CN108456741A - 检测土壤中三七成分的环介导等温扩增荧光检测方法、引物及试剂盒及应用 - Google Patents
检测土壤中三七成分的环介导等温扩增荧光检测方法、引物及试剂盒及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及检测土壤中三七成分的环介导等温扩增荧光检测方法、引物、试剂盒及应用,属于生物检测技术领域。本发明采用的是核酸体外快速扩增与荧光检测技术融合的新型技术,通过针对目的片段设计6条特异引物,使用有特殊活性的新型DNA聚合酶,通过扩增曲线实时监控整个等温扩增核酸复制的反应过程,对产物做溶解曲线分析。本发明建立检测三七成分环介导等温扩增方法,可对待检土壤中是否含有三七进行DNA层面的快速定性检测,大大缩减了检测使用时间,实现了三七策成分的快速检测,无需核酸提取,土壤样本简单裂解后即可上机实验,6条引物对应目标序列8个特异区域的识别保证了检测反应的高度特异性,具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于生物检测技术领域,特别涉及检测土壤中三七成分的环介导等温扩增荧光检测方法、引物及试剂盒及应用,用以预防三七连作障碍。
背景技术
三七为五加科人参属植物,与人参同科同属。研究表明,三七中数种皂苷等活性物质高于人参,对防治心脑血管疾病有显著作用,尤其是在降血脂、降血糖、降血稠、降血压、抗炎症、抗疲劳和提高机体免疫力等方面疗效显著,而且安全无毒,从而给三七的开发应用展示出新的广阔天地。
三七对种植环境要求极为苛刻,需生长在海拔1200-1500米,且光、热、水、土、气等条件都适宜方可。全国95%以上的三七产集中在文山,故云南文山又被称为“三七之乡”。
随着百姓生活水平和保健意识的提高,三七市场不断走俏,日常食用之外,三七在药品、保健品、功能食品、化妆品等领域的深加工产业也日趋成熟,产量逐渐供不应求。
三七为宿根植物,忌地性极强,有严重的连作障碍,种过一茬之后,土壤成分会有显著的结构性变化。随着三七种植年限的增加,土壤pH呈显著下降趋势,土壤酸化现象加重;种植三七的土壤与未种植过三七的土壤相比有机质含量下降80%左右,并伴随着土壤的板结;与生土和健康土相比,大量元素氮(N)和磷(P)含量在种植三七的土壤及发病土壤中显著下降,铁(Fe)、硼(B)、铝(Al)等元素在种植三七的土壤中却显著升高;种植三七3年的土壤与生土相比,Fe、B、Al分别上升29%、31%、32%,土壤蛋白酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶及脲酶活性含量较生土下降50-90%不等。综上所述,如继续连作则会造成植物大面积死亡甚至绝收,对农户及其他大规模种植造成不可估量的损失。
检测未知土壤是否种过三七对于大规模产业化种植尤为必要,传统方法需将土样送至实验室进行综合成分鉴定,费时费力不易操作且周期长。研究表明,种植过三七的土壤中含有部分残存根系,如能对土壤中残存根系的DNA进行快速现场定性检测,在极短的时间内检出土壤中是否有三七特异DNA存在,用以鉴定土地是否近年来种植过三七,对于大规模种植前的土质检测有非常重要的应用意义。
环介岛等温扩增技术(LAMP)是新型分子诊断技术,其反应过程在恒温条件下进行,通过添加有特殊链置换活性的DNA聚合酶和针对目标基因特异性片段设计的引物组使核酸在恒温条件下完成,有快速,灵敏和特异的优点。实时荧光法与LAMP技术相结合的检测方式则使得检测更加准确和直观,核酸复制扩增反应结束后可对产物做退火溶解曲线分析,溶解曲线可进一步坚定该核酸扩增产物是否是特异性扩增。近年来被越来越多的实验者应用到实际检测中,准确、高效、简单、快速、特异,非常适合土壤中三七残留的快速检测。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足,提供了一种检测土壤中三七成分的环介导等温扩增荧光检测方法、引物及试剂盒及应用,该方法可应用于现场的快速、准确、灵敏、操作简单的检测土壤样本中是否含有三七的分子生物学方法,可用于避免因三七连作造成的经济损失。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
