CN106755541B - 一种荷叶离褶伞鉴别用分子标记及引物和探针 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种荷叶离褶伞鉴别用分子标记及引物和探针，所述荷叶离褶伞ITS特异性分子标记具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列。针对所述分子标记设计特异性检测荷叶离褶伞的基因芯片，能在短时间内对荷叶离褶伞进行特异性鉴定，提高荷叶离褶伞鉴别的准确性和灵敏性，具有快速、准确、成本低的特点。

Description

一种荷叶离褶伞鉴别用分子标记及引物和探针

技术领域

本发明属于生物鉴别技术领域，涉及一种真菌的鉴别方法，特别是涉及一种用于鉴别离褶伞属真菌荷叶离褶伞的ITS特异性分子标记，以及用于所述鉴别方法的专用引物、探针和基因芯片。

背景技术

管涔山地处吕梁山系北端，平均海波1800～2000m，是温带大陆性季风气候和西伯利亚冬季冷气团交融门户，降雨量充沛，是山西三大河流的发源地，植物覆盖率高，植被分布呈现明显的垂直带谱。特殊的地理环境和气候环境造就了该地区独特的生物多样性，而来自管涔山脉的食用菌也因其独特的风味和营养价值，曾被纳为皇室贡品。因此，开展管涔山系食用菌分子标记研究，对于这一地区特有品种的开发与保护具有重要意义。

荷叶离褶伞，Lyophyllum decastes (Fr.) Singer，属担子菌纲、伞菌目、口蘑科、离褶伞属，又名本菇，是一种外生菌根真菌，也是管涔山一带特产的名贵食用菌。9～11月初生于阔叶林，子实体生长在林地上，单生或群生。

荷叶离褶伞子实体味道鲜美胜过松茸，是稀少且高级的食用菌。荷叶离褶伞的鲜味来自于其富含的鲜味物质单磷酸鸟苷、谷氨酸和天冬氨酸。荷叶离褶伞不仅营养丰富，且药用价值特殊，菌体中富含多种生理活性物质，对多种疾病具有预防和治疗功效。其子实体、菌丝体以及发酵液含丰富的粗蛋白、碳水化合物、粗多糖、氨基酸以及微量元素等。

传统的食用菌分类鉴定主要依据子实体的形态学特征，包括担孢子的大小和子实体真皮菌丝的形态特征。但子实体的许多形态学特征往往随生长条件的不同而发生变化，同时许多鉴别性特征又经常是几个种所共有，这就给传统的分类学带来了很大困难，仅仅依据形态学特征进行菌种鉴定不是十分可靠。

随着分子生物学技术的快速发展，特别是分于标记和基因标记技术的建立与成熟，为发展简便、快速、准确的食用菌鉴定技术提供了有效手段。基因芯片是一种新型的DNA识别技术，利用芯片的高通量和特异性优势，可以在芯片上对相近亲缘关系的食用菌进行辨识，以提高检测的准确性。同时，基因芯片检测主要操作步骤依靠仪器设备完成，检测周期只需要6～8小时，不依赖传统检测中人的主观经验，可以在短时间内获得准确的检测鉴别结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种荷叶离褶伞特异性ITS分子标记，以建立一种快速、灵敏、特异性好的荷叶离褶伞鉴别方法。

提供用于所述荷叶离褶伞鉴别方法的引物和核酸探针，是本发明的另一发明目的。

本发明采用基因克隆技术，并结合基因芯片技术，首先获得了荷叶离褶伞ITS DNA片段中一段高度保守且特异性强的核酸序列，以作为特异性鉴别荷叶离褶伞的分子标记；进而依据该分子标记设计并合成了一组特异性引物和核酸探针，建立了特异性鉴别荷叶离褶伞的方法，并对所建立的方法进行了有效性评估试验。

为实现上述发明目的，本发明所提供的荷叶离褶伞ITS特异性分子标记的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。所述ITS特异性分子标记是使用通用引物ITS1/ITS4对从不同产地的荷叶离褶伞中提取的总DNA进行PCR扩增，PCR产物进行毛细管测序，测序结果在NCBI中进行全核酸数据库比对分析，确定出的能够作为基因芯片检测靶序列的特征序列。

进而，本发明根据上述靶序列，依据引物与探针设计原则，设计了一对具有SEQ IDNO.2和SEQ ID NO.3所述核苷酸序列的、用于扩增所述ITS特异性分子标记的引物，以及一种具有SEQ ID NO.4所述核苷酸序列的、用于检测所述ITS特异性分子标记的核酸探针。

