CN102899397B - 基于dna分析的羊毛羊绒定量检测方法 - Google Patents
基于dna分析的羊毛羊绒定量检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于DNA分析的羊毛羊绒定量检测方法,包括:步骤一、以待测样品的DNA为模板,进行PCR扩增;步骤二、检测扩增产物的荧光信号;步骤三:计算待测样品中山羊源性纤维成分和绵羊源性纤维成分的含量;其中,用于PCR扩增的反应体系中含有扩增山羊源性纤维成分特异性引物对和山羊源性纤维成分特异性探针,以及扩增绵羊源性纤维成分特异性引物对和绵羊源性纤维成分特异性探针。
Description
技术领域
本发明属于生物工程领域,具体地说,是关于一种基于DNA分析的羊毛羊绒定量检测方法。
背景技术
羊绒素有“软黄金”之称,价格昂贵,其良好的服用性能使得羊绒产品一直广受欢迎。我国是山羊绒的重要生产国之一,世界上70%的羊绒都出自我国内蒙、新疆、宁夏等地,每年依靠此项出口创汇数额可观。一些不法商贩将羊毛或脱鳞(改性)羊毛,拉伸绵羊毛等极易与山羊绒纤维混淆的纤维混为山羊绒,牟取暴利,极大地败坏了我国的声誉。
2004-2006年,经多次协商,英、美、法、澳大利亚及我国的专家一致同意用鳞片厚度来鉴别羊毛羊绒。羊绒的鳞片厚度(鳞片细胞本身的厚度)为0.42μm以下,羊毛鳞片均在0.54μm以上。近年来,一方面是超细绵羊品种的出现,这些羊毛的鳞片厚度均在0.50μm以下;另一方面,片面追求高产,辽宁盖县的高产绒山羊得到了大力推广,羊绒普遍增粗,鳞片厚度增大。依靠鳞片厚度的鉴别方法已经无法正确鉴别羊毛羊绒。
羊毛羊绒的精确检测一直是纺织品检测领域的难题。一般来说化学合成纤维的鉴别相对容易,而物理、化学性质相近的天然纤维的鉴别就比较困难,加之天然动物纤维常常要进行防缩处理及染色等工艺,增加了检测的难度。目前常规使用的检测方法为物理法,主要包括光学显微镜法和扫描电镜法(SEM)。国内外不同标准不约而同地将显微镜法置于最重要和最广泛的应用地位。显微镜检测存在一些问题:费时,费力,且依赖检测人员的经验,因而具有不可避免的主观性。而扫描电镜也存在着成本高,制样麻烦,检测时间长等缺陷。图1是扫描电镜下放大600倍的山羊绒和绵羊毛纤维。
因此,建立新的方法,准确客观地鉴别细羊毛与山羊绒纤维,对于公平贸易和维护我国产绒大国的良好声誉,显得尤为迫切。
随着生物技术和生命科学的飞速发展,DNA检测技术以其客观性和精准性在食品、动植物检疫、医疗诊断、司法鉴定及环境监测等领域得到了广泛的应用。近年,有很多学者开展了基于DNA技术的纤维物种鉴别研究,对纺织品质量检测现代化技术的发展具有重要的推动作用。
发明内容
本发明的的第一个目的在于提供一种基于DNA分析的羊毛羊绒定量检测方法。
本发明的的第二个目的在于提供一种山羊源性纤维成分的检测试剂盒。
本发明的的第三个目的在于提供所述山羊源性纤维成分的检测试剂盒的应用。
本发明的的第四个目的在于提供一种绵羊源性纤维成分的检测试剂盒。
本发明的的第五个目的在于提供所述山羊源性纤维成分的检测试剂盒的应用。
本发明的的第六个目的在于提供一种山羊源性纤维成分的特异性引物和特异性探针。
本发明的的第七个目的在于提供一种绵羊源性纤维成分的特异性引物和特异性探针。
本发明所需要解决的技术问题,可以通过以下技术方案来实现:
作为本发明的第一方面,一种基于DNA分析的羊毛羊绒定量检测方法,包括以下步骤:
步骤一、以待测样品的DNA为模板,进行荧光定量PCR扩增;
步骤二、检测扩增产物的荧光信号;
步骤三:计算待测样品中山羊源性纤维成分和绵羊源性纤维成分的含量;
