CN109680098A - 一种基于微滴数字pcr定量检测马铃薯成分的试剂盒及其应用 - Google Patents
一种基于微滴数字pcr定量检测马铃薯成分的试剂盒及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于微滴数字PCR定量检测马铃薯成分的试剂盒及其应用,属于分子生物学检测领域。基于微滴数字PCR定量检测马铃薯成分的试剂盒,包括ST‑LS1基因的上游引物、ST‑LS1基因的下游引物和ST‑LS1基因的探针。所述试剂盒在定量检测样品中马铃薯成分的应用。马铃薯成分定量检测的微滴数字PCR方法,利用数字PCR系统探测马铃薯特异性单拷贝物种基因ST‑LS1荧光信号,测得的马铃薯特异性单拷贝物种基因ST‑LS1拷贝数浓度,根据拷贝数浓度(拷贝数/μL)与马铃薯质量(mg)的线性关系计算得到马铃薯成分的含量。本发明可对马铃薯成分进行特异性定量检测,具有简便、快速,检测灵敏度高的特点。
Description
技术领域
本发明属于分子生物学检测领域,具体涉及一种基于微滴数字PCR定量检测马铃薯成分的试剂盒及其应用。
背景技术
马铃薯(Solanum tuberosum)富含大量的膳食纤维、维生素、矿物质和必需氨基酸等营养成分,是世界第四大主粮作物,市场上马铃薯产品品种越来越丰富。由于不同来源的薯类或谷物类全粉价格差别较大,有的相差高达10倍以上,如马铃薯全粉价格较玉米、木薯等价格高,但相较马蹄淀粉价格又较低,不同来源薯粉类肉眼难以辨识,这为一些不法商家提供投机获利的机会。为保障马铃薯主食产品市场的健康发展,因此建立马铃薯成分的精准的定量检测方法有利于满足其品质的检测与监管。
目前,已有关于测定马铃薯源成分的报道,包括普通生物显微镜法、光谱法、小角X射线散射(SAXS)和实时荧光PCR等技术。虽然上述方法能实现检测马铃薯成分,但是操作步骤繁琐、耗时,而且不能得到精确定量测定结果,不能满足行业需要。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种快速、简便、特异且灵敏地一种基于微滴数字PCR定量检测马铃薯成分的试剂盒及其应用。
本发明提供的一种基于微滴数字PCR定量检测马铃薯成分的试剂盒,包括ST-LS1基因的上游引物、ST-LS1基因的下游引物和ST-LS1基因的探针;
所述ST-LS1基因的上游引物的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示;
所述ST-LS1基因的下游引物的核苷酸序列如SEQ ID No.2所示;
所述ST-LS1基因的探针的核苷酸序列如SEQ ID No.3所示。
优选的,还包括2×PCR预混液。
本发明提供了所述的试剂盒在定量检测样品中马铃薯成分的应用。
优选的,所述定量检测马铃薯成分的方法,包括以下步骤:
1)提取系列梯度质量的马铃薯基因组DNA;
2)以步骤1)中马铃薯基因组DNA为扩增模板,基于微滴式数字PCR扩增ST-LS1基因;
3)读取和分析步骤2)中微滴式数字PCR反应扩增结果,得到ST-LS1基因的拷贝浓度;
4)建立马铃薯质量与ST-LS1基因的拷贝浓度的线性关系;
5)采用微滴式数字PCR反应扩增样品中ST-LS1基因,读取和分析微滴式数字PCR反应扩增结果,得到样品的ST-LS1基因的拷贝浓度;
6)将待测样品的ST-LS1基因的拷贝浓度代入步骤4)中得到的线性关系中换算,得到样品中马铃薯成分的含量。
优选的,步骤2)中所述微滴式数字PCR的反应体系如下:2×PCR预混液10μL、10μmol/μL的上游引物0.5μL、10μmol/μL的下游引物浓度0.5μL、10μmol/μL探针0.5μL,扩增模板2μL,补水至20μL。
优选的,步骤2)中所述微滴式数字PCR的反应程序如下:95℃,5min,1℃/s;94℃,15s,1℃/s,60℃,1min,1℃/s,共40个循环;98℃,10min,1℃/s。
优选的,步骤1)中马铃薯基因组DNA的提取方法包括试剂盒法和CTAB法。
