CN103740839B - 荧光定量pcr检测肉毒杆菌的通用型试剂盒及非诊断性检测方法 - Google Patents

荧光定量pcr检测肉毒杆菌的通用型试剂盒及非诊断性检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了荧光定量PCR检测肉毒杆菌的通用型试剂盒及方法,所述试剂盒包括PCR反应液,所述PCR反应液包括具有如下核苷酸序列的引物对和Taqman探针:上游引物:5’-TGCCTAAAATAGGAATCGATGAA-3’,下游引物:5’-CCACCATTGATCTAAGAAGTCATAG-3’,Taqman探针:5’-ACCTAATAGTATGTTGAATC-3’。本发明提供的荧光定量PCR检测肉毒杆菌的通用型试剂盒,能够快速、有效地检测8个型肉毒杆菌,所述检测方法准确性、特异性和敏感性高,稳定性好,可实现对待测样品如食品、血液及组织样品的快速诊断和有效检测。

Description

荧光定量PCR检测肉毒杆菌的通用型试剂盒及非诊断性检测方法
技术领域
本发明涉及细菌的分子生物学检测技术领域,特别是涉及荧光定量PCR检测肉毒杆菌的通用型试剂盒及方法。
背景技术
肉毒杆菌是一种生长在缺氧环境下的细菌,在罐装食品及密封腌渍食物中具有极强的生存能力,摄食含肉毒杆菌的食品可引发食物中毒。肉毒杆菌是一种致命病菌,它在繁殖过程中分泌的毒素是毒性最强的蛋白质之一。人们食入和吸收这种毒素后,神经系统将遭到破坏,出现头晕、呼吸困难和肌肉乏力等症状。根据抗原性的不同,肉毒杆菌可分为8个型,分别是A、B、Cα、Cβ、D、E、F和G型。其中A、B、E、F和G型主要引发人类发病,Cα、Cβ、D主要引发动物发病。
目前检测肉毒杆菌所采用的方法主要还是传统常规的分离鉴定法、Elisa方法及普通PCR检测。传统常规的分离鉴定法,操作烦琐、耗时长、漏诊率高;ELISA方法相对简便、快速,但对于微量或杂质较多的样品,其特异性和灵敏度较低,可能造成漏诊或误诊。PCR作为一种新型的分子生物学技术,自诞生以来,由于它的特异性、敏感性高,能在短时间内得到大量的目的片段,使之成为当今发明研究的重要手段之一。但常规的PCR在操作中容易造成污染,假阳性较高,使之在诊断上受到一些限制。因此,有必要建立一种快速、灵敏、准确度高的肉毒杆菌检测方法。
定量检测技术-实时荧光定量PCR(Real-time PCR,qPCR),该方法与传统方法不同,它的优点:一是单管封闭操作,有效解决了PCR污染问题;二是自动化程度高;三是特异性更强;四是PCR反应的实时监控。有效地解决了传统定量只能终点检测的局限,实现了每一轮循环均检测一次荧光信号的强度,并记录在电脑软件之中,通过对每个样品Ct值的计算,根据标准曲线获得定量结果;五是绝对定量,由于Ct值与起始模板的对数存在线性关系,可利用标准曲线对未知样品进行绝对定量测定。SYBRGreen染料法已是较完善的检测体系,且反应体系中SYBRGreen染料的使用浓度亦不用进行调整优化,整个检测体系简单易行,但用SYBRGreen染料法进行Real-timePCR也存在着一定的弊端,如结果需要进行熔解曲线分析,特别是进行多重基因检测或引物质量不好时,其扩增的原始图则不能直观反映真实的扩增效率,必需经熔解曲线分析来确定最终的发明结果。实时荧光定量PCR技术自产生以来,不断发展完善,到目前为止已经非常成熟了。标记方法由最初单一的染料法,发展到了特异性更高的探针法,如Taqman、Molecular Beacon等。
发明内容
本发明的一个目的是提供荧光定量PCR检测肉毒杆菌的通用型试剂盒,使其能够快速、有效地检测8个型肉毒杆菌,准确性、特异性和敏感性高,稳定性好,实现对待测样品如食品、血液及组织样品的快速诊断和有效检测。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
荧光定量PCR检测肉毒杆菌的通用型试剂盒,包括PCR反应液,所述PCR反应液包括具有如下核苷酸序列的引物对和Taqman探针:
