CN104560974B - 获得嗜热链球菌特异性序列的方法及其使用的半随机引物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种获得嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)特异性序列的方法及其使用的半随机引物。该引物如SEQ ID NO.1所示。该方法包括步骤:(1)以两株以上的嗜热链球菌菌株的基因组DNA分别为模板,以SEQ ID NO.1所示引物分别进行单引物PCR扩增;(2)对共有DNA片段测序并进行序列比对,若结果为该共有DNA片段的序列仅与序列已知的嗜热链球菌的基因同源性大于99%,则将该序列作为嗜热链球菌的特异性序列。该方法操作简单、快速、特异性强,无需知道目标细菌的核酸序列,也无需依赖大量的基因数据分析。该方法通用性强,成本低,实验时间短,具有十分广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域,特别涉及一种获得嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus)特异性序列的方法及其使用的半随机引物。
背景技术
获得一种细菌的特异性序列,往往需要对网上大量的已知序列进行分析比对;但有些细菌已测的序列较少,分析起来非常困难,难以得到特异性序列。当然,也可以收集某一种细菌的所有菌株,进行测序比对,但该方法实验时间较长、费用较高。目前,在网上可以获取的嗜热链球菌已经经过测序的序列较少,因而难以分析得到嗜热链球菌的特异性序列。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是针对目前通过序列比对获取嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)的特异性序列较难,且无法从未进行全基因组测序的现有嗜热链球菌菌株直接获取特异性序列的现状,而提供一种无需对未测序的嗜热链球菌菌株进行测序而可以很方便地获取嗜热链球菌的特异性序列的方法及其所使用的半随机引物。
本发明通过下述技术方案解决上述技术问题。
本发明提供的技术方案之一是:一种半随机引物,其序列组成如序列表中SEQ IDNO.1所示。
本发明中,所述的半随机引物为一种寡核苷酸,用于PCR反应扩增以捕获模板菌株的基因组DNA片段。
本发明提供的技术方案之二是:一种序列组成如序列表中SEQ ID NO.1所示的半随机引物在基因扩增中的应用。
所述的基因扩增较佳地为单引物PCR扩增,即扩增体系中只加入一条扩增引物进行DNA片段的合成。
本发明提供的技术方案之三是:一种获得嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus)特异性序列的方法,其包括如下步骤:
(1)以两株以上的嗜热链球菌菌株的基因组DNA分别为模板,以序列组成如序列表中SEQ ID NO.1所示的半随机引物为扩增引物分别进行单引物PCR扩增;
(2)对步骤(1)扩增获得的共有DNA片段进行测序,并将测序结果进行序列比对,若比对的结果为该共有DNA片段的序列仅与序列已知的嗜热链球菌的基因同源性大于99%,则将该共有DNA片段的序列作为嗜热链球菌的特异性序列。
在本发明中,步骤(1)中所述的嗜热链球菌可以是已经经过基因组测序的嗜热链球菌,也可以是未经测序的嗜热链球菌;其中,可以使用未经测序的嗜热链球菌的基因组DNA为模板是本发明的特别优势之一,因此可以作为优选方案。
其中,步骤(1)中所述的单引物PCR扩增为本领域常规所指的含义,即扩增体系中只加入一条扩增引物进行DNA片段的合成。
较佳地,步骤(1)中所述的单引物PCR扩增的反应体系包括如下组分:0.5~2.0μmol/L半随机引物,0.2~1.0mmol/L dNTP,1.0~2.5mmol/L的Mg2+,0.02~0.10U/μLTaq DNA聚合酶,以及0.5~2.0ng/μL基因组DNA模板。更佳地,所述的单引物PCR扩增的反应体系包括如下组分:1μmol/L半随机引物,0.5mmol/L dNTP,1.5mmol/L的Mg2+,0.05U/μLTaq DNA聚合酶,以及1.0ng/μL基因组DNA模板。
较佳地,步骤(1)中所述的单引物PCR扩增的反应程序包括:①93-96℃,4-6min;②93-96℃,20-40s;③45-58℃,20-40s;④70-72℃,30-120s;⑤70~72℃,5~10min;其中,步骤②至④的循环数为25-40。更佳地,步骤(1)中所述的单引物PCR扩增的反应程序包括:①95℃,5min;②95℃,30s;③50℃,30s;④72℃,2min;⑤72℃,5min;其中,步骤②至④的循环数为35。