优选的,步骤1)中马铃薯的系列梯度质量包括5mg、15mg、30mg、40mg和50mg。
优选的,步骤4)中马铃薯质量与ST-LS1基因的拷贝浓度的线性关系为y=28.475x-25.867,R2=0.9911;其中y表示ST-LS1基因的拷贝浓度,单位为拷贝数/μL;x表示马铃薯的质量,单位为mg。
优选的,样品包括饲料或食品。
本发明提供的一种基于微滴数字PCR定量检测马铃薯成分的试剂盒,是以马铃薯基因组单拷贝基因ST-LS1基因为检测对象,设计特异的引物和探针,建立基于微滴式数字PCR定量方法扩增长度126bp的ST-LS1基因,从而实现对马铃薯成分的特异性定量检测。实施例1的马铃薯成分的特异性实验表明,采用本发明提供的引物探针对马铃薯、红薯、木薯、耦、芋头、茄子、胡萝卜、蕃茄、芹菜、大米、大豆和大麦作物等样品进行检测,仅对马铃薯能获得扩增曲线,说明本发明的检测试剂盒具有良好的特异性。
本发明提供了所述的试剂盒在定量检测样品中马铃薯成分的应用。所述定量检测样品中马铃薯成分的应用是基于微滴式数字PCR定量方法,操作步骤简便,并且能够快速获得检测结果。同时,本发明提供的应用,对于质量百分比5%和25%样本进行定量检测,检测结果马铃薯含量分别为4.64%和23.49%,回收率分别为92.86%和93.40%,三个平行之间的RSD值在0.38%~1.78%之间。这说明本发明提供对应应用可对质量百分比为5%及以上的马铃薯成分进行准确定量,适用范围广且检测灵敏度较高。
附图说明
图1为本发明提供的试剂盒的特异性测试结果;
图2为马铃薯质量与拷贝数浓度线性关系图;
图3为马铃薯DNA浓度拷贝数测试结果热点图;
图4为马铃薯DNA浓度梯度LOD、LOQ测试热点图,其中图4-1为马铃薯DNA浓度梯度LOD测试热点图,图4-2为马铃薯DNA浓度梯度LOQ测试热点图;
图5为马铃薯模拟样品测试结果热点图。
具体实施方式
本发明提供的一种基于微滴数字PCR定量检测马铃薯成分的试剂盒,包括ST-LS1基因的上游引物、ST-LS1基因的下游引物和ST-LS1基因的探针;
所述ST-LS1基因的上游引物的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示;
所述ST-LS1基因的下游引物的核苷酸序列如SEQ ID No.2所示;
所述ST-LS1基因的探针的核苷酸序列如SEQ ID No.3所示。
在本发明中,所述ST-LS1基因的上游引物、下游引物和探针的来源没有特殊限制,委托本领域所熟知的基因合成公司即可。所述上游引物和下游引物扩增ST-LS1基因的长度为126bp(tgctctttctatatgatctcggataattctttttctcatga gctaacttaagttaggatatgagctaactggtctccaacaggcaacaacccatagaggaaccaatcagttttttcttttt gtcct,SEQ ID No.4)。所述探针的5’端连接有一个荧光报告基团FAM,所述探针的3’端连接有一个荧光淬灭基团BHQ1。
在本发明中,所述试剂盒还优选包括2×PCR预混液。本发明对所述2×PCR预混液的来源没有特殊限制,采用本领域所熟知的适用于微滴式数字PCR的来源即可。在本发明实施例中,所述2×PCR预混液购自伯乐公司。
本发明还提供了所述的试剂盒在定量检测样品中马铃薯成分的应用。
在本发明中,所述定量检测马铃薯成分的方法,优选包括以下步骤:
1)提取系列梯度质量的马铃薯基因组DNA;
2)以步骤1)中马铃薯基因组DNA为扩增模板,基于微滴式数字PCR扩增ST-LS1基因;
3)读取和分析步骤2)中微滴式数字PCR反应扩增结果,得到ST-LS1基因的拷贝浓度;
4)建立马铃薯质量与ST-LS1基因的拷贝浓度的线性关系;
5)采用微滴式数字PCR反应扩增样品中ST-LS1基因,读取和分析微滴式数字PCR反应扩增结果,得到样品的ST-LS1基因的拷贝浓度;
6)将待测样品的ST-LS1基因的拷贝浓度代入步骤4)中得到的线性关系中换算,得到样品中马铃薯成分的含量。