上游引物:5’-TGCCTAAAATAGGAATCGATGAA-3’,
下游引物:5’-CCACCATTGATCTAAGAAGTCATAG-3’,
Taqman探针:5’-ACCTAATAGTATGTTGAATC-3’。
进一步地,所述Taqman探针的核苷酸序列的3’端标记MGB荧光淬灭基团。
进一步地,所述Taqman探针的核苷酸序列的5’端标记HEX或FAM荧光报告基团。
进一步地,所述PCR反应液还包括2×Premix EX Taq。
进一步地,所述试剂盒还包括阳性对照、阴性对照,所述阳性对照为肉毒杆菌基因组DNA。
本发明的另一个目的是提供荧光定量PCR检测肉毒杆菌的方法,可快速地检测8个型肉毒杆菌,且准确性、特异性和敏感性较高。采用如下技术方案:
荧光定量PCR检测肉毒杆菌的方法,采用具有如下核苷酸序列的引物和Taqman探针进行荧光定量PCR:
上游引物:5’-TGCCTAAAATAGGAATCGATGAA-3’,
下游引物:5’-CCACCATTGATCTAAGAAGTCATAG-3’,
Taqman探针:5’-ACCTAATAGTATGTTGAATC-3’。
进一步地,所述Taqman探针的核苷酸序列的5’端标记HEX报告荧光基团,3’端标记MGB淬灭荧光基团。
进一步地,所述荧光定量PCR反应体系为20μl,包括:上游引物0.4μl;下游引物0.4μl;Taqman探针0.8μl;检测样品DNA 1μl;2×Premix EX Taq 10μl,余量为灭菌去离子水。
进一步地,所述20μl的荧光定量PCR反应体系还包括:50×ROX  Reference Dye Ⅰ/Ⅱ0.4μl。
进一步地,所述荧光定量PCR反应条件为:95℃30s,为第一步循环;95℃5s,60℃34s,为第二步40个循环,所述第二步每个循环的延伸结束时进行荧光信号检测。
由于采用上述技术方案,本发明至少具有以下优点:
(1)本发明根据国家疾病控制中心标准毒株(CDC 54096)的保守序列设计通用型引物,合成特异性引物及Taqman-MGB探针,采用荧光定量PCR方法快速灵敏地检测8个型肉毒杆菌,且准确性、特异性和敏感性高,稳定性好,可实现对待测样品如食品、血液及组织样品的快速诊断和有效检测。
(2)本发明一方面采用了高拷贝的靶基因,一方面采用Taqman-MGB探针荧光定量PCR检测法,使得利用Taqman-MGB探针法荧光定量PCR检测肉毒杆菌的灵敏度约是普通PCR的100倍。
(3)由于采用定量检测技术-Taqman-MGB荧光定量PCR(Real-time PCR),该方法(Real-time PCR)具有单管封闭操作防污染、自动化程度高、特异性强、可实时监控等优点,有效地解决了传统方法只能终点检测的局限。
(4)由于探针的3’端的淬灭基团为不发光的荧光基团,并且与报告基团在空间上的位置更接近,实验灵敏度更高,特异性更强。
(5)Taqman-MGB探针法荧光定量PCR方法简便、快速,整个过程(包括加样)可在一个小时内完成,计算机自动报告结果,无需电泳及其他后续的工作,即方便了操作又减少了污染。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术 手段,以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是检测肉毒杆菌的荧光定量PCR扩增曲线。
图2是肉毒杆菌Taqman-MGB探针法荧光定量PCR特异性检测结果;图中,1:肉毒杆菌;2:灭菌的去离子水;3:大肠杆菌;4:单增李斯特菌;5:志贺氏菌。
图3是肉毒杆菌Taqman-MGB探针法荧光定量PCR的敏感性检测结果;图中,1:1×105CFU/mL;2:1×104CFU/mL;3:1×103CFU/mL;4:1×102CFU/mL;5:1×101CFU/mL;6:1×100CFU/mL;7:阴性样品(灭菌的去离子水)。
具体实施方式
除非特别指明,以下实施例中所用菌株由北京亿森宝生物科技有限公司分离保存。