其中,用于PCR扩增的反应体系中含有扩增山羊源性纤维成分特异性引物对和山羊源性纤维成分特异性探针,以及扩增绵羊源性纤维成分特异性引物对和绵羊源性纤维成分特异性探针。
其中,所述扩增山羊源性纤维成分特异性引物对的序列如SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示。
其中,所述山羊源性纤维成分特异性探针的核苷酸序列如SEQ ID NO:3所示。
其中,所述扩增绵羊源性纤维成分特异性引物对的序列如SEQ ID NO:4和SEQ ID NO:5所示。
其中,所述绵羊源性纤维成分特异性探针的核苷酸序列如SEQ ID NO:6所示。
作为本发明的第二方面,一种山羊源性纤维成分的检测试剂盒,含有以下试剂:
(a)扩增山羊源性纤维成分特异性引物对;
(b)山羊源性纤维成分特异性探针。
进一步地,所述试剂盒还包括:
(c)标准参照物。
其中,所述扩增山羊源性纤维成分特异性引物对的序列如SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示。
其中,所述山羊源性纤维成分特异性探针的核苷酸序列如SEQ ID NO:3所示。
其中,所述标准参照物是山羊源性纤维成分DNA,或含有山羊源性纤维成分扩增目的片段的质粒DNA,或山羊绒。
作为本发明的第三方面,一种山羊源性纤维成分的检测试剂盒的应用,用于定量检测山羊源性纤维成分。
作为本发明的第四方面,一种绵羊源性纤维成分的检测试剂盒,含有以下试剂:
(a)扩增绵羊源性纤维成分特异性引物对;
(b)绵羊源性纤维成分特异性探针。
进一步地,所述试剂盒还包括:
(c)标准参照物。
其中,所述扩增绵羊源性纤维成分特异性引物对的序列如SEQ ID NO:4和SEQ ID NO:5所示。
其中,所述绵羊源性纤维成分特异性探针的核苷酸序列如SEQ ID NO:6所示。
其中,所述标准参照物是绵羊源性纤维成分DNA,或含有绵羊源性纤维成分扩增目的片段的质粒DNA,或绵羊毛。
作为本发明的第五方面,一种绵羊源性纤维成分的检测试剂盒的应用,用于定量检测绵羊源性纤维成分。
作为本发明的第六方面,一种山羊源性纤维成分的特异性引物和特异性探针,其中,所述山羊源性纤维成分特异性引物的序列如SEQ ID NO:1和SEQ IDNO:2所示;所述山羊源性纤维成分特异性探针的序列如SEQ ID NO:3所示。
作为本发明的第七方面,一种绵羊源性纤维成分的特异性引物和特异性探针,其中,所述绵羊源性纤维成分特异性引物的序列如SEQ ID NO:4和SEQ IDNO:5所示;所述绵羊源性纤维成分特异性探针的序列如SEQ ID NO:6所示。
本发明的有益效果:
1、可快速、简便地检测羊毛羊绒混纺制品中的羊毛和羊绒含量;
2、灵敏度高,荧光定量PCR只需微量的DNA模板;
3、针对山羊源性和绵羊源性的特异性引物和探针特异性好,准确度高,误差小于10%。
附图说明
图1为山羊绒(左)和绵羊毛(右)的扫描电镜图。
图2为山羊源性检测引物和探针的位置。
图3为绵羊源性检测引物和探针的位置。
图4为山羊源性成分的实时荧光PCR结果。
图5为绵羊源性成分的实时荧光PCR结果。
图6为山羊源性成分的探针引物的特异性检测结果。
图7为绵羊源性成分的探针引物的特异性检测结果。
图8为山羊源性成分体系的灵敏度检测结果,其中,从左往右各点分别代表山羊绒DNA1倍、10倍、100倍、1000倍、10000倍梯度稀释。
图9为绵羊源性成分体系的灵敏度检测结果其中,从左往右各点分别代表绵羊毛DNA1倍、10倍、100倍、1000倍、10000倍梯度稀释。
图10为羊绒羊毛定量标准曲线图。
图11为标为100%的羊绒围巾的显微镜检测结果。