在本发明中,马铃薯基因组DNA的提取方法优选包括试剂盒法和CTAB法。所述试剂盒法中所用的试剂盒优选为Wizard Genomic DNApurification kit(Promega,A1120)。所述CTAB法为本领域常规的CTAB法即可。
在本发明中,马铃薯的系列梯度质量包括5mg、15mg、30mg、40mg和50mg。本发明对所述马铃薯的品种和来源没有特殊限制,本领域所熟知的马铃薯品种和常见来源均可适用本发明提供的应用。
在本发明中,以马铃薯基因组DNA为扩增模板,基于微滴式数字PCR扩增ST-LS1基因。
在本发明中,所述微滴式数字PCR的反应体系优选如下:2×PCR预混液10μL、10μmol/μL的上游引物0.5μL、10μmol/μL的下游引物浓度0.5μL、10μmol/μL探针0.5μL,扩增模板2μL,补水至20μL。配制得到20μL的反应体系后,将20μL的反应体系和70μL微滴生成油加入微滴生成卡槽中,盖上胶垫后放入微滴生成仪中进行微滴生成,待微滴生成结束后用单通道电动移液枪将生成的微滴全部转移至96孔板中,封膜后置于热循环仪中进行PCR反应。所述微滴式数字PCR的反应程序如下:95℃,5min,1℃/s;94℃,15s,1℃/s,60℃,1min,1℃/s,共40个循环;98℃,10min,1℃/s。微滴式数字PCR扩增是通过将常规的PCR反应体系分隔成大量微滴扩增体系。将分隔后的PCR反应体系进行扩增后,逐一检查每一个小的反应体系中是否产生阳性荧光信号。通过泊松分布得到的微反应中的拷贝数。所述微滴数字PCR数据读取方法优选具有如下:扩增结束后将96孔板置于微滴分析仪中读取荧光信号,并用QuantaSoftV1.3.2软件分析实验数据。
在本发明中,马铃薯质量与ST-LS1基因的拷贝浓度的线性关系为y=28.475x-25.867,R2=0.9911;其中y表示ST-LS1基因的拷贝浓度,单位为拷贝数/μL;x表示马铃薯的质量,单位为mg。
在本发明中,所述样品包括含有马铃薯成分的物质,优选包括饲料或食品。
在本发明中,所述定量检测马铃薯成分过程中质量控制包括有效微反应数的控制和空白对照的质量控制。有效微反应数的控制是在数字PCR体系分割过程中产生的有效微反应的总数量不得低于平台理论数的60%(即12000个);所述空白对照的质量控制是数字PCR空白对照理论检测结果应为零。但在实际检测中,允许有极少量阳性体系数出现。空白对照中阳性微反应体系数应小于实际有效体系数的0.03%。以上质控条件中有一项不符合者,实验结果应放弃,并重新进行数字PCR实验。所述定量检测马铃薯成分过程中性能指标是指对梯度浓度的DNA样品进行数字PCR定量检测其拷贝数,每个浓度设置10个平行,计算各浓度平行检测结果的RSD值。以RSD≤25%作为有效定量数据的判断依据,定量检测限LOQ为检测结果RSD≤25%时的最低拷贝数浓度。LOD为10个平行中不少于9个能检出的最低拷贝数浓度。
下面结合实施例对本发明提供的一种基于微滴数字PCR定量检测马铃薯成分的试剂盒及其应用进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
特异性试验
从马铃薯、红薯、木薯、耦、芋头、茄子、胡萝卜、蕃茄、芹菜、大米、大豆和大麦作物中提取基因组DNA,采用所述ST-LS1基因的上游引物(tgctctttctatatgatctcggataatt,SEQID No.1)、ST-LS1基因的下游引物(aggacaaaaagaaaaaactgattggt,SEQ ID No.2)和ST-LS1基因的探针(aactggtctccaacaggcaacaaccca,SEQ ID No.3)进行荧光定量PCR扩增。所述荧光定量PCR的反应程序如下:95℃,5min,1℃/s;94℃,15s,1℃/s,60℃,1min,1℃/s,共40个循环;98℃,10min,1℃/s。
上述12种作物中只有马铃薯样品有特异的检出(有特异的S形扩增曲线的为马铃薯),其他作物均无检出(见图1)。这表明本发明设计的引物探针特异于马铃薯的检测,物异性良好。
