虫草的核苷酸特征性序列的专利，目前未见与连州虫草相关的核苷酸特征性序列的专利。

发明内容：

本发明的第一个目的是提供来源于连州虫草(Cordyceps lianzhounesis)核糖体rRNA内转录间隔区以及5.8S rRNA基因，用于鉴别连州虫草的特征性核苷酸序列，其序列如SEQ IDNO.1所示。

本发明提供的利用分子生物学手段鉴别连州虫草的特征性核苷酸序列来源于连州虫草核糖体rRNA内转录间隔区以及5.8S rRNA基因(核糖体rRNA内转录间隔区以及5.8S rRNA基因合并简称ITS区)，其序列如SEQ ID NO.1所示，所在位置以及特征见图1，该序列包含连州虫草的ITS1、5.8S rDNA以及ITS2的序列。该序列可通过实施例1所述的方法获得，亦可通过人工合成的方法在商业化的DNA合成仪器上按照发明人提供的核苷酸序列合成。

本发明以上述连州虫草的特征性核苷酸序列(如SEQ ID NO.1所示)为模板而设计得到全长序列或不少于16个核苷酸组成的寡核苷酸序列，以及在上述全长序列或寡核苷酸序列的基础上经修饰、加工、变化而获得核苷酸序列，也包括在上述全长序列或寡核苷酸序列的基础上在5’端添加或改变10个核苷酸以下或改变原有核苷酸序列数量小于10％以及3’端6个核苷酸改变不足1个核苷酸的核苷酸序列作为连州虫草鉴定的专一性核苷酸分子探针。上述序列可通过DNA自动合成仪等DNA合成装置按照设计好的顺序合成而获得，并可以通过酶、同位素、生物素、化学荧光素、荧光剂等方式进行标记。

因此本发明的第二个目的是提供一种针对上述ITS区的如SEQ ID NO.1所示的序列的连州虫草专一性核苷酸分子探针，其特征在于，该连州虫草专一性核苷酸分子探针包括ProbeI：5’-TTTACAACTCCCAAACCCCAGTG-3’(序列如SEQ ID NO.2所示)和Probe II：5’-GCCGGAGAGGCGAGAGAG-3’(序列如SEQ ID NO.3所示)。进一步优选，所述的连州虫草专一性核苷酸分子探针还包括Probe III：5’-ACCTCTACCTCATCGTTGCCTCGGC-3’(序列如SEQ ID NO.4所示)。该序列经荧光标记后可作为Taqman探针用以鉴定连州虫草。ProbeI、Probe II、Probe III的具体位置见图2，这些序列样适用于上述修饰、加工与变化、添加酶切位点、改变部分核苷酸序列以及标记等操作。

本发明提供的上述连州虫草专一性核苷酸分子探针：Probe I和Probe II具有极高的专一性，可以与连州虫草发生专一性的反应而不与其他种类的虫草或其他真菌发生反应。利用上述探针通过PCR的方法或核酸杂交的方法可以快速的对连州虫草的菌丝体、子实体及相关制品进行检测。从而快速的鉴别连州虫草。

本发明的第三个目的是提供一种用于鉴别连州虫草的试剂盒，其特征在于，包括连州虫草专一性核苷酸分子探针：Probe I：5’-TTTACAACTCCCAAACCCCAGTG-3’、Probe II：5’-GCCGGAGAGGCGAGAGAG-3’和PCR常规反应试剂。

所述的用于鉴别连州虫草的试剂盒，优选还含有虫草属核糖体rRNA内转录间隔区通用引物CorF：5’-CGTTGGTGAACCAGCGGAGGGAT-3’和CorR：5’-TTGCCGCTTCACTCGCCGTTACT-3’。以此引物对的扩增产物作为阳性对照。

所述的用于鉴别连州虫草的试剂盒，优选还含有Probe III：5’-ACCTCTACCTCATCGTTGCCTCGGC-3’。Probe III经过荧光标记后，可以作为Taqman探针，利用荧光定量PCR仪可实时的检测样品中是否存在连州虫草。

本发明的第四个目的是提供一种用于鉴别连州虫草的方法，其特征在于，是以连州虫草专一性核苷酸分子探针：Probe I：5’-TTTACAACTCCCAAACCCCAGTG-3’和Probe II：5’-GCCGGAGAGGCGAGAGAG-3’作为引物，利用PCR的方法或者核酸杂交的方法或荧光定量PCR的方法鉴定连州虫草。

所述的用荧光定量PCR的方法鉴定连州虫草，优选以Probe III：5’-ACCTCTACCTCATCGTTGCCTCGGC-3’标记荧光后，作为Taqman探针。