较佳地,步骤(1)所述的嗜热链球菌菌株的数量为3-10株,更佳地为4-6株。
步骤(2)中,所述的共有DNA片段为本领域常规所指,即指步骤(1)的PCR扩增产物中大小相同的DNA片段,如可以将步骤(1)的PCR扩增产物进行电泳,选择大小相同的电泳条带作为所述的共有DNA片段,用于后续的测序。
步骤(2)中,所述的将测序结果进行序列比对的方法为将测序结果在公共数据库进行BLAST,更佳地为将测序结果在NCBI网站进行BLAST。
步骤(2)中所述的该共有DNA片段的序列仅与序列已知的嗜热链球菌的基因同源性大于99%为本领域常规所指,即在进行序列比对时,该共有DNA片段的序列仅仅与序列已知的嗜热链球菌的基因同源性大于99%,而与其他的物种的同源性都不高(至少低于99%),甚至非常低;其中,序列已知的嗜热链球菌如本领域技术人员常规的理解,一般指已经经过基因组测序的嗜热链球菌,如本领域技术人员常规的理解,各类生物信息学公共数据库,如NCBI建立的Genbank等就收集有大量菌株的基因组信息,其中就包括本发明所述的序列已知的嗜热链球菌。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
相比于现有技术,本发明的积极进步效果在于:本发明获得嗜热链球菌特异性序列的方法操作简单、快速、特异性强,而且无需知道目标细菌的核酸序列,也无需依赖大量的基因数据分析,仅需要通过对有限几株基因序列未知的嗜热链球菌进行PCR反应以及对所获得的共有DNA片段进行割胶纯化测序,即可获得嗜热链球菌的特异性序列。本发明的方法通用性强,成本低,实验时间短,具有十分广阔的应用前景。
附图说明
图1为不同嗜热链球菌菌株的特异性PCR条带的筛选结果。图中编号“M”为DL2,000DNA Marker Takara Biotechnology(Dalian)Co,Ltd.;“1-4”分别为:StreptococcusthermophilusTA40、Streptococcus thermophilus St-body 3、StreptococcusthermophilusCICC20174、Streptococcus thermophilus CICC20364的PCR结果。
图2为不同嗜热链球菌菌株的特异性PCR条带的获取结果。图中编号“M”为DL2,000DNA Marker Takara Biotechnology(Dalian)Co,Ltd.。“1-6”分别为:StreptococcusthermophilusCICC20379、Streptococcus thermophilusCICC6222、StreptococcusthermophilusCICC6072、Streptococcus thermophilusCICC20378、StreptococcusthermophilusCICC20364、Streptococcus thermophilusCICC20389的PCR结果。
图3为嗜热链球菌菌株的特异性PCR条带的获取结果。图中编号“M”为DL2,000DNAMarker Takara Biotechnology(Dalian)Co,Ltd.。“1-2”分别为:StreptococcusthermophilusCICC20174、Streptococcus thermophilus CICC20364的PCR结果。
图4为嗜热链球菌菌株的特异性PCR条带的获取结果。图中编号“M”为DL2,000DNAMarker Takara Biotechnology(Dalian)Co,Ltd.。“1-2”分别为:StreptococcusthermophilusCICC20379、Streptococcus thermophilusCICC6222、StreptococcusthermophilusCICC6072、Streptococcus thermophilusCICC20378、StreptococcusthermophilusCICC20364、Streptococcus thermophilusCICC20389、StreptococcusthermophilusTA40、Streptococcus thermophilus St-body 3、StreptococcusthermophilusCICC20174、Streptococcus thermophilus CICC20364的PCR结果。
图5为不同半随机引物的效果比较。图中“M”为DL2,000DNA(Marker TakaraBiotechnology(Dalian)Co,Ltd),编号“1-3”为半随机引物“AP2-AP4”分别对应的PCR结果,编号4为半随机引物AP1对应的PCR结果,编号5为半随机引物AP5对应的PCR结果。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。