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明作进一步说明。应理解,以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,如《分子克隆:实验室手册》(New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989)中所述的条件或厂商提供的条件进行。
实施例1、引物和探针的设计
针对山羊源性成分的产物大小为67bp。荧光定量引物和探针的位置如图2所示,序列如下:
Go1F:5’-CCCGTCACCCTCCTCAAGT-3’(SEQ ID NO:1)
Go1R:5’-CCTCTCATGTAGTTGATGCGTGTT-3’(SEQ ID NO:2)
Pgo1:FAM-AATACAATGCACTCAAGC-MGB(SEQ ID NO:3)
针对绵羊源性成分的产物大小为97bp。荧光定量引物和探针的位置如图3所示,序列如下:
Sh1F:5’-CGTCACCCTCCTCAAGTAAATATGA-3’(SEQ ID NO:4)
Sh1R:5’-TTCCAGTATGCTTACCTTGTTACGA-3’(SEQ ID NO:5)
Psh1:FAM-ACCTATTTACATATATCAACCACAC-MGB(SEQ ID NO:6)
其中,FAM表示荧光报告基团,MGB表示淬灭基团。本发明采用荧光探针法,其检测原理是利用荧光标记特异性探针来识别模板。与现有技术中SYBR染料法相比,本发明荧光标记特异性探针的特异性更强。
实施例2、山羊源性成分和绵羊源性成分反应体系的优化
分别取山羊绒、绵羊毛5mg,剪碎后用progema毛发抽提试剂盒抽提DNA,70μl洗脱液洗脱DNA。
反应体系:除ABI Taqman μniversal PCR master mix(2×)10μl,DNA模板4μl以外,其他成分如表1和表2所示。引物的浓度为10μM,探针的浓度为2μM。
表1、山羊源性成分测定优化反应体系中其他成分的用量(单位:μl)
体系 | 引物 | 探针 | ddH2O |
1 | 0.4 | 1 | 4.6 |
2 | 0.4 | 2 | 3.6 |
3 | 0.6 | 1 | 4.4 |
4 | 0.6 | 2 | 3.4 |
5 | 0.6 | 2.5 | 2.9 |
6 | 0.8 | 1 | 4.2 |
7 | 0.8 | 2 | 3.2 |
8 | 0.8 | 2.5 | 2.7 |
9 | 1.0 | 2 | 3 |
10 | 1.0 | 2.5 | 2.5 |
11 | 1.8 | 2 | 2.2 |
12 | 1.8 | 2.5 | 1.7 |
表2、绵羊源性成分测定优化反应体系中其他成分的用量(单位:μl)
体系 | 引物 | 探针 | ddH2O |
1 | 0.4 | 1 | 4.6 |
2 | 0.4 | 2 | 3.6 |
3 | 0.6 | 1 | 4.4 |
4 | 0.6 | 2 | 3.4 |
5 | 0.6 | 2.5 | 2.9 |
6 | 0.8 | 1 | 4.2 |
7 | 0.8 | 2 | 3.2 |
8 | 0.8 | 2.5 | 2.7 |
9 | 1.0 | 2 | 3 |
10 | 1.0 | 2.5 | 2.5 |
11 | 1.8 | 2 | 2.2 |
12 | 1.8 | 2.5 | 1.7 |
优化结果如图4和图5所示,其中,图4为山羊源性成分的实时荧光PCR结果,图5为绵羊源性成分的实时荧光PCR结果。综合考虑荧光信号强度、Ct值等因素,山羊源性成分检测体系和绵羊源性成分检测最优化体系均为8,退火温度为60℃。
实施例3、山羊源性成分和绵羊源性成分引物探针的特异性检测