所述的PCR的方法鉴定连州虫草，优选以虫草属核糖体rRNA内转录间隔区通用引物CorF：5’-CGTTGGTGAACCAGCGGAGGGAT-3’(如SEQ ID NO.5所示)和CorR：5’-TTGCCGCTTCACTCGCCGTTACT-3’(如SEQ ID NO.6所示)的扩增产物作为阳性对照。

荧光定量PCR法：采用前面所述的连州虫草专一性核苷酸分子探针Probe I及Probe II作为扩增引物，Probe III标记荧光后作为Taqman探针，利用荧光定量PCR仪，可实时的检测样品中是否存在连州虫草。具体步骤和过程按照常规分子生物学方法进行。

核酸分子杂交法：采用前面所述的连州虫草专一性核苷酸分子探针，通过核酸分子杂交的方式(例如Southern杂交或点杂交)对连州虫草及相关制品进行鉴定。具体步骤和过程按照常规的分子生物学方法进行。其中，连州虫草的菌丝体、子实体以及相关制品可以直接进行检测也可以先进行DNA的提取与扩增后再进行检测。

PCR方法：采用前面所述的连州虫草专一性核苷酸分子探针Probe I及Probe II作为一组PCR引物，以如前所述虫草菌ITS区通用引物CorF及CorR作为阳性对照组的PCR引物，分别利用上述两组引物按照常规的PCR方法扩增待测样品，两者均能扩增到特异性DNA片段的样品即为连州虫草，其中利用Probe I及Probe II获得的DNA片断长为139bp，利用CorF及CorR获得的DNA片断长为640bp左右。仅虫草菌ITS通用引物CorF及CorR能够得到特异性片段而本发明提供的连州虫草专一性核苷酸分子探针组成的PCR引物Probe I及Probe II不能扩增到特异性DNA片段的样品则不是连州虫草样品。其中，PCR反应可以利用本发明所述的试剂盒中的试剂或按照常规的分子生物学方法提取的连州虫草样品总DNA作为模板，也可以直接挑取少量的连州虫草样品加入PCR反应体系作为模板。

本发明的连州虫草专一性核苷酸分子探针：Probe I和Probe II具有极高的专一性，可以与连州虫草发生专一性的反应而不与其他种类的虫草或其他真菌发生反应。利用上述探针通过PCR的方法或核酸杂交或荧光定量PCR的方法可以快速的对连州虫草及相关制品进行检测。本发明由于有采用DNA序列作为检测标记，因此可以准确、快速的检测未知样品是否为或含有连州虫草，其中样品可以为子实体、其粉碎加工产品及包含有连州虫草的中成药制剂、保健品。采用PCR方法检测时，所需样品量极少，方法简单，半天内可完成检测。

附图说明：

图1是核糖体rRNA基因结构示意图，其中标示为ITS区的范围为本发明涉及的DNA序列，即核糖体rRNA内转录间隔区以及5.8S rRNA基因；

图2是本发明所述的连州虫草特征性核苷酸序列全序列以及连州虫草专一性核苷酸分子探针Probe I、Probe II及Probe III的位置图，该图显示ITS区正链序列，左侧为5’端，右侧为3’端，其中加粗及下划线部分分别为Probe I(11bp-33bp，位于正链上)、Probe II(132bp-149bp，位于负链上)及Probe III(37bp-61bp，位于正链上)；

图3是实施例3中的PCR反应结果示意图，其中1，2为蛹虫草；3，4为戴氏虫草；5，6为冬虫夏草；7，8为蜂头虫草；9，10为球孢白僵菌，11，12为连州虫草；13，14为发虫草，M为DNA分子量标准；

图4是实施例4中的PCR反应结果示意图，其中1，2为蛹虫草；3，4为戴氏虫草；5，6为冬虫夏草；7，8为蜂头虫草；9，10为球孢白僵菌，11，12为连州虫草；13，14为发虫草，M为DNA分子量标准。

具体实施方式：

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1：

鉴别连州虫草的特征性核苷酸序列(rRNA内转录间隔区以及5.8S rRNA基因)的制备

取连州虫草样品0.1-0.5g，液氮中研磨成粉，加入300μl尿素提取液(SDS 1.5％，尿素7mol/L，Tris-HCl pH8.0 0.05mol/L，NaCl 0.5mol/L)，移入1.5ml微型离心管中，在液氮中冷却，迅速移到65℃融化。反复冻融3～5次后，加入等体积的酚∶氯仿∶异戊醇(25∶24∶1)，震荡，13000r/min离心10min，上清移入新管中加入等体积氯仿∶异戊醇(24∶1)，震荡，13000r/min离心10min，上清移入新管中加入微量Rnase A，37℃保温30min，加入3倍体积无水乙醇，3M NaAc(pH5.2)，-20℃放置至少30min后，13000rpm离心15min，回收DNA沉淀，用70％乙醇和无水乙醇洗涤，抽干或风干，每管加入50ulTE(100mmol/L Tris-Cl，10mmol/LEDTA，pH8.0)回溶，获得连州虫草的总DNA。

