CN110157780A - 一种用于细菌耐药性检测的引物组、试剂盒和检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于细菌耐药性检测的引物组、试剂盒和检测方法,涉及细菌耐药性检测技术领域。该引物组包括如下引物组合中的一种或多种:引物组合1、引物组合2、引物组合3、引物组合4、引物组合5、引物组合6、引物组合7、引物组合8和引物组合9。采用该引物组通过多重PCR可以检测细菌的四环素耐药基因,通过检测其四环素耐药基因来检测细菌四环素耐药性。
Description
技术领域
本发明涉及细菌耐药性检测技术领域,具体而言,涉及一种用于细菌耐药性检测的引物组、试剂盒和检测方法。
背景技术
四环素类抗生素(tetracyclines)是一类广普抗生素,在禽畜养殖场中被大量使用,导致病原菌产生耐药性。国内外的大量研究结果表明,畜禽养殖环境及相关生鲜肉产品中的多种细菌(包括沙门氏菌、单增李斯特氏菌、弯曲杆菌等致病菌,以及大量非致病菌,涵盖革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌)已对四环素类抗生素具备了很高的耐药性。
细菌之所以具有耐药性,从本质上看是因为携带各类耐药基因,且耐药基因可以在不同菌种间进行水平迁移,使得耐药性问题急剧扩散。耐药基因的检测技术主要包括普通聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)、多重PCR、实时荧光定量PCR和基因芯片等技术。耐药基因的检测工作量巨大,因为一方面,大量证据表明数量庞大的细菌可以是耐药基因的供体、受体和中间体;而另一方面,耐药基因种类繁多,比如目前已发现的四环素耐药基因就多达40多种。上述耐药基因的检测技术中,实时荧光定量PCR技术和基因芯片技术都能实现耐药基因的高通量的筛查,但均依赖较为昂贵的硬件设备,试剂和耗材的成本也较高,不易推广应用。
鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于细菌耐药性检测的引物组,采用该引物组通过多重PCR可以检测细菌的四环素耐药基因,通过检测其四环素耐药基因来检测细菌四环素耐药性。
本发明的另一目的在于提供一种细菌耐药性检测试剂盒,采用该试剂盒通过多重PCR可以检测细菌的四环素耐药基因,通过检测其四环素耐药基因来检测细菌四环素耐药性。
本发明的另一目的在于提供一种细菌耐药性的检测方法,该检测方法通过多重PCR检测细菌的四环素耐药基因,通过检测其四环素耐药基因来检测细菌四环素耐药性。
本发明是这样实现的:
在整个细菌范围内进行耐药基因的筛查研究,现有试验大多基于单重或不多于三重的PCR技术展开,且涉及的四环素耐药基因种类不多,因此筛查效率较低,还易因耐药基因的漏检使得耐药菌的判定结果偏低,丢失大量耐药数据。如若能够开发多至五重的多重PCR技术,并涵盖大部分四环素耐药基因,则能大大提高细菌中四环素耐药基因的筛查效率和阳性率。
基于此,一方面,本发明提供了一种用于细菌耐药性检测的引物组,其包括如下引物组合中的一种或多种:引物组合1、引物组合2、引物组合3、引物组合4、引物组合5、引物组合6、引物组合7、引物组合8和引物组合9;
其中,引物组合1包括:SEQ ID NO.1-10所示的引物;引物组合2包括: SEQ IDNO.11-20所示的引物;引物组合3包括:SEQ ID NO.21-30所示的引物;引物组合4包括:SEQID NO.31-40所示的引物;引物组合5包括:SEQ ID NO.41-50所示的引物;引物组合6包括:SEQ ID NO.51-60所示的引物;引物组合7包括:SEQ ID NO.61-70所示的引物;引物组合8包括:SEQ ID NO.71-80 所示的引物;引物组合9包括:SEQ ID NO.81-88所示的引物。
引物组合1中:
SEQ ID NO.1-2所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetA;SEQ ID NO.3-4 所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetD;SEQ ID NO.5-6所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetG;SEQ ID NO.7-8所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetS;SEQ ID NO.9-10所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetX;
引物组合2中:
SEQ ID NO.11-12所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetC;SEQ ID NO.13-14所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetU;SEQ ID NO.15-16所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetZ;SEQ ID NO.17-18所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tet38;SEQID NO.19-20所示的引物对可以扩增四环素耐药基因 otrB;