更具体地，本发明是在引物1的5'端标记有荧光报告基团Hex，并将所述核酸探针进行氨基化处理，即在核酸探针的5'端连接氨基，最终人工合成出具有下述核苷酸序列的引物和核酸探针。

引物1：5'Hex-ATGTCTTTACATACCCCATATG-3'。

引物2：5'-CAAAAGTAAAGAAGTTGTCCTTA-3'。

核酸探针：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTCAACCCCCACATCCAAACCTAACCAAAC-3'。

本发明还提供了一种用于检测荷叶离褶伞的基因芯片。本发明所述的基因芯片采用本领域常规方法制备，并在所述基因芯片上固定有上述核酸探针。所述基因芯片采用的片基优选常规的醛基片基，以与所述氨基化的探针配合。

本发明也提供了一种用于鉴别荷叶离褶伞的试剂盒，在所述试剂盒中至少包含有上述的荷叶离褶伞检测用基因芯片或核酸探针，用于扩增本发明所述荷叶离褶伞ITS特异性分子标记的专用引物和PCR扩增试剂，以及其他必要的相关试剂。

最后，本发明提供了一种鉴别荷叶离褶伞的方法，本发明所述方法是利用上述荷叶离褶伞ITS特异性分子标记对荷叶离褶伞进行鉴定，利用PCR方法获得的荷叶离褶伞扩增产物中应包含有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列。

具体地，本发明所述鉴别荷叶离褶伞的方法包括：

a) 提取荷叶离褶伞待测样本菌株或子实体的基因组总DNA；

b) 以所述引物对所述提取的总DNA进行PCR扩增，获得PCR扩增产物；

c) 将所述PCR扩增产物与所述核酸探针进行原位杂交，以特异性鉴定出荷叶离褶伞。

本发明在PCR扩增产物与核酸探针原位杂交后，洗去未杂交的PCR扩增产物，对杂交结果进行检测。杂交结果为阳性，则所述待测样本为荷叶离褶伞；杂交结果为阴性，则所述待测样本不为荷叶离褶伞。

本发明优选采用激光共聚焦扫描仪对上述杂交结果进行荧光扫描检测。

本发明上述方法中，所述基因组总DNA提取、PCR扩增、原位杂交的方法也都是常规的。

本发明较佳的PCR扩增程序如下：95℃预热5min；36个循环：95℃ 20s，58℃ 20s，72℃ 40s；最后72℃延伸5min。

发明内容

使用本发明提供的专用引物和核酸探针对同一地域生长的不同食用菌进行鉴定，结果显示只有荷叶离褶伞的PCR扩增产物与本发明核酸探针杂交结合并呈现阳性结果(检测位点亮)，其他食用菌的PCR扩增产物则与本发明核酸探针没有杂交结合(检测位点不亮)，说明本发明设计的引物能将荷叶离褶伞的特异性基因片段扩增出来，并与荷叶离褶伞核酸探针进行有效结合。同时，采用不同的核酸探针与荷叶离褶伞的PCR扩增产物进行杂交，也只有本发明的核酸探针具有阳性响应，其他核酸探针无响应，说明荷叶离褶伞核酸探针的特异性较好。以上结果证明本发明提供的检测方法特异性、准确性好。

因此，本发明提供的荷叶离褶伞ITS特异分子标记以及专用引物和核酸探针能够应用于荷叶离褶伞的快速鉴定检测中。本发明的特异性分子标记鉴别方法不仅具有比常规形态学判断更精确的鉴定结果，而且与其他检测方法比较检测时间短、准确性高，检测所需时间只需8个小时，而传统的培养联合化学显色反应鉴定耗时10～15天，拮抗试验则至少需要两周时间，出菇试验更需要5～6个月的时间。

附图说明

图1是本发明核酸探针对不同真菌的鉴定结果。

图中：Cl为亚历山大杯伞检测位点，Hy为烟色垂膜菇检测位点，Le为木瑚菌属Lentaria patouillardii检测位点，Tr为鳞盖口蘑检测位点，Me为条柄铦囊蘑检测位点，Ly为荷叶离褶伞检测位点，Pe为青霉菌检测位点，Cy为柱孢菌检测位点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步的说明，但应该理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。本领域技术人员在本发明基础上对本发明作出的各种改动或修改，均应同样落于本发明的保护范围之内。

下述实施例所用方法如无特殊说明，均按照常规方法和条件进行，或按照商品说明书选择。所用引物、核酸探针和所用序列测定工作均由生工生物工程（上海）股份有限公司合成和完成。