下述实施例中,如非特别说明,所用试剂和材料均为常规市售可得。
下述实施例中,下述实验材料的来源为:
嗜热链球菌:
Streptococcus thermophiles TA40购自丹尼斯克有限公司;
Streptococcus thermophilus St-body 3购自丹尼斯克有限公司;
Streptococcus thermophiles CICC20174购自上海北诺生物科技有限公司;
Streptococcus thermophilus CICC20364购自上海北诺生物科技有限公司;
Streptococcus thermophiles CICC20379购自北京北纳凯创生物技术有限公司;
Streptococcus thermophiles CICC6222购自北京北纳凯创生物技术有限公司;
Streptococcus thermophiles CICC6072购自北京北纳凯创生物技术有限公司;
Streptococcus thermophiles CICC20378购自北京北纳凯创生物技术有限公司;
Streptococcus thermophiles CICC20364购自北京北纳凯创生物技术有限公司;
Streptococcus thermophiles CICC20389购自北京北纳凯创生物技术有限公司。
实施例1不同嗜热链球菌菌株的特异性PCR条带的筛选
(1)模板制备
将各菌株活化分离培养,获得的菌落挑选单菌落,接种于1ml MRS培养基,37℃厌氧培养24小时,离心获得菌体。提取细菌基因组,使用的试剂盒为:TaKaRaminibestbacterial genomic DNA extraction kit ver.2.0(Takara Biotechnology(Dalian)Co.,Ltd.)。
(2)PCR扩增
PCR扩增的体系组成为:1μmol/L半随机引物(其序列如SEQ ID NO.1所示),0.5mmol/L dNTP,1.5mmol/L的Mg2+,0.05U/μLTaq DNA聚合酶,以及1ng/μL基因组DNA模板,总体积50μL。
PCR扩增的程序为:①95℃,5min;②95℃,30s;③50℃,30s;④72℃,2min;⑤72℃,5min;其中,步骤②至④的循环数为35。
(3)特异性条带的获得
将PCR产物进行电泳,结果见图1,图中编号“M”为DL2,000DNA Marker TakaraBiotechnology(Dalian)Co,Ltd.。“1-4”分别为:Streptococcus thermophilusTA40、Streptococcus thermophilus St-body 3、Streptococcus thermophilusCICC20174、Streptococcus thermophilus CICC20364的PCR结果。
将泳道1-4中共有的位置大约在1800bp的条带(箭头所指处)回收纯化并克隆测序,测序结果如SEQ ID NO.6所示。
实施例2不同嗜热链球菌菌株的特异性PCR条带的获取
(1)模板制备
将各菌株活化分离培养,获得的菌落挑选单菌落,接种于1ml MRS培养基,37℃厌氧培养24小时,离心获得菌体。提取细菌基因组,使用的试剂盒为:TaKaRaminibestbacterial genomic DNA extraction kit ver.2.0(Takara Biotechnology(Dalian)Co.,Ltd.)。
(2)PCR扩增
PCR扩增的体系组成为:2μmol/L半随机引物(其序列如SEQ ID NO.1所示),1mmol/L dNTP,2.5mmol/L的Mg2+,0.10U/μLTaq DNA聚合酶,以及2ng/μL基因组DNA模板,总体积50μL。
PCR扩增的程序为:①95℃,4min;②95℃,20s;③50℃,20s;④72℃,60s;⑤72℃,5min;其中,步骤②至④的循环数为40。
(3)特异性条带的获得
将PCR产物进行电泳,结果见图2,图中编号“M”为DL2,000DNA Marker TakaraBiotechnology(Dalian)Co,Ltd.。“1-6”分别为:Streptococcus thermophilusCICC20379、Streptococcus thermophilusCICC6222、Streptococcus thermophilusCICC6072、Streptococcus thermophilusCICC20378、Streptococcus thermophilusCICC20364、Streptococcus thermophilusCICC20389的PCR结果。