引物组合3中:
SEQ ID NO.21-22所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetB(P);SEQ IDNO.23-24所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetV;SEQ ID NO.25-26所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tet30;SEQ ID NO.27-28所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tet35;SEQ ID NO.29-30所示的引物对可以扩增四环素耐药基因 tet44;
引物组合4中:
SEQ ID NO.31-32所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetE;SEQ ID NO.33-34所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetH;SEQ ID NO.35-36所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetK;SEQ ID NO.37-38所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tet43;SEQID NO.39-40所示的引物对可以扩增四环素耐药基因 otrC;
引物组合5中:
SEQ ID NO.41-42所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetO;SEQ ID NO.43-44所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetY;SEQ ID NO.45-46所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tet31;SEQ ID NO.47-48所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tet32;SEQID NO.49-50所示的引物对可以扩增四环素耐药基因 tet36;
引物组合6中:
SEQ ID NO.51-52所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetJ;SEQ ID NO.53-54所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetR;SEQ ID NO.55-56所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tet40;EQ ID NO.57-58所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tet42;SEQID NO.59-60所示的引物对可以扩增四环素耐药基因 tet45;
引物组合7中:
SEQ ID NO.61-62所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetA(p);SEQ IDNO.63-64所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetW;SEQ ID NO.65-66所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tet34;SEQ ID NO.67-68所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tet41;SEQ ID NO.69-70所示的引物对可以扩增四环素耐药基因otrA;
引物组合8中:
SEQ ID NO.71-72所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetQ;SEQ ID NO.73-74所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tet33;SEQ ID NO.75-76所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tet37;SEQ ID NO.77-78所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tet39;SEQID NO.79-80所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tcr;
