CN107475460A - 一种甘薯曲叶病毒的lamp检测引物组及其可视化检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种甘薯曲叶病毒的LAMP检测引物组及其可视化检测方法,专用于甘薯曲叶病毒特异性检测。所述检测引物组,包括如下二个引物对:外引物F3、外引物B3、内引物FIP、内引物BIP,核苷酸序列如SEQ NO.1‑4所示。通过DNA提取、LAMP恒温扩增后显色反应或电泳出现特异性梯形带。本发明针对甘薯曲叶病毒建立的环介导等温扩增技术具有扩增快速高效、特异性好、操作简便、不需要特殊仪器等优点,为甘薯曲叶病毒防治提供技术依据。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域,尤其涉及一种甘薯曲叶病毒的LAMP检测引物组及其可视化检测方法。
背景技术
甘薯是无性繁殖作物,主要通过块根或秧蔓进行繁殖,如果受到病毒感染,就会代代相传,从而影响甘薯的正常生长发育,造成产量损失,种质和种性退化。甘薯曲叶病毒(Sweet potato leaf curl virus,SPLCV)是侵染甘薯的主要病毒之一,近年来在我国主要甘薯产区严重发生,给甘薯生产带来严重的危害,发生严重导致甘薯绝产,造成巨大的经济损失。甘薯曲叶病毒属双生病毒科(Geminiviridae)菜豆金色花叶病毒属(Begomovirus)成员,SPLCV是典型的DNA病毒,由烟粉虱(Bemisia tabaci)以持久方式传播。SPLCV侵染甘薯后,甘薯叶片卷曲,坏死、花叶等症状。目前,甘薯病毒病病尚无特别有效的化学防治方法,因此,建立高效、快速、实用的病毒检测技术,加强对甘薯病毒的监测和预警,对甘薯病毒病的防控具有重要的意义。
目前检测双生病毒的检测方法有:血清学检测、PCR检测、核酸杂交、滚环扩增法、深度测序技术、环介导恒温扩增技术。ELISA检测特异性差,而RT-PCR检测方法需要昂贵的专业仪器,且扩增时间较长。环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermalamplification,LAMP)是一种快速、灵敏、特异和可视化的检测技术,该技术采用4条特异引物识别靶序列上6个特异区,利用DNA链置换聚合酶(BstDNA polymerase)在恒温条件下对靶基因扩增,具有便捷、快速、准确等优点。迄今为止,LAMP在动植物病毒检测中得到了广泛的应用。与ELISA和RT-PCR技术相比,LAMP具有快速、准确、便捷,成本低,不需要昂贵的PCR仪,直接观察反应颜色判断检测结果,适合基层单位应用等优点,因此该检测技术在甘薯病毒检测和鉴定上具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明要解决的技术问题,在于针对现有技术中的甘薯曲叶病毒的传统的检测方法所需的检测周期长,特异性差,检测需要昂贵的仪器等问题,提供一种甘薯曲叶病毒的快速、灵敏度高、特异性强的LAMP检测引物组及其可视化检测方法,可用于开发适合田间甘薯生产中开展实地检测的快速检测试剂盒,从而保障甘薯健康生产。
本发明是这样实现的:
一种甘薯曲叶病毒的LAMP检测引物组,包括如下二个引物对:
外引物F3:5'-CTACACTGGGAATGCTGTCC-3'
外引物B3:5'-CAGACAAACGTTCCCGTGT-3'
内引物FIP:
5'-ACCCCTCCTTCTCTTCATCCGGCAATTGCTGCCCGAAGCT-3'
内引物BIP:
5'-GACCGCATCCCGAAGGGATGGGGGAACGTCCATCTTGAAC-3'。
利用上述的检测引物组进行甘薯曲叶病毒的LAMP可视化检测方法,包括以下步骤:
(1)DNA提取:对样本进行处理,抽提样本DNA;
(2)LAMP扩增:以经步骤(1)提取的DNA为模板,采用所述的LAMP检测引物组进行LAMP反应。
进一步地,步骤(2)所述LAMP反应的反应体系为25μL,其中含模板DNA 1μL,其余各组份的终浓度为:20mMTris-HCl、10mM(NH4)2SO4、8.0mMMgSO4、50mM KCl、0.2mM甜菜碱Betaine、1.4mmol·L-1dNTPs、Bst DNA聚合酶8U、1.6μmol·L-1的FIP和BIP、0.2μmol·L-1的F3和B3、钙黄绿素50μmol·L-1、氯化锰500μmol·L-1、Tween-20 0.1wt%,加无菌双蒸水补充至25μL。