将泳道1-6中共有的位置大约在1800bp的条带(箭头所指处)回收纯化并克隆测序,测序结果都如SEQ ID NO.6所示。
实施例3嗜热链球菌菌株的特异性PCR条带的获取
(1)模板制备
将菌株活化分离培养,获得的菌落挑选单菌落,接种于1ml MRS培养基,37℃厌氧培养24小时,离心获得菌体。提取细菌基因组,使用的试剂盒为:TaKaRaminibestbacterial genomic DNA extraction kit ver.2.0(Takara Biotechnology(Dalian)Co.,Ltd.)。
(2)PCR扩增
PCR扩增的体系组成为:0.5μmol/L半随机引物(其序列如SEQ ID NO.1所示),0.2mmol/L dNTP,1.0mmol/L的Mg2+,0.02U/μLTaq DNA聚合酶,以及0.5ng/μL基因组DNA模板,总体积50μL。
PCR扩增的程序为:①96℃,4min;②93℃,40s;③45℃,40s;④70℃,120s;⑤70℃,10min;其中,步骤②至④的循环数为25。
(3)特异性条带的获得
将PCR产物进行电泳,结果见图3,图中编号“M”为DL2,000DNA Marker TakaraBiotechnology(Dalian)Co,Ltd.。“1-2”分别为:Streptococcus thermophilusCICC20174、Streptococcus thermophilus CICC20364的PCR结果。
将泳道中共有的位置大约在1800bp的条带(箭头所指处)回收纯化并克隆测序,测序结果都如SEQ ID NO.6所示。
实施例4嗜热链球菌菌株的特异性PCR条带的获取
(1)模板制备
将菌株活化分离培养,获得的菌落挑选单菌落,接种于1ml MRS培养基,37℃厌氧培养24小时,离心获得菌体。提取细菌基因组,使用的试剂盒为:TaKaRaminibestbacterial genomic DNA extraction kit ver.2.0(Takara Biotechnology(Dalian)Co.,Ltd.)。
(2)PCR扩增
PCR扩增的体系组成为:1μmol/L半随机引物(其序列如SEQ ID NO.1所示),0.5mmol/L dNTP,1.5mmol/L的Mg2+,0.05U/μLTaq DNA聚合酶,以及2ng/μL基因组DNA模板,总体积50μL。
PCR扩增的程序为:①93℃,6min;②96℃,20s;③58℃,30s;④72℃,30s;⑤70℃,10min;其中,步骤②至④的循环数为35。
(3)特异性条带的获得
将PCR产物进行电泳,结果见图4,图中编号“M”为DL2,000DNA Marker TakaraBiotechnology(Dalian)Co,Ltd.。“1-10”分别为:StreptococcusthermophilusCICC20379、Streptococcus thermophilusCICC6222、StreptococcusthermophilusCICC6072、Streptococcus thermophilusCICC20378、StreptococcusthermophilusCICC20364、Streptococcus thermophilusCICC20389、StreptococcusthermophilusTA40、Streptococcus thermophilus St-body 3、StreptococcusthermophilusCICC20174、Streptococcus thermophilus CICC20364的PCR结果。
将泳道中共有的位置大约在1800bp的条带(箭头所指处)回收纯化并克隆测序,测序结果都如SEQ ID NO.6所示。
实施例5序列特异性验证
将实施例1~4所获得的特异性序列(如SEQ ID NO.6所示)在NCBI网站进行BLAST,结果显示获得的特异性序列与嗜热链球菌的基因同源性大于99%,与其它物种的同源性都不高,或者极低,具体结果参见表1,由此确定所得的序列为嗜热链球菌的特异性序列。
表1
对比例1不同半随机引物的效果比较
(1)模板制备
将Streptococcus thermophilus St-body 3菌株活化分离培养,获得的菌落挑选单菌落,接种于1ml MRS培养基,37℃厌氧培养24小时,离心获得菌体。提取细菌基因组,使用的试剂盒为:TaKaRaminibest bacterial genomic DNA extraction kit ver.2.0(Takara Biotechnology(Dalian)Co.,Ltd.)。