引物组合9中:
SEQ ID NO.81-82所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetB;SEQ ID NO.83-84所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetL;SEQ ID NO.85-86所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetM;SEQ ID NO.87-88所示的引物对可以扩增四环素耐药基因tetT。
该引物组可以对细菌44种四环素耐药基检测,包括:tetA、tetA(P)、tetB、 tetB(P)、tetC、tetD、tetE、tetG、tetH、tetJ、tetK、tetL、tetM、tetO、tetQ、tetR、 tetS、tetT、tetU、tetV、tetW、tetX、tetY、tetZ、tet30、tet31、tet32、tet33、tet34、 tet35、tet36、tet37、tet38、tet39、tet40、tet41、tet42、tet43、tet44、tet45、otrA、 otrB、otrC和tcr;每一组引物组合可独立地在同一反应体系中进行5重PCR,具有检测速度快、灵敏度高、特异性好等特点,弥补现有检测技术的不足,达到对细菌中四环素耐药基因及其四环素耐药性进行全面、快速、高效率检测筛查的目的。
另一方面,本发明提供了一种细菌耐药性检测试剂盒,其包括有上述的用于细菌耐药性检测的引物组。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,该细菌耐药性检测试剂盒还包括: Taq酶、dNTP、MgCl2和PCR反应缓冲液。
该细菌耐药性检测试剂盒可以对细菌44种四环素耐药基因检测,包括:tetA、tetA(P)、tetB、tetB(P)、tetC、tetD、tetE、tetG、tetH、tetJ、tetK、tetL、tetM、 tetO、tetQ、tetR、tetS、tetT、tetU、tetV、tetW、tetX、tetY、tetZ、tet30、tet31、 tet32、tet33、tet34、tet35、tet36、tet37、tet38、tet39、tet40、tet41、tet42、tet43、 tet44、tet45、otrA、otrB、otrC和tcr;每一组引物组合可独立地在同一反应体系中进行5重PCR,具有检测速度快、灵敏度高、特异性好等特点,弥补现有检测技术的不足,达到对细菌中四环素耐药基因及其四环素耐药性进行全面、快速、高效率检测筛查的目的。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,该细菌耐药性检测试剂盒还包括如下阳性对照液:阳性对照液1:为分别含有四环素耐药基因tetA、tetD、tetG、tetS 或tetX的质粒水溶液的混合物;阳性对照液2:为分别含有四环素耐药基因tetC、 tetU、tetZ、tet38或otrB的质粒水溶液的混合物;阳性对照液3:为分别含有四环素耐药基因tetB(P)、tetV、tet30、tet35或tet44的质粒水溶液的混合物;阳性对照液4:为分别含有四环素耐药基因tetE、tetH、tetK、tet43或otrC的质粒水溶液的混合物;阳性对照液5:为分别含有四环素耐药基因tetO、tetY、tet31、 tet32或tet36的质粒水溶液的混合物;阳性对照液6:为分别含有四环素耐药基因tetJ、tetR、tet40、tet42或tet45的质粒水溶液的混合物;阳性对照液7:为分别含有四环素耐药基因tetA(P)、tetW、tet34、tet41或otrA的质粒水溶液的混合物;阳性对照液8:为分别含有四环素耐药基因tetQ、tet33、tet37、tet39或tcr 的质粒水溶液的混合物;阳性对照液9:为分别含有四环素耐药基因tetB、tetL、 tetM或tetT的质粒水溶液的混合物。
另一方面,本发明提供了一种细菌耐药性的检测方法,其包括:使用如下引物组合中的任意一种引物组合进行PCR反应:引物组合1、引物组合2、引物组合3、引物组合4、引物组合5、引物组合6、引物组合7、引物组合8和引物组合9;
其中,引物组合1包括:SEQ ID NO.1-10所示的引物;
引物组合2包括:SEQ ID NO.11-20所示的引物;引物组合3包括:SEQ ID NO.21-30所示的引物;引物组合4包括:SEQ ID NO.31-40所示的引物;引物组合5包括:SEQ IDNO.41-50所示的引物;引物组合6包括:SEQ ID NO.51-60 所示的引物;引物组合7包括:SEQID NO.61-70所示的引物;引物组合8包括: SEQ ID NO.71-80所示的引物;引物组合9包括:SEQ ID NO.81-88所示的引物。