分别取山羊绒、绵羊毛5mg,用progema毛发抽提试剂盒抽提DNA,70μl洗脱液洗脱DNA,用于测试引物探针的特异性。两者探针的终浓度均为0.4μM,引物的终浓度为0.25μM。分别以4μl山羊绒和绵羊毛DNA为模板进行实时荧光PCR扩增,同时,以相同体积的ddH2O为阴性对照。退火条件为60℃,45s。
结果如图6和图7所示,其中,图6为山羊源性成分的探针引物的特异性检测结果,图7为绵羊源性成分的探针引物的特异性检测结果。结果显示,绵羊源性成分的引物探针特异性很好,与同样浓度的绵羊DNA不反生反应,而山羊源性成分的反应体系与绵羊DNA有较弱的交叉反应,但两者Ct值之差约为15,远大于10,等效浓度小于0.1%,对后续的定量影响不大。
实施例4、山羊源性成分和绵羊源性成分引物探针灵敏度检测
将山羊绒、绵羊毛抽提的DNA按照10倍梯度稀释,用相应引物探针和最优化的体系检测灵敏度。
结果如图8和图9所示,其中,图8为山羊源性成分体系的灵敏度检测结果,图9为绵羊源性成分体系的灵敏度检测结果。结果显示,山羊DNA经104倍稀释都仍能检测到信号,绵羊DNA经104倍稀释都仍能检测到信号,说明本发明的羊毛羊绒的DNA检测法体系灵敏度很高。
实施例5、定量拟合曲线的建立
5.1、山羊绒绵羊毛混合物DNA的制备及Ct值的检测
分别称取羊绒含量为10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,总质量为10mg山羊绒、绵羊毛混合物,将它们剪碎,提取DNA。每个反应取4μlDNA作为模板,分别用山羊源性引物探针和绵羊源性引物探针测定Ct值。
5.2、数据的处理和计算
根据荧光定量PCR的数学原理,当两个反应的扩增效率非常接近时,可以近似地认为羊绒与羊毛的比值的对数与两者对应的Ct值之差存在一定的关系(WanJi,Li Bai,Ming Ji,et al.A method for quantifying mixed goat cashmere and sheepwool.Forensic Science International208(2011)139-142)。
以三批样品的羊绒Ct检测值和羊毛检测Ct值之差的平均值为横坐标,羊绒和羊毛的比值的对数为纵坐标取点进行曲线拟合,得一直线,线性方程为y=-0.2716x-0.6471,R2=0.9946(图10)。
对于需定量的样品,每次测山羊源性绵羊源性成分各自的Ct值,计算出两者的差值,计算出定量标曲中对应的两者含量的对数值,再经计算可以得到两者的精确比例。
实施例6、定量曲线的验证
内蒙是我国最大的羊绒产区,将产自内蒙的羊绒和羊毛以1:9(羊绒10%),1:1(羊绒50%),9:1(羊绒90%)的投入量混合,各自取十个独立的样本,抽提DNA,测羊毛羊绒各自的Ct值,并通过标准曲线计算其中的羊绒羊毛含量。另外采用各地的羊绒,与羊毛按一定的比例混合,测得并计算羊绒的比例,用以验证该方法的准确性。
表3、特定投入比的羊绒测得百分比
表4、不同产地羊绒的验证实验
批号 | 产地 | 投入羊绒比例% | Delta Ct | 计算羊绒比例% |
1 | 新疆和田 | 90 | -5.59 | 88.14 |
2 | 新疆哈密 | 90 | -5.42 | 86.95 |
3 | 新疆阿克苏 | 90 | -6.15 | 91.34 |
4 | 陕西 | 90 | -5.99 | 90.54 |
5 | 东北 | 90 | -5.86 | 89.78 |
6 | 北京 | 90 | -6.00 | 90.57 |