检测土壤中三七成分的环介导等温扩增引物,包括外部引物对、内部引物对和环引物对;
所述的外部引物对的序列为:
上游外部引物F3:gtcaatcgttccgctgatat;
下游外部引物B3:gctggtactccagaagaga;
所述的内部引物对的序列为:
上游内部引物FIP:atgcagttacaaccgctgtgagaccatcgtgtgcttgaa;
下游内部引物BIP:cggcggtatgcttaggagatcgagttcatccatgcagtgat;
所述的环引物对的序列为:
上游环引物LF:gaaagctcttcgattgaaccg;
下游环引物LB:tttctttaataagctgcctgcg。
本发明提供含有上述扩增引物的检测土壤中三七成分的试剂盒。
进一步,优选的是,所述的试剂盒还包括:阳性对照模板、阴性对照模板、PCR反应液和裂解液;
所述的阳性对照模板为近两年内种植过三七的土壤;
所述的阴性对照模板为未种植过三七的土壤。
进一步,优选的是,所述的裂解液包括0.6M KOH溶液、质量浓度为1.5%的疏基乙醇溶液、1100mM Tris-Hcl缓冲液和质量浓度为0.5%不溶性聚乙烯吡咯烷酮悬浮液,体积比依次为1:1:2:2;但不限于此,其它可以完成本发明的裂解液均可用于提取土壤DNA。
进一步,优选的是,所述的试剂盒的扩增体系为:
模板 4μL,
上游外部引物F3 5uM 1μL,
下游外部引物B3 5uM 1μL,
上游内部引物FIP 40uM 1μL,
下游内部引物BIP 40uM 1μL,
上游环引物LF 20uM 1μL,
下游环引物LB 20uM 1μL,
PCR反应浓缩液 15ul,
总计25μL。
进一步,优选的是,所述的试剂盒的工作程序为:扩增程序:65℃扩增30min;溶解程序:98-80℃,0.05℃为一个循环
本发明还提供上述扩增引物在鉴别土壤是否能用于种植三七中的应用。
本发明还提供上述试剂盒在鉴别土壤是否能用于种植三七中的应用。
本发明另外提供一种检测土壤中三七成分的环介导等温扩增荧光检测方法,是分别以阳性对照模板、阴性对照模板、待检测土壤DNA作为模板,采用上述试剂盒或者扩增引物进行环介导等温扩增荧光检测。
进一步,优选的是,所述的检测土壤中三七成分的环介导等温扩增荧光检测方法,包括如下步骤:
步骤(1),提取土壤DNA;
步骤(2),分别以阳性对照模板、阴性对照模板、待检测土壤DNA作为模板进行制备如下扩增体系:
模板 4μL,
上游外部引物F3 5uM 1μL,
下游外部引物B3 5uM 1μL,
上游内部引物FIP 40uM 1μL,
下游内部引物BIP 40uM 1μL,
上游环引物LF 20uM 1μL,
下游环引物LB 20uM 1μL,
PCR反应浓缩液 15ul,
总计25μL;
步骤(3),将上述制备好的扩增体系进行PCR反应;设置扩增程序:65℃扩增30min;溶解程序:98-80℃,0.05℃为一个循环,做扩增曲线和溶解曲线;
步骤(4),根据所获得扩增曲线和溶解曲线判定:
若扩增曲线有明显的“S”型曲线,以及溶解曲线峰型单一且较为尖锐,则判定为阳性结果,说明样品中含有三七,不能用于种植三七,会出现连作障碍;
扩增曲线没有出现明显“S”型曲线,则判定为阴性结果,说明样品中不含有三七,能用于种植三七;
扩增曲线有明显“S”型曲线,但溶解曲线峰型不单一判定为非特异性扩增,则需重复步骤(1)-步骤(3),之后再次按照上述判定方法进行判定;
阳性对照模板的检测结果是阳性结果,阴性对照模板的检测结果是阴性结果,则是说明实验有效,否则实验无效。
进一步,优选的是,提取土壤DNA的具体步骤为:待检测土壤破碎至粒径为0.1-0.5mm后,采用裂解液提取土壤DNA,之后稀释10倍,作为待检测土壤DNA进行扩增;所述的裂解液包括0.6M KOH溶液、质量浓度为1.5%的疏基乙醇溶液、1100mM Tris-Hcl缓冲液和质量浓度为0.5%不溶性聚乙烯吡咯烷酮悬浮液,体积比依次为1:1:2:2。本发明对于土壤DNA的提取方式没有限制。