进一步地,步骤(2)所述LAMP反应的条件为65℃1h,85℃灭活10min,冰上终止反应。
进一步地,LAMP反应结束后,显色结果为绿色荧光的判断为阳性,显色结果为橙色的判断为阴性,或取反应产物用2%琼脂糖凝胶电泳检测,出现梯形条带的判断为阳性,无条带的判断为阴性。
本发明还保护了所述的甘薯曲叶病毒的LAMP检测引物组在制备甘薯曲叶病毒检测试剂盒中的应用。
本发明具有如下优点:1、结果可靠:本发明所设计出的LAMP检测引物,已经对采集分离自不同地点的甘薯曲叶病毒进行了测试验证,因此对结果可靠性具有充分的保证。2、特异性强:本发明所采用的LAMP引物是针对甘薯曲叶病毒AV1序列中6个不同区域设计出4条特异性引物,6个区域中任何区域与引物不匹配均不能进行核酸扩增,同时扩增其他感染番茄黄化曲叶病毒、甘薯羽状斑驳病毒、甘薯G病毒和黄瓜花叶病毒的阳性样品,均没有扩增出特异条带,因此该方法特异性较强。3、灵敏度高:LAMP对甘薯曲叶病毒的检测灵敏度在DNA水平上可达到9.12×10-4ngμL-1,具有较高的灵敏度。4、操作简便:本发明在等温条件下进行,只需一个恒温设备即可,不需要昂贵的仪器设备和试剂。5、快速直观:对甘薯曲叶病毒进行检测可在1小时内完成,恒温扩增过程中加入了钙黄绿素(Calcein),在反应结束后不用打开盖子就能直接观测结果,实现了可视化的检测方法。本发明针对甘薯曲叶病毒建立的环介导等温扩增技术具有扩增快速高效、特异性好、操作简便、不需要特殊仪器等优点,有较高的应用价值,在基层检测中有很好的应用前景。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明中实施例一的LAMP检测结果图;其中M:DL2000DNA marker,1:LAMP产物,2:阴性对照。
图2为本发明中实施例二的LAMP特异性验证图;M:DL2000DNA marker;1-5分别为SPLCV、TYLCD、SPFMV、SPVG、CMV。
图3为本发明中实施例三的LAMP灵敏度检测图;M:DL2000DNA marker;1-7分别表示浓度为1:9.12×10-1ngμL-1;2:9.12×10-2ngμL-1;3:9.12×10-3ngμL-1;4:9.12×10-4ngμL-1;5:9.12×10-5ngμL-1;6:9.12×10-6ngμL-1;7:9.12×10-7ngμL-1。
图4为LAMP检测SPLCV的应用;其中1;2;5;6;7;8;9;11出现荧光绿色为阳性反应,3;4;10;12出现橙色为阴性反应。
具体实施方式
实施例一
本发明的一种甘薯曲叶病毒的LAMP可视化检测方法,根据GenBank公布的SPLCV较保守的CP基因序列为靶标基因,应用LAMP引物设计软件primer explorer 4.0(http://primerexplorer.jp/elamp4.0.0/index.html)设计引物,得到针对6个区域的4条特异性引物。应用DNA链置换聚合酶(Bst DNA polymerase),在恒温条件下快速对靶基因进行LAMP扩增检测。
其中,各引物对具体为:
外引物F3:5'-CTACACTGGGAATGCTGTCC-3'
外引物B3:5'-CAGACAAACGTTCCCGTGT-3'
内引物FIP:
5'-ACCCCTCCTTCTCTTCATCCGGCAATTGCTGCCCGAAGCT-3'
内引物BIP:
5'-GACCGCATCCCGAAGGGATGGGGGAACGTCCATCTTGAAC-3'。
具体步骤如下:
步骤100:根据GenBank公布的SPLCV较保守的CP基因序列为靶标基因,应用LAMP引物设计软件primer explorer 4.0(http://primerexplorer.jp/elamp4.0.0/index.html)设计引物,得到针对6个区域的4条特异性引物。并由上海生工生物工程有限公司合成上述二对特异性引物。