实施例1：荷叶离褶伞基因组DNA提取。

荷叶离褶伞菌样材料采集于山西忻州岢岚地区的管涔山落叶阔叶林带，经鉴定为离褶伞属真菌荷叶离褶伞(Lyophyllum decastes (Fr.) Singer)。

采用组织分离法，将子实体整体用75%乙醇擦拭消毒后，以手术刀在菌盖、菌柄、菌褶、根部切取小块组织，将切下的组织置于75%乙醇中浸泡30s，无菌水冲洗干净，接种于121℃灭菌30min的PDA培养基(马铃薯200g，葡萄糖20g，琼脂15g，水1L)中。将接种的培养基置于27℃恒温培养箱中，每隔24小时检查一次菌丝生长情况。

培养8天后，收集菌丝，用SIGMA真菌基因组提取试剂盒提取真菌的总DNA。提取方法及步骤详见说明书。将提取的基因组DNA稀释至50ng/μL，-20℃保存。

实施例2：ITS特异性分子标记的确定。

以实施例1获取的荷叶离褶伞总DNA为模板，使用通用引物ITS1/ITS4对DNA进行PCR扩增，PCR产物进行毛细管测序，得到详细的序列信息。

将测序结果在NCBI中进行全核酸数据库比对分析，筛选获得保守性高的片段，对选取的不同序列的结果进行比较和选择，最终确定了一段测序结果中的特征性序列，所述荷叶离褶伞的特异性基因片段的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

经过同源性比对检索后，确定所选取的靶序列为一段特异性较高的DNA 序列，可以作为基因芯片检测的靶序列。

实施例3：引物与核酸探针的设计。

根据实施例2确定的靶序列作为分子标记，依据引物与核酸探针设计原则，设计SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.3所示的专用引物，以及SEQ ID NO.4所示的核酸探针。

引物1：5'Hex-ATGTCTTTACATACCCCATATG-3'。

引物2：5'-CAAAAGTAAAGAAGTTGTCCTTA-3'。

核酸探针：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTCAACCCCCACATCCAAACCTAACCAAAC-3'。

其中，在引物1的5'端标记有荧光报告基团Hex；在核酸探针的5'端连接氨基，将核酸探针进行氨基化处理。

实施例4：基因芯片的制备。

将实施例3中氨基化的核酸探针按一定浓度点在醛基片基上，室温放置过夜，先后用洗脱液I(5×SSC，1%SDS)、洗脱液II(0.25×SSC，1%SDS)各洗脱5min，将没有固定上的探针洗脱掉，然后离心甩干，制备成基因芯片备用。

实施例5：待测真菌的PCR扩增及荧光标记鉴定。

取待测真菌，以SIGMA真菌基因组提取试剂盒提取真菌的总DNA。以实施例3设计的带有荧光标记的专用引物对所提取的总DNA进行PCR扩增，PCR扩增体系如下。

PCR扩增程序如下：95℃预热5min；36个循环：95℃ 20s，58℃ 20s，72℃ 40s；最后72℃延伸5min。

将上述扩增得到的PCR产物与实施例4制备的基因芯片进行原位杂交，在42℃下保持40min，用洗脱液I(5×SSC，1%SDS)、洗脱液II(0.25×SSC，1%SDS)各洗脱5min，洗去未杂交的PCR扩增产物，用激光共聚焦扫描仪检测基因芯片杂交结果。核酸探针检测位点显绿色荧光，证明杂交结果为阳性，待测真菌为荷叶离褶伞。核酸探针检测位点无荧光亮点则杂交结果为阴性，待测真菌不属于荷叶离褶伞。

实施例6：核酸探针对荷叶离褶伞的特异性检测验证。

为证明本发明核酸探针对荷叶离褶伞的特异性响应，选取了另外5种在荷叶离褶伞生长环境中常见的其他食用菌：亚历山大杯伞、烟色垂膜菇、微黄木瑚菌、鳞盖口蘑、条柄铦囊蘑，以及食用菌中常见的一般内生菌：青霉菌和柱孢菌，与荷叶离褶伞一同提取总DNA并进行PCR扩增，以本发明核酸探针进行原位杂交，检测结果如图1所示。

结果显示，与荷叶离褶伞相同生长环境内的其他食用菌以及内生菌均没有被检测，只有荷叶离褶伞检测位点显色，证明本发明设计的靶序列及对应的核酸探针和专用引物可以特异性的检测出荷叶离褶伞。

继而，收集了多份不同的荷叶离褶伞样本并提取总DNA，以本发明专用引物进行PCR扩增，与核酸探针原位杂交，检测结果显示所有荷叶离褶伞样本的杂交结果均呈阳性，证明具有专属性。

