CN104946788A - 一种鉴别8种动物源性成分的pcr引物及试剂盒 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种鉴别8种动物源性成分的PCR引物及试剂盒,可以在一次PCR中同时鉴定山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼和牦牛共8种动物源性成分。本发明的引物的核苷酸序列为SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2。本发明引物的特异性强,设备要求不高,能在一次PCR中同时检测8种动物源性成分,能用于肉类及其产制品的掺假检测和动物源性成分的溯源鉴定,方法简单,提高了检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及肉及肉类产制品中动物源性成分鉴定的食品检验技术,具体涉及一种同步检测山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼和牦牛8种动物源性成分的PCR方法,试剂盒及应用。
背景技术
自古以来“民以食为天”,“食”是生存之本,也是人们日常生活中必不可少的一部分。随着社会经济的发展,肉类及其制品成为人们日常食物的重要来源和组成部分。鉴于肉类及其产制品的价格和利润,国内外市场上肉食品掺假以及“挂羊头卖狗肉”事件时有发生,“假牛肉事件”和“马肉风波”等食品问题不仅损害了消费者的利益,同时带来诸多社会问题。如今,食品种类更加丰富多样,一部分加工食品改变了外观和气味,难以凭感官区分其来源;与之同时,网络销售和监管不足都给掺假者带来了可乘之机。打击食品犯罪是国家食品安全和法制的需要,国家监管部门先后颁布多项法律法规来规范动物性食品加工销售的多个环节。在技术上也制定了一系列的标准方法用于牛、羊、猪等物种成分的检测,这对打击肉类及产制品掺假犯罪起到了一定作用。
早期肉类鉴别依赖于感官和形态学检验,这些检验方法准确性低、局限度大,尤其对于深加工的肉类以及饲料中添加的动物源性成分基本无法鉴别。随后发展起来的肉类形态学分析和成分鉴定方法,在这个过程中基本确立了以特征性的蛋白和核酸作为靶标物质进行检验的思路,如今形成了蛋白检验和DNA分析两个不同的检测方向。经过20多年的发展,两种鉴别技术在精度和灵敏度均有极大提高。但是当肉类经过物理处理如切碎、混合、腌制、蒸煮和熏烤等过程后失去了原有形态和质地,蛋白质鉴定技术很难满足对这些样品检测的需要。而DNA尤其是线粒体DNA(mtDNA)具有耐热性强、不依赖于细胞形态、种间多态性好等特点,表现出更高的准确度和精度以及重复性,成为现代物种溯源鉴定的“DNA条形码”。国内外目前在行的一系列对于动物源性鉴定如猪、牛、羊、兔、马、驴、狗和鹿成分的鉴定均采用了DNA检测技术。但另一方面,大部分现行国家标准的检测对象为单一物种,对于未知物种难以检测,大部分方法基于荧光定量PCR技术,存在对仪器要求高、试剂相对价格高等不足,对大批量样品进行筛选的成本高、耗时长。因此,建立一种简便易行且可以同时鉴定多种肉用动物源性成分的检测方法弥补现有检测方法的不足,对于提高检测工作效率以及未知动物源性成分的溯源研究都具有重要意义。
发明内容
为了解决现有物种鉴定技术中检测物种单一而多重PCR技术又存在特异性差的不足,本发明提供了一种能在一次PCR操作中鉴别8种动物源性成分的PCR引物及试剂盒,从而弥补现有技术的不足。
申请人经过对山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼和牦牛8个物种及常见动物(包括鸡、鸭、鼠、兔、狗、马、驴、鱼类)的mtDNA全序列做精细对比,发现了这些物种中一段特有的变异序列及两端的保守序列,因此以包含8个物种特异性序列两端的保守区设计引物,扩增产物在不同物种间大小不同,因此可以用于物种的鉴定,从而促成了本发明。
本发明首先提供一种PCR引物,包括上游引物和下游引物,其信息如下:
上游引物:CCTCCCTAAGACTCAGGGAA SEQ ID NO:1、
下游引物:AAGCTCGTGATCTAATG SEQ ID NO:2;
本发明还提供一种试剂盒,该试剂盒使用上述的引物;
试剂盒,还包括下列试剂:
PCR A液:含有PCR反应体系中合适浓度的PCR缓冲液、dNTP、MgCl2、Taq聚合酶、引物SEQ ID 1、引物SEQ ID 2和双蒸水;
PCR B液:含有阳性DNA模板,包括山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼、牦牛的基因组DNA。