步骤200:DNA提取:将被SPLCV侵染的叶片、健康叶片分别进行DNA提取,并以健康叶片为阴性对照。DNA提取采用CTAB法:100mg带病毒叶片和健康叶片分别放入两个研钵中,加入液氮研磨成粉状,接着将粉状叶片置于第一离心管中,吸取经65℃预热过的CTAB溶液650μl加入第一离心管,混匀,放入65℃的水浴锅中水浴30-60min左右,期间每隔10min左右轻轻摇匀一次。水浴结束后,加入650μl氯仿-异戊醇(24:1)。轻轻混匀5min,静置15min使其充分反应。离心分离(20-25℃,10000rpm,10min),将上层清夜(450μL)放入第二离心管中。加入异丙醇300μL,轻轻搅拌后冰浴30min。离心分离(4℃,10000rpm,5min),吸弃上清和水分。加入500μL TE使其溶解,再加入250μL Tris饱和苯酚和250μL氯仿-异戊醇(24:1)轻轻混匀10min。离心分离(4℃,10000rpm,10min),将上层400μL移入第三离心管中。加入40μL醋酸钠(3moL/L,PH5.2)再加入1000μL 100%乙醇。离心(4℃,12000rpm,10min),弃上清。加入800μL 70%乙醇,再离心(0℃,12000rpm,5min)。去除水分,加入100μL TE溶解模板DNA。
步骤300:LAMP扩增:以经步骤200处理所得的DNA为模板,并以步骤100中获得的二对引物进行LAMP扩增。
步骤400:LAMP反应的反应体系和反应程序如下:25μl反应体系中(25μL):20mMTris-HCl、10mM(NH4)2SO4、8.0mMMgSO4、50mM KCl、0.2mM甜菜碱(Betaine)、1.4mmol·L-1dNTPs、Bst DNA聚合酶8U、1.6μmol·L-1的FIP和BIP、0.2μmol·L-1的F3和B3、钙黄绿素50μmol·L-1、氯化锰500μmol·L-1、Tween-20 0.1wt%,1μL模板DNA(50-100ng),无菌双蒸水补充至25μL,LAMP反应条件为65℃1h,85℃灭活10min,冰上终止反应。
步骤500:取2μL LAMP产物以2%琼脂糖凝胶(荧光染料)为电泳支持介质,在0.5×TBE和130V电压下电泳30min,用紫外透射仪观察。
具体实验结果如图1所示,LAMP产物为特定的阶梯状条带,而阴性对照不产生条带;用肉眼观察,LAMP产物颜色变为绿色,阴性对照为橙色。
实施例二
LAMP的特异性验证:
提取感染甘薯曲叶病毒(SPLCV)阳性样品的总DNA,番茄黄化曲叶病毒(TYLCD)阳性样品的总DNA,提取甘薯羽状斑驳病毒SPFMV和甘薯G病毒(SPVG)的甘薯阳性样品、黄瓜花叶病毒(CMV)的黄瓜阳性样品的总RNA,利用LAMP反应体系对其进行特异性检测。
结果显示,只有感染SPLCV的样品反应产物呈现荧光绿色,而其他4个样品均为橙色,取2μL产物用2%琼脂糖凝胶电泳进行分析,只有SPLCV检测结果有梯状条带,其他样品不产生条带(图2),说明建立的LAMP体系对SPLCV的检测具有较好的特异性。
实施例三
LAMP检测验证及灵敏度检测,为了确定LAMP反应扩增正确,将实施例一步骤400中的LAMP反应产物切胶回收,连接于PMD18-T构建含有目标片段的重组质粒,用JOM109感受态细胞进行转化,将转化菌送检测序。
且测序结果为:通过比对,回收片段为靶基因上F3至B3的片段,大小为171bp(包括酶切碱基,测序结果的序列)。结果表明,LAMP扩增靶基因正确。
此外,为了考察本发明甘薯曲叶病毒的LAMP检测方法的灵敏度,申请人对实施例一步骤200中的DNA样品采用10倍浓度系列稀释法将提取的甘薯曲叶病毒DNA稀释成浓度分别为1:9.12×10-1ngμL-1;2:9.12×10-2ngμL-1;3:9.12×10-3ngμL-1;4:9.12×10-4ngμL-1;5:9.12×10-5ngμL-1;6:9.12×10-6ngμL-1;7:9.12×10-7ngμL-1;共7个不同浓度梯度。按照实施案例一中的步骤400进行LAMP反应。
在LAMP反应后,显色结果观察到绿色荧光判断为阳性,橙色判断为阴性。或取2μl扩增产物用2%琼脂糖凝胶电泳检测,如果出现LAMP特征性的梯形带判断为阳性,没有出现扩增条带判断为阴性。检测结果:甘薯曲叶病毒LAMP灵敏性检测,显色结果可观察到绿色荧光或琼脂糖凝胶电泳出现LAMP特征性的梯形带,检测灵敏度可达9.12×10-4ngμL-1,具有很高的灵敏度(图3)。