实施例7：核酸探针的检测特异性。

为进一步验证本发明核酸探针的可靠性和分辨率，选取另外7种不同的核酸探针，与本发明所述核酸探针共同对荷叶离褶伞总DNA的PCR扩增产物进行原位杂交。其中核酸探针1为本发明采用的核酸探针。

核酸探针1：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTCAACCCCCACATCCAAACCTAACCAAAC-3'。

核酸探针2：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTAGGCGTGCACATACATGCTCCGAAGGAG-3'。

核酸探针3：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTGAAAAGATAGACCAGAAATATAAGAGA-3'。

核酸探针4：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTACCTCGGAAAATAGAATCCAGGTCTA-3'。

核酸探针5：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTAAGTGTATATGGACAAAGGCGAGGGGCG-3'。

核酸探针6：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTCTCAAGGACTGAATTACATTCATTACA-3'。

核酸探针7：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTACACGGGTGGGGAGGTTGGACCCAGGA-3'。

核酸探针8：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTGACGGCGGGCGCGCGGCTCCCGGAGGTG-3'。

鉴别试验过程同实施例5。结果显示，只有核酸探针1对荷叶离褶伞呈阳性显示，其他核酸探针均为阴性显示，说明本发明核酸探针对荷叶离褶伞具有高的特异性，能将荷叶离褶伞与其他真菌区分开。

SEQUENCE LISTING

〈110〉 山西省农业科学院食用菌研究所

〈120〉 一种荷叶离褶伞鉴别用分子标记及引物和探针

〈160〉 4

〈170〉 Patentin version 3.2

〈210〉 1

〈211〉 612

〈212〉 DNA

〈213〉 荷叶离褶伞 Lyophyllum decastes (Fr.) Singer

〈400〉 1

ATTATTGAAT AAATTCGGTT GGGTTGCTGC TGGCTCCTAG GAGCATGTGC ACGCCTAGCT 60

CCATTTTTAC CACCTGTGCA CCTTTTGTAG ACCTGGATAT CTTTCGAGGA AACTCGGTTT 120

GAGGACTGCT GAGCGAAAGC CCTAGCTTTT CTTACATTTC CGGTCTATGT CTTTACATAC 180

CCCATATGAA TGTAACAGAA TGTCGTTTAC TGGCCTTTGT GCCTTTAATC AAATACAACT 240

TTCAGCAACG GATCTCTTGG CTCTCGCATC GATGAAGAAC GCAGCGAAAT GCGATAAGTA 300

ATGTGAATTG CAGAATTCAG TGAATCATCG AATCTTTGAA CGCACCTGGC GCTCCCTGGT 360

ATTCCGGGGA GCATGTCTGT TTGAGTGTCA TTAAATTCTC AACCTTTCCA ACTTTTGCGA 420

GTTTGGTTAG GTTTGGATGT GGGGGTTGCG GGCTTCACAG AAGTCGGCTC CTCTGAAATG 480

CATTAGTGAA ACCTTTGTTG ATCATCTCTT GGTGTGATAA TTATCTACGC CACTAGAGTG 540

TCAGCCTCAA CTAGTTGAGA GGATTTTGCT TCTAATCGTC CTCCTAAGGA CAACTTCTTT 600

ACTTTTGACC TC 612

〈210〉 2

〈211〉 22

〈212〉 DNA

〈213〉 正向引物

〈400〉 2

ATGTCTTTAC ATACCCCATA TG 22

〈210〉 3

〈211〉 23

〈212〉 DNA

〈213〉 反向引物

〈400〉 3

CAAAAGTAAA GAAGTTGTCC TTA 23

〈210〉 4

〈211〉 40

〈212〉 DNA

〈213〉 探针

〈400〉 4

TTTTTTTTTT TTCAACCCCC ACATCCAAAC CTAACCAAAC 40

Claims (2)

1.一种用于鉴别荷叶离褶伞的试剂盒，所述试剂盒中包含SEQ ID NO.4所述核苷酸序列的核酸探针和具有SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.3所述核苷酸序列的引物对，用于检测SEQID NO.1所示的荷叶离褶伞ITS特异性分子标记。

2.一种鉴别荷叶离褶伞的方法，所述方法包括：

a) 提取荷叶离褶伞待测样本菌株或子实体的基因组总DNA；

b) 以权利要求1所述试剂盒中的引物对对所述提取的总DNA进行PCR扩增，获得PCR扩增产物；

c) 将所述PCR扩增产物与权利要求1所述试剂盒中的核酸探针进行原位杂交，以特异性鉴定出荷叶离褶伞。

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