取0.2ml PCR管一支，加入20ul PCR反应液(包括10xPCR缓冲液2ul，引物CorF、CorR各40ng，2mmol/L dNTP 1ul，Taq酶1个单位，加超纯水至20ul)，加入0.5ul连州虫草总DNA提取液，闭紧管盖，置于PCR仪上按以下程序进行PCR反应：94℃预变性3min，然后93℃变性1min，55℃复性1min，72℃延伸2min，共30个循环，最后72℃延伸10min。反应完成后利用商业化的纯化试剂盒进行产物的纯化并直接在DNA测序仪上测序。获得核苷酸序列除去18S rRNA基因以及28S rRNA基因序列后所得到的序列即为鉴别连州虫草的特征性核苷酸序列(rRNA内转录间隔区以及5.8S rRNA基因)的序列，其序列如SEQ ID NO.1所示。

实施例2：

连州虫草专一性核苷酸分子探针(引物)Probe I，Probe II及ProbeIII的制备

将连州虫草的ITS区序列与其他虫草菌的同源序列进行比较，获得最适于鉴别连州虫草寡核苷酸片段组成与排列顺序，即Probe I(如SEQ ID NO.2所示)，Probe II(如SEQ ID NO.3所示)及Probe III(如SEQ ID NO.4所示)。如图2所示，Probe I位置为11bp-33bp，位于正链上；Probe II位置为132bp-149bp，位于负链上；Probe III位置为37bp-6ibp，位于正链上。根据Probe I，Probe II及ProbeIII的核苷酸排列和组成可以在商业化的DNA合成仪上通过化学合成的方法合成，即可用作连州虫草专一性核苷酸分子探针(引物)。再此基础上，可以利用常规的分子生物学方法利用酶、同位素、生物素、化学荧光素、荧光剂等对Probe I及ProbeII进行标记，即可用做杂交用探针。将ProbeIII根据Taqman探针法进行荧光及淬灭基团的标记即可利用其作为Taqman探针进行荧光定量PCR。

实施例3：

鉴定连州虫草的正对照试验

本试验用以确定DNA样品符合PCR要求可获得特异性PCR产物。

方法1：总DNA提取参照实施例1进行，对不同的样品(蛹虫草，戴氏虫草，冬虫夏草，蜂头虫草，球孢白僵菌，连州虫草，发虫草)分别提取DNA，再进行PCR扩增，各个样品的PCR反应体系为：20ul PCR反应液(包括10xPCR缓冲液2ul，引物CorF、CorR各40ng，2mmol/L dNTP 1ul，Taq酶1个单位，加超纯水至20ul)，加入0.5ul各个样品的总DNA提取液，闭紧管盖，置于PCR仪上按以下程序进行PCR反应：94℃预变性3min，然后93℃变性1min，55℃复性1min，72℃延伸2min，共30个循环，最后72℃延伸10min。扩增的产物在2％的含有DNA染料的琼脂糖凝胶上进行电泳，在适当的紫外光源下查看以及拍照。

方法2：用牙签直接挑取适量的各个样品(粉碎子实体、粉碎的相关制品)(蛹虫草，戴氏虫草，冬虫夏草，蜂头虫草，球孢白僵菌，连州虫草，发虫草)在装20ul超纯水的0.2ml PCR管种搅动，并分别稀至0.1倍以及0.01倍，取2ul上述三个浓度的样品悬浊液加入含有20ul PCR反应液(包括10xPCR缓冲液2ul，引物CorF、CorR各40ng，2mmol/L dNTP 1ul，Taq酶1个单位，加超纯水至20ul)的0.2ml PCR管中，充分混匀闭紧管盖，全部PCR管置于PCR仪上进行如下PCR反应：94℃预变性3min，然后93℃变性1min，60℃复性1min，72℃延伸2min，共30个循环，最后72℃延伸10min。扩增的产物在2％的含有DNA着色剂的琼脂糖凝胶上进行电泳，在适当的紫外光源下查看以及拍照。