除非特别指明,以下实施例中所用的试剂均为分析纯级试剂,且可从正规渠道商购获得。
实施例1荧光定量PCR检测肉毒杆菌的方法
1、设计引物和Taqman-MGB探针
根据国家疾病控制中心标准毒株(CDC 54096)的部分序列,通过DNAstar软件进行序列比对,找出肉毒杆菌基因序列的特异性保守序列。运用Primer Primer 5.0软件进行引物和探针的设计。得到多对特异性引物和探针,经过比对筛选,最终确定一组最佳引物和一条Taqman-MGB探针,目的片段为143bp,其核苷酸序列为序列表中序列4。
上游引物(BL-F):5’-TGCCTAAAATAGGAATCGATGAA-3’;
下游引物(BL-R):5’-CCACCATTGATCTAAGAAGTCATAG-3’;
探针(BL-Taqman-MGB):5’-HEX-ACCTAATAGTATGTTGAATC-MGB-3’。
其中探针的5’端标记HEX报告荧光基团,荧光探针的3’端标记MGB淬灭荧光基团。其中,报告荧光基团也可以选择FAM等其他基团。猝灭荧光基团选择MGB的原因在于,TaqMan-MGB探针与传统的TaqMan-TAMRA探针比较具有以下优势:(1)提高TM值--平均15bases可提高18℃,这样可以使探针的长度缩短,尤其对AT含量高的序列设计有很大的帮助,并且提高配对与非配对模板间的TM值差异。(2)提高信噪比--由于在探针的3’端的淬灭基团为不发光的荧光基团,并且与报告基团在空间的位置更接近,实验结果更精确,分辨率更高。
2、肉毒杆菌基因组DNA提取
利用细菌基因组DNA提取试剂盒(天根生化科技北京有限公司,货号DP302)提取肉毒杆菌的基因组DNA。放置于-20℃备用。
3、荧光定量PCR扩增:
按照如下反应体系进行Taqman-MGB探针法荧光定量PCR:
将一定量的检测样品的DNA模板加入PCR管中,放置于荧光定量PCR仪中进行扩增。同时分别设置阳性对照和阴性对照,其中阳性对照为肉毒杆菌基因组DNA,阴性对照为灭菌的去离子水。
荧光定量PCR反应条件如下:95℃30s,为第一步循环;95℃5s,60℃34s,为第二步40个循环。第二步每个循环的延伸结束时进行荧光信号检测。
实验结果如图1,结果显示肉毒杆菌基因组DNA使用荧光定量PCR检测为阳性扩增,Ct值为19.55,有S形扩增曲线。阴性样品则无扩增曲线。从扩增曲线上可以看到,在扩增的前期,特别是在荧光临界值(threshold)附近,曲线重合性较好。
实施例2、荧光定量PCR检测肉毒杆菌的方法的特异性和敏感性验证
1、特异性验证 
肉毒杆菌、大肠杆菌、单增李斯特菌、志贺氏菌菌液在胰蛋白胨葡萄糖酵母浸膏肉汤培养基中,置26℃培养3-5天后,提取菌液基因组DNA。将提取的肉毒杆菌、大肠杆菌、单增李斯特菌、志贺氏菌菌液基因组DNA作为模板,灭菌去离子水作为阴性对照,进行Taqman探针法荧光定量PCR反应,记录结果。结果如图2所示,肉毒杆菌DNA模板在20.08Ct处有扩增,扩增曲线呈S形,大肠杆菌、单增李斯特菌、志贺氏菌DNA模板以及阴性对照样品无非特异性扩增。所得结果与预期完全吻合。
2、敏感性验证 
肉毒杆菌菌液在胰蛋白胨葡萄糖酵母浸膏肉汤培养基中,置26℃培养3-5天后,进行菌落计数,然后将浓度为1×105CFU/mL的菌液进行10倍梯度稀释。提取各梯度浓度菌液的基因组DNA作为模板,无菌水作为阴性对照,进行Taqman探针法荧光定量PCR反应,结果显示,20μl反应体系中,最低 检测下线为27.61CFU/mL,如图3所示,在最佳反应条件下,最低检测限1×102CFU/mL的基因组DNA起始模板的Ct值大约为27.61,因此反应循环数40可大大满足最低检测要求。从不同浓度起始模板的扩增曲线可以看出,S曲线基线平整,指数区明显,斜率较大,这些均说明在该条件下模板的扩增是较为理想的。
实施例3:荧光定量PCR检测肉毒杆菌的通用型试剂盒的制备及检测
1、试剂盒的制备:
配制如下试剂并保存。
试剂1:肉毒杆菌荧光PCR反应液1mL;
试剂2:50×ROX Reference Dye Ⅰ/Ⅱ             20μl;