该检测方法可以对细菌44种四环素耐药基因检测,包括:tetA、tetA(P)、tetB、tetB(P)、tetC、tetD、tetE、tetG、tetH、tetJ、tetK、tetL、tetM、tetO、tetQ、tetR、tetS、tetT、tetU、tetV、tetW、tetX、tetY、tetZ、tet30、tet31、tet32、tet33、tet34、 tet35、tet36、tet37、tet38、tet39、tet40、tet41、tet42、tet43、tet44、tet45、otrA、 otrB、otrC和tcr;每一组引物组合可独立地在同一反应体系中进行5重PCR,具有检测速度快、灵敏度高、特异性好等特点,弥补现有检测技术的不足,达到对细菌中四环素耐药基因及其四环素耐药性进行全面、快速、高效率检测筛查的目的。
进一步地,在本发明的一些实施例方案中,所述PCR反应的体系中含有如下成分的一种或多种:待测样本的DNA模板、Taq酶、dNTPs和Mg2+。
进一步地,在本发明的一些实施例方案中,在所述PCR反应的体系中的Taq 酶浓度为0.025-0.15U/μL。
进一步地,在本发明的一些实施例方案中,所述PCR反应的退火温度为 53-58℃。
进一步地,在本发明的一些实施例方案中,当使用引物组合1进行所述PCR 反应时,在PCR反应的体系中,引物组合1包括5种引物对的浓度比为:1︰1 ︰2︰2︰2或1︰2︰2︰2︰2。
具体是指:引物对1(SEQ ID NO.1-2)、引物对5(SEQ ID NO.9-10)、引物对3(SEQID NO.5-6)、引物对2(SEQ ID NO.3-4)和引物对4(SEQ ID NO.7-8) 在同一体系中的浓度比为1︰1︰2︰2︰2或1︰2︰2︰2︰2。
进一步地,在本发明的一些实施例方案中,引物组合1中的每种引物在所述 PCR反应的体系中的浓度为0.1-0.2μmol/L。
进一步地,在本发明的一些实施例方案中,所述耐药性为四环素耐药性。
综上,本发明通过设计44种四环素耐药基因的特异性引物,并将对应的PCR 产物长度差异合适的引物对进行组合,从而实现基于多重PCR技术的细菌中多种四环素耐药基因的快速检测,对于每一个细菌样品,只需进行9组PCR反应,即可完成44种四环素耐药基因的筛查。与现有的单重PCR技术相比,检测效率提高约5倍;与现有的四环素耐药基因多重PCR筛查技术相比,涵盖的四环素耐药基因从3~11种提高至44种,且每组多重PCR反应几乎都达到了多重PCR 反应引物重述的上限即五重。本发明所述试剂盒具有操作简便、成本低廉、高效灵敏等优点,可用于各种细菌中四环素耐药基因的全面筛查检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实验例1中的不同稀释度DNA粗提液的单重PCR扩增结果。
图2为实验例1中的四环素耐药基因的五重PCR扩增结果。
图3为实验例2中的不同浓度比的引物对(引物对1、引物对5、引物对3、引物对2和引物对4)进行多重PCR扩增结果。
图4为实验例3中的不同Taq酶浓度的多重PCR扩增结果。
图5为实验例4中的不同退火温度的多重PCR扩增结果。
图6为实验例5中的灵敏度检测结果。
图7为实验例6中的特异性检测结果。
图8为实验例7中使用实施例1的引物组对23株四环素耐药菌的检测结果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的用于细菌耐药性检测的引物组,包括:引物组合1。引物组合1包括:SEQ ID NO.1-10所示的引物。
SEQ ID NO.1-2所示的引物对1可以扩增四环素耐药基因tetA,片段大小 210bp左右;SEQ ID NO.3-4所示的引物对2可以扩增四环素耐药基因tetD,片段大小787bp左右;SEQID NO.5-6所示的引物对3可以扩增四环素耐药基因 tetG,片段大小623bp左右;SEQ IDNO.7-8所示的引物对4可以扩增四环素耐药基因tetS,片段大小210bp左右1050;SEQ IDNO.9-10所示的引物对5可以扩增四环素耐药基因tetX,片段大小468bp左右。
该引物组的5个引物对可以在同一PCR反应体系进行5重PCR,对四环素耐药基因tetA、tetD、tetG、tetS或tetX检测,通过检测样品是否具有四环素耐药基因tetA、tetD、tetG、tetS或tetX,进而可判断或筛查对四环素具有耐药性的细菌,具有检测速度快、灵敏度高、特异性好等特点。
使用该引物组进行5重PCR检测的方法如下:
(1)配置PCR反应体系:
10×PCR反应缓冲液(购自Takara):5μL;dNTPs(各2.5mmol/L):4μ L;Taq酶(5U/μL):1μL;MgCl2(25mmol/L):4μL;引物:引物组合1全部加入在同一体系中,引物对1、引物对5、引物对3、引物对2和引物对4在同一体系中的浓度比为1︰1︰2︰2︰2;引物对1(浓度为10μmol/L):0.5μL;引物对5(浓度为10μmol/L):1μL;引物对3(浓度为10μmol/L):1μL;引物对2(浓度为10μmol/L):1μL;引物对4(浓度为10μmol/L):1μL。待测样品(可以是菌液或者是细菌基因组DNA等):5μL;dd H2O补齐至50μL。