(2)PCR扩增
扩增反应体系和程序同实施例1。其中的半随机引物为“AP1-AP5”,其序列分别如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.2、SEQ ID NO.3、SEQ ID NO.4和SEQ ID NO.5所示(具体见表2)。
表2
引物名称 | 引物序列(5’→3’) |
AP1 | GTCGGCGTTTATTCAGAAG(N)6GGACGCC |
AP2 | GTCGGCGTTTATTCAGAAG(N)6CGCC |
AP3 | GTCGGCGTTTATTCAGAAG(N)6ACGCC |
AP4 | GTCGGCGTTTATTCAGAAG(N)6GACGCC |
AP5 | GTCGGCGTTTATTCAGAAG(N)6GGACGGG |
(3)结果比较
将不同半随机引物扩增获得的PCR产物进行电泳,电泳结果见图5,图中“M”为DL2,000DNA(Marker Takara Biotechnology(Dalian)Co,Ltd),编号“1-3”为半随机引物“AP2-AP4”分别对应的PCR结果,编号4为半随机引物AP1对应的PCR结果,编号5为半随机引物AP5对应的PCR结果。其中AP1扩增的条带最为清晰,表明本发明所使用的半随机引物在扩增效果上有较大优势。
应理解,在阅读了本发明的上述内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种半随机引物,其特征在于,其序列组成如序列表中SEQ ID NO.1所示。
2.一种序列组成如序列表中SEQ ID NO.1所示的半随机引物在嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)特异性序列扩增中的应用。
3.如权利要求2所述的应用,其特征在于,所述的特异性序列扩增为单引物PCR扩增。
4.一种获得嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)特异性序列的方法,其包括如下步骤:
(1)以两株以上的嗜热链球菌菌株的基因组DNA分别为模板,以序列组成如序列表中SEQ ID NO.1所示的半随机引物为扩增引物分别进行单引物PCR扩增;
(2)对步骤(1)扩增获得的共有DNA片段进行测序,并将测序结果进行序列比对,若比对的结果为该共有DNA片段的序列仅与序列已知的嗜热链球菌的基因同源性大于99%,则将该共有DNA片段的序列作为嗜热链球菌的特异性序列。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(1)中所述的单引物PCR扩增的反应体系包括如下组分:0.5~2.0μmol/L半随机引物,0.2~1.0mmol/L dNTP,1.0~2.5mmol/L的Mg2 +,0.02~0.10U/μLTaq DNA聚合酶,以及0.5~2.0ng/μL基因组DNA模板。
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(1)中所述的单引物PCR扩增的反应体系包括如下组分:1.0μmol/L半随机引物,0.5mmol/L dNTP,1.5mmol/L的Mg2+,0.05U/μLTaqDNA聚合酶,以及1.0ng/μL基因组DNA模板。
7.如权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(1)中所述的单引物PCR扩增的反应程序包括:①93-96℃,4-6min;②93-96℃,20-40s;③45-58℃,20-40s;④70-72℃,30-120s;⑤70~72℃,5~10min;其中,步骤②至④的循环数为25-40。
8.如权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(1)中所述的单引物PCR扩增的反应程序包括:①95℃,5min;②95℃,30s;③50℃,30s;④72℃,2min;⑤72℃,5min;其中,步骤②至④的循环数为35。
9.如权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述的嗜热链球菌菌株的数量为4-6株。
10.如权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的将测序结果进行序列比对的方法为将测序结果在公共数据库进行BLAST。
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