实施例2
马铃薯质量(mg)与拷贝数浓度(copies/μL)的线性关系
称取梯度质量马铃薯粉样品5mg,15mg,30mg,40mg,50mg,采用Wizard GenomicDNApurificationkit(Promega,A1120)提取基因组DNA,采用20μL数字PCR反应体系(2×ddPCRTM预混液10μL;浓度为10μmol/μL的上游引物为0.5μL,浓度为10μmol/μL的下游引物为0.5μL,浓度为10μmol/μL的探针0.4μL,DNA模板2μL,补水至20μL。ddPCR反应条件为:95℃,5min(1℃/s);94℃,15s(1℃/s),60℃,1min(1℃/s),共40个循环;98℃,10min(1℃/s),12℃保存反应产物。扩增结束后将96孔板置于微滴分析仪中读取荧光信号,并用QuantaSoftV1.3.2软件分析实验数据。
获得的数据如表1,建立马铃薯质量(mg)与拷贝数浓度(copies/μL)线性关系数据如图2。马铃薯质量与ST-LS1基因的拷贝浓度的线性关系为y=28.475x-25.867,R2=0.9911,其中y表示ST-LS1基因的拷贝浓度,x表示马铃薯的质量。
表1马铃薯质量与拷贝数浓度线性关系的实验结果
实施例3
马铃薯DNA浓度检测的最低检测限(LOD)和定量限(LOQ)测定
采用DNA浓度梯度为21ng/μL,4.2ng/μL,0.84ng/μL,0.17ng/μL和0.06ng/μL,每个梯度三个平行,马铃薯DNA浓度拷贝数测试结果数据如表2。马铃薯DNA浓度拷贝数测试结果热点图见图3。判定条件为:LOQ以检测结果的RSD小于25%的检出拷贝数浓度,LOD以10个平行中不少于9个能检出的拷贝数浓度。
表2马铃薯DNA浓度拷贝数测试结果
表3为DNA浓度分别为0.17和0.06ng/μL时10个平行组的LOD、LOQ测试结果,图4为马铃薯DNA浓度梯度LOD、LOQ测试热点图。
表3马铃薯DNA浓度梯度LOD、LOQ测试结果
由表3可知,LOQ为10个平行均可检测且其平行实验的拷贝数浓度的RSD小于25%,为3.05拷贝/μL。
由表3可知,LOD为10个平行均能检测出来的最低拷贝数浓度为0.82拷贝/μL。
实施例3
模拟样品检测
供试样本:以大豆粉为基质,在其中掺入质量百分比为1%、5%和25%马铃薯粉,用试管研磨机进行混匀,制备混合样各10g。每个样品称取3个平行,每个平行50mg,分别进行基因组DNA提取,每个称样平行分别进行1个平行的ddPCR。检测热点图见图5。以回收率和RSD评价本方法的准确度和精密度,以回收率在80~120%和RSD≤25%作为质量百分比定量数据的评价标准。
由图5可知,C02、D02、E02为马铃薯质量百分比1%的样本,F02、G02、H02为质量百分比5%的样本,B03、C03、D03为质量百分比25%的样本,数据如表4。
表4马铃薯模拟样品测试结果
经过线性关系换算结果可知,对于质量百分比分别5%和25%样本,在ddPCR检测结果分别为4.64%和23.49%,回收率分别92.86%和93.40%,为三个平行之间的RSD值在0.38%~1.78%之间。根据评价标准,本发明可对质量百分比为5%及以上的马铃薯成分进行准确定量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
序列表
<110> 广东出入境检验检疫局检验检疫技术中心
<120> 一种基于微滴数字PCR定量检测马铃薯成分的试剂盒及其应用
<160> 4
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 28
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
tgctctttct atatgatctc ggataatt 28
<210> 2
<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