本发明中扩增曲线有明显“S”型曲线,但溶解曲线峰型不单一判定为非特异性扩增,说明结果是假阳性,有可能掺杂了其它物质,所以要重新进行检测。
PCR反应浓缩液中含有DNA聚合酶、Buffer、dNTP、MgSO4、Betaine、荧光染料Evagreen。
本发明采用的是核酸体外快速扩增与荧光检测技术融合的新型技术,通过针对目的片段设计6条特异引物,使用有特殊活性的新型DNA聚合酶(DNA BST聚合酶),添加双链结合的荧光染料;通过扩增曲线实时监控整个等温扩增核酸复制的反应过程,对产物做溶解曲线分析;对核酸进行定性或简单定量(半定量)。
本发明与现有技术相比,其有益效果为:
(1)现场操作:本发明不局限于实验室,可在野外田间进行实验,所需实验材料和步骤皆不需要电源,操作简便,无需离心、加热处理等,可完全在现场进行实验;
(2)高特异性:本发明为基因水平的检测,6条引物对应目标序列8个特异区域的识别保证了检测反应的高度特异性。
(3)本发明建立检测土壤中三七成分环介导等温扩增方法,可对待检土壤中是否含有三七进行DNA层面的快速定性检测
(4)使用本发明,核酸提取后无需纯化即可上机实验;
(5)本发明使用了环介导等温扩增方法,大大缩减了检测使用时间,只需15到20分钟,实现了土壤中三七残留的快速检测的快速检测,而传统的pcr检测至少3小时;
(6)简化了检测过程,降低了对操作人员的专业要求。使得非专业人员可以顺利完成检测工作。
(7)本发明试剂盒可用于多个检测平台上,不仅可以用在等温扩增荧光检测仪和定量PCR仪,也可以用在其他可以提供恒定温度的设备上如金属浴等。
附图说明
图1为特异性实验得到的扩增曲线;
图2为特异性实验得到的扩增曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者,均为可以通过购买获得的常规产品。
检测土壤中三七成分的环介导等温扩增荧光检测方法,包括如下步骤:
步骤(1),提取土壤DNA;
步骤(2),分别以阳性对照模板、阴性对照模板、待检测土壤DNA作为模板进行制备如下扩增体系:
模板 4μL,
上游外部引物F3 5uM 1μL,
下游外部引物B3 5uM 1μL,
上游内部引物FIP 40uM 1μL,
下游内部引物BIP 40uM 1μL,
上游环引物LF 20uM 1μL,
下游环引物LB 20uM 1μL,
PCR反应浓缩液 15ul,
总计25μL;
步骤(3),将上述制备好的扩增体系进行PCR反应;设置扩增程序:65℃扩增30min;溶解程序:98-80℃,0.05℃为一个循环,做扩增曲线和溶解曲线;
步骤(4),根据所获得扩增曲线和溶解曲线判定:
若扩增曲线有明显的“S”型曲线,以及溶解曲线峰型单一且较为尖锐,则判定为阳性结果,说明样品中含有三七;
扩增曲线没有出现明显“S”型曲线,则判定为阴性结果,说明样品中不含有三七;
扩增曲线有明显“S”型曲线,但溶解曲线峰型不单一判定为非特异性扩增,则需重复步骤(1)-步骤(3),之后再次按照上述判定方法进行判定;
阳性对照模板的检测结果是阳性结果,阴性对照模板的检测结果是阴性结果,则是说明实验有效,否则实验无效。
其中,所述的外部引物对的序列为:
上游外部引物F3:gtcaatcgttccgctgatat;(SEQ ID NO.1)
下游外部引物B3:gctggtactccagaagaga;(SEQ ID NO.2)
所述的内部引物对的序列为:
上游内部引物FIP:atgcagttacaaccgctgtgagaccatcgtgtgcttgaa;(SEQ ID NO.3)
下游内部引物BIP:cggcggtatgcttaggagatcgagttcatccatgcagtgat;(SEQ ID NO.4)
所述的环引物对的序列为:
上游环引物LF:gaaagctcttcgattgaaccg;(SEQ ID NO.5)