本发明还提供一种用于检测鉴别8种动物源性成分的PCR方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)采集山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼、牦牛和其他常见肉类动物组织作为建立方法的标准品,按照动物组织基因组DNA提取试剂盒操作提取基因组DNA,或者参照分子克隆的DNA提取方法,从组织样品中获得DNA,溶于TE溶液或纯水中保存备用;
2)将待测样品进行DNA提取后用引物进行扩增,产物进行电泳检测,依据PCR产物条带大小和有无即可判定检测样品中是否含有上述动物源性成分;
在检测样品是否含有上述动物源性成分的同时应设置阳性和阴性对照组;
3)对PCR扩增产物进行电泳检测和结果判定,若PCR扩增产物与阳性对照组任何一种存在一致性电泳结果则认为含有对应物种的源性成分,依次类推;
其中,PCR反应程序为:95℃变性5min;95℃变性30s,58.5℃退火30s,72℃延伸30s为一个循环,共计30个循环;然后72℃保持10min,结束后降温至4℃;
PCR反应中设置的阳性对照为完好的山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼、牦牛基因组DNA样品,阴性对照为双蒸水。
本发明与现有技术相比,可以在一次PCR反应中鉴定山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼和牦牛8个物种,且具有较高的特异性和灵敏度。相对现有检测技术大大提高了检测效率,尤其对于未知物种成分的产制品溯源检测具有重要意义。相比更为复杂的多重PCR技术,本发明在一定程度上提高了灵敏度,更为重要的是一次PCR就可以鉴定8个物种,超过了很多多重PCR检测物种的数量。本发明基于PCR技术平台,适于大多数检测和研究单位应用。
附图说明
图1是本发明对山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼和牦牛的DNA样品的PCR扩增电泳检测结果。图中所示为泳道编号1-8和对应产物大小(第二行数字是对应PCR产物大小,单位bp):1:山羊;2:绵羊;3:鹿;4:水牛;5:家牛;6:牦牛;7:猪;8:骆驼。参照分子量标注依次是1200bp、900bp、700bp、500bp、300bp和100bp。
图2是本发明对8种动物DNA样品PCR产物SspI酶切鉴定的检测结果。图中各泳道标注了物种名称,其酶切后对应产物片段大小如下:山羊:258bp、192bp、160bp和118bp;绵羊:300bp、180bp和75bp;鹿:358bp和146bp;水牛:453bp;家牛:270bp和178bp;牦牛:181bp、178bp和73bp;猪:300bp和96bp;骆驼:326bp。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的方法过程做进一步说明。但实例仅限于说明,并不限于此。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常可按常规条件,如J.萨姆布鲁克(Sambrook)等编写的《分子克隆实验指南》中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件进行。本领域相关的技术人员可以借助实例更好地理解和掌握本发明。但是,本发明的保护和权利要求范围不限于所提供的案例。
实施例1 引物设计
根据GenBank所公布的基因序列,以山羊(GU229278)、鹿(HQ191428)、水牛(AF702618)、牛(EU177861)、绵羊(KF938337)、牦牛(KM233416)、猪(AF486867)和骆驼(AP003423)的mtDNA全序列为模板,通过比对分析8个物种和常见物种(鸡、鸭、兔、鼠、马、狗)的mtDNA序列,根据其基因序列的特异性和保守性,利用Primer premier 5.0软件,设计多个物种的通用引物,该引物与上述山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼和牦牛8个物种的mtDNA序列配对。而且,为了提高引物检测的灵敏度,对上游引物的序列进行了改造。具体的引物序列如下表1所示。
表1:本发明中的引物及序列
实施例2 PCR体系优化