试剂3:阳性对照(肉毒杆菌基因组DNA)             1mL;
试剂4:阴性对照(灭菌去离子水)                  1mL。
2、试剂盒的稳定性分析
1)选取3个已知阳性的样品,分别进行批内重复检测和批间重复检测。批内重复检测:将3个已知阳性样品在同一批实验中进行,每个样品设置3个重复。批间重复实验:将3个已知阳性样品分批次检测,每个样品单独检测,每个样品设置3个重复。
2)每管肉毒杆菌荧光定量PCR反应体系为20μl:需19μl试剂1,试剂2(阳性对照)或试剂3(阴性对照)1μl。(50×ROX Reference Dye Ⅰ/Ⅱ根据荧光定量PCR仪需要选择是否添加)
3)Taqman探针法荧光定量PCR扩增反应条件为:95℃30s,为第一步循环;95℃5s,60℃34s,第二步40个循环,并记录实验结果。从表1中的检测结果分析,可以看出批内变异系数在0.27%-1.48%之间,批间变异系数在0.78%-1.20%之间,说明本试剂盒稳定性良好。
表1 试剂盒稳定性分析
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰,均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.荧光定量PCR检测肉毒杆菌的通用型试剂盒,包括PCR反应液,其特征在于,所述PCR反应液包括具有如下核苷酸序列的引物对和Taqman探针:
上游引物:5’-TGCCTAAAATAGGAATCGATGAA-3’,
下游引物:5’-CCACCATTGATCTAAGAAGTCATAG-3’,
Taqman探针:5’-ACCTAATAGTATGTTGAATC-3’。
2.根据权利要求1所述的荧光定量PCR检测肉毒杆菌的通用型试剂盒,其特征在于,所述Taqman探针的核苷酸序列的3’端标记MGB荧光淬灭基团。
3.根据权利要求2所述的荧光定量PCR检测肉毒杆菌的通用型试剂盒,其特征在于,所述Taqman探针的核苷酸序列的5’端标记HEX或FAM荧光报告基团。
4.根据权利要求1所述的荧光定量PCR检测肉毒杆菌的通用型试剂盒,其特征在于,所述PCR反应液还包括2×Premix EX Taq。
5.根据权利要求1所述的荧光定量PCR检测肉毒杆菌的通用型试剂盒,其特征在于,所述试剂盒还包括阳性对照、阴性对照,所述阳性对照为肉毒杆菌基因组DNA。
6.荧光定量PCR检测肉毒杆菌的非诊断性检测方法,其特征在于,采用具有如下核苷酸序列的引物和Taqman探针进行荧光定量PCR:
上游引物:5’-TGCCTAAAATAGGAATCGATGAA-3’,
下游引物:5’-CCACCATTGATCTAAGAAGTCATAG-3’,
Taqman探针:5’-ACCTAATAGTATGTTGAATC-3’。
7.根据权利要求6所述的荧光定量PCR检测肉毒杆菌的非诊断性检测方法,其特征在于,所述Taqman探针的核苷酸序列的5’端标记HEX报告荧光基团,3’端标记MGB淬灭荧光基团。
8.根据权利要求6所述的荧光定量PCR检测肉毒杆菌的非诊断性检测方法,其特征在于,所述荧光定量PCR反应体系为20μl,包括:上游引物0.4μl;下游引物0.4μl;Taqman探针0.8μl;检测样品DNA 1μl;2×Premix EX Taq 10μl,余量为灭菌去离子水。
9.根据权利要求8所述的荧光定量PCR检测肉毒杆菌的非诊断性检测方法,其特征在于,所述20μl的荧光定量PCR反应体系还包括:50×ROXReference Dye Ⅰ/Ⅱ 0.4μl。
10.根据权利要求6所述的荧光定量PCR检测肉毒杆菌的非诊断性检测方法,其特征在于,所述荧光定量PCR反应条件为:95℃30s,为第一步循环;95℃5s,60℃34s,为第二步40个循环,所述第二步每个循环的延伸结束时进行荧光信号检测。
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