下游环引物LB:tttctttaataagctgcctgcg。(SEQ ID NO.6)
所述的阳性对照模板为近两年内种植过三七的土壤;
所述的阴性对照模板为未种植过三七的土壤。
提取土壤DNA的具体步骤为:待检测土壤破碎至粒径为0.1-0.5mm后,采用裂解液提取土壤DNA,之后稀释10倍,作为待检测土壤DNA进行扩增;所述的裂解液包括0.6M KOH溶液、质量浓度为1.5%的疏基乙醇溶液、1100mM Tris-Hcl缓冲液和质量浓度为0.5%不溶性聚乙烯吡咯烷酮悬浮液,体积比依次为1:1:2:2。
同时使用传统的PCR检测方法检测,作为平行对照。发现本发明检测只需15到20分钟;而传统的PCR检测至少3小时。
1.特异性实验
结果:使用种植过三七的土壤DNA样本、三七DNA样本、未种植过三七的土壤DNA样本作为扩增模板,使用上述步骤(2)-步骤(4)方法进行检测实验,验证引物和试剂盒的特异性。
2.结果
结论:最终获得的扩增曲线(图1)和溶解曲线(图2);其中样品AB为三七DNA样本、CDEF为种植过三七的土壤样本、GH为未种植过三七的土壤样本。A、B为三七DNA样本有扩增(S型曲线),溶解曲线峰型单一且较为尖锐。C、D、E、F土壤中含有三七成分(S型曲线)出现阳性扩增,说明种植过三七,不能再用来种植三七,会出现连作障碍;G和H无扩增(曲线无变化),视为阴性,说明未种植过三七,可以用来种植三七;同时扩增产物的溶解曲线峰型单一且尖锐,说明用于检测三七DNA的特异性引物特异性较好。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
序列表
<110> 云南农业大学
<120> 检测土壤中三七成分的环介导等温扩增荧光检测方法、引物、试剂盒及应用
<160> 6
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列()
<400> 1
gtcaatcgtt ccgctgatat 20
<210> 2
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列()
<400> 2
gctggtactc cagaagaga 19
<210> 3
<211> 39
<212> DNA
<213> 人工序列()
<400> 3
atgcagttac aaccgctgtg agaccatcgt gtgcttgaa 39
<210> 4
<211> 41
<212> DNA
<213> 人工序列()
<400> 4
cggcggtatg cttaggagat cgagttcatc catgcagtga t 41
<210> 5
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列()
<400> 5
gaaagctctt cgattgaacc g 21
<210> 6
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列()
<400> 6
tttctttaat aagctgcctg cg 22
Claims (10)
1.检测土壤中三七成分的环介导等温扩增引物,其特征在于,包括外部引物对、内部引物对和环引物对;
所述的外部引物对的序列为:
上游外部引物F3:gtcaatcgttccgctgatat;
下游外部引物B3:gctggtactccagaagaga;
所述的内部引物对的序列为:
上游内部引物FIP:atgcagttacaaccgctgtgagaccatcgtgtgcttgaa;
下游内部引物BIP:cggcggtatgcttaggagatcgagttcatccatgcagtgat;
所述的环引物对的序列为:
上游环引物LF:gaaagctcttcgattgaaccg;
下游环引物LB:tttctttaataagctgcctgcg。
2.含有权利要求1所述扩增引物的检测土壤中三七成分的试剂盒。
3.如权利要求2所述的试剂盒,其特征在于,还包括:阳性对照模板、阴性对照模板、PCR反应液和裂解液;