PCR反应体系采用了20μL的基础体系,其中缓冲液2.0μL,引物SEQ ID 1(或SEQ ID 3或SEQ ID 4)和SEQ ID 2各2.0μL,dNTP 1.6μL,Taq DNA聚合酶0.2μL,MgCl21.2μL,DNA模板3.0μL(约含30ng DNA),ddH2O补充至20.0μL。
根据上述PCR体系,在梯度PCR仪上设置温度梯度进行退火温度优化(温度范围48.0~63.0℃)。基本的PCR过程如下:95℃变性5min;95℃变性40s,不同退火温度30s,72℃延伸40s为一个循环,共计30个循环;然后72℃延伸10min。
不同温度下的PCR产物经电泳检测(4S Red琼脂糖核酸染料)后选取电泳条带大小与预期大小一致、亮度高、无杂带的温度作为基础体系的温度,然后在该温度下依次进行Mg2+浓度(1.5,1.8,2.1,2.5,3.0mM)、dNTP浓度和引物浓度以及PCR程序的优化。
经过上述反应过程并进行结果对比,确定了以SEQ ID 1和SEQ ID 2为最优组合的20μL体积PCR反应体系,其中Buffer缓冲液2.0μL,引物SEQ ID 1和SEQ ID 2各2.0μL,dNTP 1.6μL,Taq DNA聚合酶0.2μL,MgCl21.6μL,DNA模板3.0μL(约含30ng DNA),ddH2O补充至20.0μL。其优化后的PCR过程如下:95℃变性5min;95℃变性30s,58.5℃退火30s,72℃延伸30s为一个循环,共计30个循环;然后72℃保持10min。
本发明实施中首先采用1.5%琼脂糖凝胶分离PCR产物,电泳结束后凝胶成像系统下拍照观察,根据所见清晰度和亮度依次比较不同琼脂糖凝胶浓度(1.5%、2.0%、2.5%、3.0%和4.0%)和90V恒压电泳时间(20、30、40、50min),选择最佳琼脂糖凝胶浓度及电泳时间。经比较发现,当琼脂糖凝胶浓度大于1.5%、电泳时间在35-50min均可清洗分辨PCR产物大小。不过,当琼脂糖凝胶浓度大于4.0%时容易过早凝固,造成凝胶不均,因此推荐琼脂糖浓度在1.5%~3.0%之间。本发明中附图1是对山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼和牦牛的DNA样品的PCR扩增电泳检测结果,其扩增产物对应片段大小分别为728bp、704bp、504bp、453bp、448bp、431bp、396bp和326bp。图中所示泳道编号1-8为对应物种和PCR产物大小(第二行数字是对应PCR产物大小,单位bp),其中1:山羊;2:绵羊;3:鹿;4:水牛;5:家牛;6:牦牛;7:猪;8:骆驼。参照分子量标注依次是1200bp、900bp、700bp、500bp、300bp和100bp。
实施例3 PCR特异性和灵敏度检测
为验证筛选引物组合的特异性和灵敏度,对包括上述8个物种和鸡、鸭、鱿鱼、小黄鱼、马、驴、狗、鼠和兔的基因组DNA进行了扩增反应,上游引物(SEQID NO:1)和下游引物(SEQ ID NO:2)的扩增结果结果证明除了上述8个物种外其他动物无PCR扩增。同时还证明,本PCR体系对大豆基因组DNA无扩增产物。随后对引物组合进行灵敏度检测。把牛、羊、猪基因组DNA模板按照梯度稀释最低浓度至1.0pg/μL,最优条件下添加不同量的DNA模板,扩增后电泳检测PCR产物。结果表明序列为SEQ ID NO:1的上游引物和下游引物(SEQ IDNO:2)灵敏度最高,对猪DNA的最低检测量为8pg,牛的最低检测量为16pg,山羊的最低检测量为20pg,绵羊的最低检测量为10pg。与序列为SEQ ID NO:3或SEQ ID NO:4的上游引物和下游引物(SEQ ID NO:2)的组合相比具有突出的效果,SEQ ID NO:3的上游引物和下游引物(SEQ ID NO:2)组合不能很好的扩增水牛DNA样品,PCR扩增产物在电泳中亮度不够,肉样难以区分;SEQ IDNO:4的上游引物和下游引物(SEQ ID NO:2)组合不能很好的扩增山羊DNA,同样是PCR产物量不足。因此,本发明选用SEQ ID NO:1的上游引物和下游引物(SEQ ID NO:2)作为最佳组合。
实施例4 PCR产物酶切鉴定
为了能够更好的区分本发明中检测的8个物种,尤其是PCR产物大小相近的山羊和绵羊,水牛、牦牛和家牛,发明人对扩增序列进行了精细对比并应用生物学软件寻找合适的内切酶,最后选择了SspI内切酶对PCR产物酶切鉴定,结果表明酶切后各物种对应PCR产物产生大小不同的片段,山羊PCR产物分成258bp、192bp、160bp和118bp共4个片段;绵羊PCR产物酶切后分成300bp、180bp和3个75bp的片段;鹿的PCR产物酶切产生358bp和146bp两个片段;水牛和骆驼PCR产物没有切点,因此分别保留原来的453bp和326bp大小;家牛PCR产物酶切后产生270bp和178bp两个片段,而牦牛则有181bp、178bp和73bp三个片段;猪的PCR产物酶切后有300bp和96bp两个片段,依据这些片段数量和大小差异能够清晰鉴别各个物种,具体电泳见图2。需要说明的是牦牛PCR产物酶切后的181bp和178bp两个片段在电泳中难以分开,故而看到的为一条电泳条带。