实施例四
LAMP的检测方法的应用:
利用实施案例一中的步骤200提取田间采集的12份病样,根据实施案例一中的步骤300进行LAMP恒温扩增。反应结果显示,8份样品出现荧光绿色,4份出现橙色(图4),颜色反应和电泳结果一致,证明建立的可视化检测方法可靠。本发明所设计出的LAMP引物,可用于甘薯曲叶病毒的快速检测,实用性强,可满足甘薯曲叶病毒进行快速可靠的检测和鉴定的需要;
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解,我们所描述的具体的实施例只是说明性的,而不是用于对本发明的范围的限定,熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化,都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
序列表
<110> 福建省农业科学院作物研究所
<120> 一种甘薯曲叶病毒的LAMP检测引物组及其可视化检测方法
<160> 4
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 20
<212> DNA
<213> (人工序列)
<400> 1
ctacactggg aatgctgtcc 20
<210> 2
<211> 19
<212> DNA
<213> (人工序列)
<400> 2
cagacaaacg ttcccgtgt 19
<210> 3
<211> 40
<212> DNA
<213> (人工序列)
<400> 3
acccctcctt ctcttcatcc ggcaattgct gcccgaagct 40
<210> 4
<211> 40
<212> DNA
<213> (人工序列)
<400> 4
gaccgcatcc cgaagggatg ggggaacgtc catcttgaac 40
Claims (6)
1.一种甘薯曲叶病毒的LAMP检测引物组,其特征在于:包括如下二个引物对:
外引物F3:5'-CTACACTGGGAATGCTGTCC-3'
外引物B3:5'-CAGACAAACGTTCCCGTGT-3'
内引物FIP:
5'-ACCCCTCCTTCTCTTCATCCGGCAATTGCTGCCCGAAGCT-3'
内引物BIP:
5'-GACCGCATCCCGAAGGGATGGGGGAACGTCCATCTTGAAC-3'。
2.一种利用权利要求1所述的LAMP检测引物组的甘薯曲叶病毒的LAMP可视化检测方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)DNA提取:对样本进行处理,抽提样本DNA;
(2)LAMP扩增:以经步骤(1)提取的DNA为模板,采用权利要求1所述的LAMP检测引物组进行LAMP反应。
3.根据权利要求2所述的甘薯曲叶病毒的LAMP可视化检测方法,其特征在于:步骤(2)所述LAMP反应的反应体系为25μL,其中含模板DNA1μL,其余各组份的终浓度为:20mMTris-HCl、10mM(NH4)2SO4、8.0mMMgSO4、50mM KCl、0.2mM甜菜碱Betaine、1.4mmol·L-1dNTPs、BstDNA聚合酶8U、1.6μmol·L-1的FIP和BIP、0.2μmol·L-1的F3和B3、钙黄绿素50μmol·L-1、氯化锰500μmol·L-1、Tween-20 0.1wt%,加无菌双蒸水补充至25μL。
4.根据权利要求2所述的甘薯曲叶病毒的LAMP可视化检测方法,其特征在于:步骤(2)所述LAMP反应的条件为65℃1h,85℃灭活10min,冰上终止反应。
5.根据权利要求2所述的甘薯曲叶病毒的LAMP可视化检测方法,其特征在于:LAMP反应结束后,显色结果为绿色荧光的判断为阳性,显色结果为橙色的判断为阴性,或取反应产物用2%琼脂糖凝胶电泳检测,出现梯形条带的判断为阳性,无条带的判断为阴性。
6.如权利要求1所述的甘薯曲叶病毒的LAMP检测引物组在制备甘薯曲叶病毒检测试剂盒中的应用。
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