所述的阳性对照模板为近两年内种植过三七的土壤;
所述的阴性对照模板为未种植过三七的土壤。
4.如权利要求3所述的试剂盒,其特征在于,所述的裂解液包括0.6M KOH溶液、质量浓度为1.5%的疏基乙醇溶液、1100mM Tris-Hcl缓冲液和质量浓度为0.5%不溶性聚乙烯吡咯烷酮悬浮液,体积比依次为1:1:2:2。
5.如权利要求3所述的试剂盒,其特征在于,其扩增体系为:
模板 4μL,
上游外部引物F3 5uM 1μL,
下游外部引物B3 5uM 1μL,
上游内部引物FIP 40uM 1μL,
下游内部引物BIP 40uM 1μL,
上游环引物LF 20uM 1μL,
下游环引物LB 20uM 1μL,
PCR反应浓缩液 15ul,
总计25μL;
工作程序为:扩增程序:65℃扩增30min;溶解程序:98-80℃,0.05℃为一个循环。
6.权利要求1所述扩增引物在鉴别土壤是否能用于种植三七中的应用。
7.权利要求2-5任意一项所述试剂盒在鉴别土壤是否能用于种植三七中的应用。
8.检测土壤中三七成分的环介导等温扩增荧光检测方法,其特征在于,分别以阳性对照模板、阴性对照模板、待检测土壤DNA作为模板,采用权利要求2-5任意一项所述试剂盒或者权利要求1所述扩增引物进行环介导等温扩增荧光检测。
9.如权利要求8所述的检测土壤中三七成分的环介导等温扩增荧光检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤(1),提取土壤DNA;
步骤(2),分别以阳性对照模板、阴性对照模板、待检测土壤DNA作为模板进行制备如下扩增体系:
模板 4μL,
上游外部引物F3 5uM 1μL,
下游外部引物B3 5uM 1μL,
上游内部引物FIP 40uM 1μL,
下游内部引物BIP 40uM 1μL,
上游环引物LF 20uM 1μL,
下游环引物LB 20uM 1μL,
PCR反应浓缩液 15ul,
总计25μL;
步骤(3),将上述制备好的扩增体系进行PCR反应;设置扩增程序:65℃扩增30min;溶解程序:98-80℃,0.05℃为一个循环,做扩增曲线和溶解曲线;
步骤(4),根据所获得扩增曲线和溶解曲线判定:
若扩增曲线有明显的“S”型曲线,以及溶解曲线峰型单一且较为尖锐,则判定为阳性结果,说明样品中含有三七;
扩增曲线没有出现明显“S”型曲线,则判定为阴性结果,说明样品中不含有三七;
扩增曲线有明显“S”型曲线,但溶解曲线峰型不单一判定为非特异性扩增,则需重复步骤(1)-步骤(3),之后再次按照上述判定方法进行判定;
阳性对照模板的检测结果是阳性结果,阴性对照模板的检测结果是阴性结果,则是说明实验有效,否则实验无效。
10.如权利要求9所述的检测土壤中三七成分的环介导等温扩增荧光检测方法,其特征在于,提取土壤DNA的具体步骤为:待检测土壤破碎至粒径为0.1-0.5mm后,采用裂解液提取土壤DNA,之后稀释10倍,作为待检测土壤DNA进行扩增;所述的裂解液包括0.6M KOH溶液、质量浓度为1.5%的疏基乙醇溶液、1100mM Tris-Hcl缓冲液和质量浓度为0.5%不溶性聚乙烯吡咯烷酮悬浮液,体积比依次为1:1:2:2。
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CN201810247557.3A CN108456741A (zh) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | 检测土壤中三七成分的环介导等温扩增荧光检测方法、引物及试剂盒及应用 |
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2018
- 2018-03-23 CN CN201810247557.3A patent/CN108456741A/zh active Pending
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