实施例5 实际检测与应用
根据优化后的PCR实验条件,采用引物SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2组合对牛、羊、鹿、猪肉样品提取的DNA及其混合物进行PCR扩增,电泳检测,条带清晰,能清晰判读各物种。随后对市场在售的烤肉串、烤鹿肉、猪肉芹菜水饺、熟牛肉、五香驴肉、手撕驼肉、高原牦牛肉、烤羊排各随即购买5个样品进行了检测,其中牛肉、羊肉和鹿的鉴定参照GB/T 21104-2007执行,猪肉的检测参照GB/T 21101-2007执行,牦牛、驴肉和驼肉的鉴定均采用PCR产物直接纯化后测序的方法。结果表明,熟牛肉、五香驴肉、手撕驼肉、高原牦牛肉、烤羊肉中存在不同程度的掺入其他肉类的情况,熟牛肉中有3份掺入有水牛肉,五香驴肉有3份完全是牛肉,手撕驼肉有4份完全是牛肉,高原牦牛肉中4份完全是牛肉,烤羊肉中均检测到猪肉成分。本发明所建立的方法和参照标准方法检测结果一致,牦牛和驼肉的PCR测序结果和GenBank公布的牦牛(KM65859)和驼(JN632608)的序列同源性达到98.2%和99.2%,与其他物种的序列同源性均低于对应比例。因此,本发明建立的方法对物种的鉴定具有很高的可靠性。
Claims (9)
1.一种鉴别8种动物源性成分的PCR引物,其特征在于,所述引物的上游引物的序列为SEQ ID NO:1,下游引物的序列为SEQ ID NO:2。
2.如权利要求1所述的鉴别8种动物源性成分的PCR引物,其特征在于,所述的动物为山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼和牦牛。
3.一种用于检测山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼和牦牛源性成分的试剂盒,其特征在于,所述的试剂盒包含有权利要求1所述的引物。
4.如权利要求3所述的试剂盒,其特征在于,所述的试剂盒还包括如下的试剂:
PCR A液:含有PCR反应体系中的PCR缓冲液、dNTP、MgCl2、Taq聚合酶、双蒸水;
PCR B液:含有阳性DNA模板。
5.如权利要求4所述的试剂盒,其特征在于,所述的阳性DNA模板包括山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼、牦牛的基因组DNA。
6.一种用于检测鉴别8种动物源性成分的PCR方法,其特征在于,所述的方法是使用权利要求3所述的试剂盒进行的,包括以下步骤:
1)采集山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼、牦牛和其他常见肉类动物组织作为建立方法的标准品,按照动物组织基因组DNA提取试剂盒操作提取基因组DNA,或者参照分子克隆的DNA提取方法,从组织样品中获得DNA,溶于TE溶液或纯水中保存备用;
2)将待测样品进行DNA提取后用引物进行扩增,产物进行电泳检测,依据PCR产物条带大小和有无即可判定检测样品中是否含有上述动物源性成分;
3)对PCR扩增产物进行电泳检测和结果判定,若PCR扩增产物与阳性对照组任何一种存在一致性电泳结果则认为含有对应物种的源性成分。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述的PCR反应程序如下:95℃变性5min;95℃变性30s,58.5℃退火30s,72℃延伸30s为一个循环,共计30个循环;然后72℃保持10min,结束后降温至4℃。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述的PCR反应中设置阳性对照组和阴性对照组。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述的阳性对照组的扩增核酸模板为山羊、绵羊、水牛、家牛、猪、鹿、骆驼、牦牛基因组DNA样品,阴性对照组的扩增模板样品为双蒸水。
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