结果如表3和表4所示,其中,表3为特定投入比的羊绒测得百分比结果,表4为不同产地羊绒的验证实验结果。测试特定投入比的羊绒的结果显示,10%羊绒样品测得值的平均值为9.94%,50%羊绒样品测得值的平均值为48.13%,90%羊绒样品测得值的平均值为90.6%,结果证明本发明的方法实际测得值与理论值相符,准确性较高。另外,由于不同产地的羊绒线粒体拷贝数可能不一样,因此选取了六种不同产地羊绒进行验证,结果显示,本发明的方法适用于不同地区所产羊绒。
实施例7、实例验证
有一标为100%山羊绒的围巾,显微镜检测结果为山羊绒95.2%(图11)。
取两个不同的部位,剪碎进行DNA抽提检测,得出两Ct值并计算结果。检测的具体数值如下:
表5、实例检测结果
结果如表5所示,羊毛羊绒的DNA检测法得出的羊绒比例约为88.44%,与显微镜检测结果基本一致,误差小于10%。
本发明的所述特异性引物对和探针可采用本领域中已知的方法,进一步制成检测试剂盒,所述试剂盒除了所述特异性引物对和探针外,还可以包括标准参照物,这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种基于DNA分析的羊毛羊绒定量检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、以待测样品的DNA为模板,进行荧光定量PCR扩增;
步骤二、检测扩增产物的荧光信号;
步骤三:计算待测样品中山羊源性纤维成分和绵羊源性纤维成分的含量;
其中,用于PCR扩增的反应体系中含有扩增山羊源性纤维成分特异性引物对和山羊源性纤维成分特异性探针,以及扩增绵羊源性纤维成分特异性引物对和绵羊源性纤维成分特异性探针;
其中,所述扩增山羊源性纤维成分特异性引物对的序列如SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示,所述山羊源性纤维成分特异性探针的核苷酸序列如SEQID NO:3所示,所述扩增绵羊源性纤维成分特异性引物对的序列如SEQ IDNO:4和SEQ ID NO:5所示,所述绵羊源性纤维成分特异性探针的核苷酸序列如SEQ ID NO:6所示。
2.一种山羊源性纤维成分和绵羊源性纤维成分的检测试剂盒,含有以下试剂:
(a)扩增山羊源性纤维成分特异性引物对;
(b)山羊源性纤维成分特异性探针;
(c)扩增绵羊源性纤维成分特异性引物对;
(d)绵羊源性纤维成分特异性探针;
其中,所述扩增山羊源性纤维成分特异性引物对的序列如SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示,所述扩增绵羊源性纤维成分特异性引物对的序列如SEQID NO:4和SEQ ID NO:5所示,所述山羊源性纤维成分特异性探针的核苷酸序列如SEQ ID NO:3所示,所述绵羊源性纤维成分特异性探针的核苷酸序列如SEQ ID NO:6所示。
3.根据权利要求2所述的试剂盒,其特征在于,所述试剂盒还包括:
(e)标准参照物。
4.如权利要求2或3所述的试剂盒的应用,用于定量检测山羊源性纤维成分和绵羊源性纤维成分。
5.一种如权利要求1中所述的山羊源性纤维成分和绵羊源性纤维成分的特异性引物和特异性探针,其特征在于,所述山羊源性纤维成分特异性引物的序列如SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示;所述山羊源性纤维成分特异性探针的序列如SEQ ID NO:3所示,所述绵羊源性纤维成分特异性引物的序列如SEQ ID NO:4和SEQ ID NO:5所示;所述绵羊源性纤维成分特异性探针的序列如SEQ ID NO:6所示。
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