aggacaaaaa gaaaaaactg attggt 26
<210> 3
<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
aactggtctc caacaggcaa caaccca 27
<210> 4
<211> 126
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
tgctctttct atatgatctc ggataattct ttttctcatg agctaactta agttaggata 60
tgagctaact ggtctccaac aggcaacaac ccatagagga accaatcagt tttttctttt 120
tgtcct 126
Claims (10)
1.一种基于微滴数字PCR定量检测马铃薯成分的试剂盒,其特征在于,包括ST-LS1基因的上游引物、ST-LS1基因的下游引物和ST-LS1基因的探针;
所述ST-LS1基因的上游引物的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示;
所述ST-LS1基因的下游引物的核苷酸序列如SEQ ID No.2所示;
所述ST-LS1基因的探针的核苷酸序列如SEQ ID No.3所示。
2.根据权利要求1所述的试剂盒,其特征在于,还包括2×PCR预混液。
3.权利要求1或2所述的试剂盒在定量检测样品中马铃薯成分的应用。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,所述定量检测马铃薯成分的方法,包括以下步骤:
1)提取系列梯度质量的马铃薯基因组DNA;
2)以步骤1)中马铃薯基因组DNA为扩增模板,基于微滴式数字PCR扩增ST-LS1基因;
3)读取和分析步骤2)中微滴式数字PCR反应扩增结果,得到ST-LS1基因的拷贝浓度;
4)建立马铃薯质量与ST-LS1基因的拷贝浓度的线性关系;
5)采用微滴式数字PCR反应扩增样品中ST-LS1基因,读取和分析微滴式数字PCR反应扩增结果,得到样品的ST-LS1基因的拷贝浓度;
6)将待测样品的ST-LS1基因的拷贝浓度代入步骤4)中得到的线性关系中换算,得到样品中马铃薯成分的含量。
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,步骤2)中所述微滴式数字PCR的反应体系如下:2×PCR预混液10μL、10μmol/μL的上游引物0.5μL、10μmol/μL的下游引物浓度0.5μL、10μmol/μL探针0.5μL,扩增模板2μL,补水至20μL。
6.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,步骤2)中所述微滴式数字PCR的反应程序如下:95℃,5min,1℃/s;94℃,15s,1℃/s,60℃,1min,1℃/s,共40个循环;98℃,10min,1℃/s。
7.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,步骤1)中马铃薯基因组DNA的提取方法包括试剂盒法和CTAB法。
8.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,步骤1)中马铃薯的系列梯度质量包括5mg、15mg、30mg、40mg和50mg。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,步骤4)中马铃薯质量与ST-LS1基因的拷贝浓度的线性关系为y=28.475x-25.867,R2=0.9911;其中y表示ST-LS1基因的拷贝浓度,单位为拷贝数/μL;x表示马铃薯的质量,单位为mg。
10.根据权利要求3~9任意一项所述的应用,其特征在于,所述样品包括饲料或食品。
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