图3为按方法1进行的实验结果，显示七种虫草(1，2为蛹虫草；3，4为戴氏虫草；5，6为冬虫夏草；7，8为蜂头虫草；9，10为球孢白僵菌，11，12为连州虫草；13，14为发虫草)均可正常的扩增得到ITS区DNA特异性片段，该结果表明五种待测虫草提取的总DNA符合PCR扩增的要求，可以用作专一性检测的待测样品。

实施例4：

连州虫草专一性鉴别

用以从符合PCR要求的样品中专一性的扩增连州虫草，从而鉴别连州虫草。

方法1：使用实施例3中符合PCR反应要求的样品，以这些样品的总DNA作为模板，参照实施例1中方法进行PCR扩增，其中引物替换为Probe I及Probe II，反应条件为94℃预变性3min，然后93℃变性1min，60℃复性1min，72℃延伸2min，共30个循环，最后72℃延伸10min。扩增的产物在2％的含有DNA染料的琼脂糖凝胶上进行电泳，在适当紫外的光源下查看以及拍照。

方法2：使用实施例3中符合PCR反应要求的样品悬浊液如实施例3中方法2所述进行PCR反应，其中引物替换为Probe I及Probe II，反应条件为94℃预变性3min，然后93℃变性1min，60℃复性1min，72℃延伸2min，共30个循环，最后72℃延伸10min。扩增的产物在2％的含有DNA染料的琼脂糖凝胶上进行电泳，在适当的紫外光源下查看以及拍照。

图4为按方法1进行的实验结果，显示七种虫草(1，2为蛹虫草；3，4为戴氏虫草；5，6为冬虫夏草；7，8为蜂头虫草；9，10为球孢白僵菌，11，12为连州虫草；13，14为发虫草)中连州虫草被专一性的扩增获得139bp左右的特异性DNA片段，而其他虫草均无特异性DNA片段被扩增，该结果表明，连州虫草专一性核苷酸探针(引物)Probe I及Probe II可以从多种虫草中准确的鉴别出连州虫草，同时根据实施例3排除了假阴性(不符合PCR扩增条件而造成的阴性结果)的可能。

Claims

1.一种用于鉴别连州虫草的连州虫草专一性核苷酸分子探针，其特征在于，该连州虫草专一性核苷酸分子探针为：Probe I：5’-TTTACAACTCCCAAACCCCAGTG-3’和Probe II：5’-GCCGGAGAGGCGAGAGAG-3’。

2.一种用于鉴别连州虫草的连州虫草专一性核苷酸分子探针，其特征在于，该连州虫草专一性核苷酸分子探针为：Probe I：5’-TTTACAACTCCCAAACCCCAGTG-3’、Probe II：5’-GCCGGAGAGGCGAGAGAG-3’和Probe III：5’-ACCTCTACCTCATCGTTGCCTCGGC-3’。

3.一种用于鉴别连州虫草的试剂盒，其特征在于，包括权利要求1所述的连州虫草专一性核苷酸分子探针：Probe I：5’-TTTACAACTCCCAAACCCCAGTG-3’、Probe II：5’-GCCGGAGAGGCGAGAGAG-3’和PCR常规反应试剂。

4.根据权利要求3所述的试剂盒，其特征在于，该试剂盒还含有虫草属核糖体rRNA内转录间隔区通用引物CorF：5’-CGTTGGTGAACCAGCGGAGGGAT-3’和CorR：5’-TTGCCGCTTCACTCGCCGTTACT-3’。

5.根据权利要求3所述的试剂盒，其特征在于，该试剂盒还含有Probe III：5’-ACCTCTACCTCATCGTTGCCTCGGC-3’。

6.一种用于鉴别连州虫草的方法，其特征在于，是以权利要求1所述的连州虫草专一性核苷酸分子探针：Probe I：5’-TTTACAACTCCCAAACCCCAGTG-3’和Probe II：5’-GCCGGAGAGGCGAGAGAG-3’作为引物，利用PCR的方法或者荧光定量PCR的方法鉴定连州虫草。

7.根据权利要求6所述的用于鉴别连州虫草的方法，其特征在于，所述的用荧光定量PCR的方法鉴定连州虫草，是以Probe III：5’-ACCTCTACCTCATCGTTGCCTCGGC-3’标记荧光基团后作为Taqman探针再进行荧光定量PCR。

8.根据权利要求6所述的用于鉴别连州虫草的方法，其特征在于，所述的用PCR的方法鉴定连州虫草，还以虫草属核糖体rRNA内转录间隔区通用引物CorF：5’-CGTTGGTGAACCAGCGGAGGGAT-3’和CorR：5’-TTGCCGCTTCACTCGCCGTTACT-3’的扩增产物作为阳性对照。