(2)PCR反应程序:95℃预变性5min;95℃变性30s,55℃退火30s,72℃延伸1min,35个循环;72℃延伸10min。
(3)电泳结束后,进行凝胶电泳,根据条带大小的位置或有无,判断待测样品是否具有四环素耐药基因tetA、tetD、tetG、tetS和tetX,根据该结果,进而可用于判断或辅助判断待测菌株是否具有四环素耐药性。
实施例2
本实施例提供的用于细菌耐药性检测的引物组,包括:引物组合1、引物组合2、引物组合3、引物组合4、引物组合5、引物组合6、引物组合7、引物组合8和引物组合9。
引物组合1包括:SEQ ID NO.1-10所示的引物。
SEQ ID NO.1-2所示的引物对1可以扩增四环素耐药基因tetA;SEQ ID NO.3-4所示的引物对2可以扩增四环素耐药基因tetD;SEQ ID NO.5-6所示的引物对3可以扩增四环素耐药基因tetG;SEQ ID NO.7-8所示的引物对4可以扩增四环素耐药基因tetS;SEQ IDNO.9-10所示的引物对5可以扩增四环素耐药基因 tetX。
引物组合2包括:SEQ ID NO.11-20所示的引物。
SEQ ID NO.11-12所示的引物对6可以扩增四环素耐药基因tetC;SEQ ID NO.13-14所示的引物对7可以扩增四环素耐药基因tetU;SEQ ID NO.15-16所示的引物对8可以扩增四环素耐药基因tetZ;SEQ ID NO.17-18所示的引物对9可以扩增四环素耐药基因tet38;SEQ ID NO.19-20所示的引物对10可以扩增四环素耐药基因otrB。
引物组合3包括:SEQ ID NO.21-30所示的引物。
SEQ ID NO.21-22所示的引物对11可以扩增四环素耐药基因tetB(P);SEQ IDNO.23-24所示的引物对12可以扩增四环素耐药基因tetV;SEQ ID NO.25-26 所示的引物对13可以扩增四环素耐药基因tet30;SEQ ID NO.27-28所示的引物对14可以扩增四环素耐药基因tet35;SEQ ID NO.29-30所示的引物对15可以扩增四环素耐药基因tet44。
引物组合4包括:SEQ ID NO.31-40所示的引物;
SEQ ID NO.31-32所示的引物对16可以扩增四环素耐药基因tetE;SEQ ID NO.33-34所示的引物对17可以扩增四环素耐药基因tetH;SEQ ID NO.35-36所示的引物对18可以扩增四环素耐药基因tetK;SEQ ID NO.37-38所示的引物对 19可以扩增四环素耐药基因tet43;SEQ ID NO.39-40所示的引物对20可以扩增四环素耐药基因otrC。
引物组合5包括:SEQ ID NO.41-50所示的引物;
SEQ ID NO.41-42所示的引物对21可以扩增四环素耐药基因tetO;SEQ ID NO.43-44所示的引物对22可以扩增四环素耐药基因tetY;SEQ ID NO.45-46所示的引物对23可以扩增四环素耐药基因tet31;SEQ ID NO.47-48所示的引物对 24可以扩增四环素耐药基因tet32;SEQ ID NO.49-50所示的引物对25可以扩增四环素耐药基因tet36。
引物组合6包括:SEQ ID NO.51-60所示的引物;
SEQ ID NO.51-52所示的引物对26可以扩增四环素耐药基因tetJ;SEQ ID NO.53-54所示的引物对27可以扩增四环素耐药基因tetR;SEQ ID NO.55-56所示的引物对28可以扩增四环素耐药基因tet40;EQ ID NO.57-58所示的引物对 29可以扩增四环素耐药基因tet42;SEQ ID NO.59-60所示的引物对30可以扩增四环素耐药基因tet45。
引物组合7包括:SEQ ID NO.61-70所示的引物;
SEQ ID NO.61-62所示的引物对31可以扩增四环素耐药基因tetA(p);SEQ IDNO.63-64所示的引物对32可以扩增四环素耐药基因tetW;SEQ ID NO.65-66所示的引物对33可以扩增四环素耐药基因tet34;SEQ ID NO.67-68所示的引物对 34可以扩增四环素耐药基因tet41;SEQ ID NO.69-70所示的引物对35可以扩增四环素耐药基因otrA。
引物组合8包括:SEQ ID NO.71-80所示的引物;
SEQ ID NO.71-72所示的引物对36可以扩增四环素耐药基因tetQ;SEQ ID NO.73-74所示的引物对37可以扩增四环素耐药基因tet33;SEQ ID NO.75-76所示的引物对38可以扩增四环素耐药基因tet37;SEQ ID NO.77-78所示的引物对 39可以扩增四环素耐药基因tet39;SEQ ID NO.79-80所示的引物对40可以扩增四环素耐药基因tcr。
引物组合9包括:SEQ ID NO.81-88所示的引物。
SEQ ID NO.81-82所示的引物对41可以扩增四环素耐药基因tetB;SEQ ID NO.83-84所示的引物对42可以扩增四环素耐药基因tetL;SEQ ID NO.85-86所示的引物对43可以扩增四环素耐药基因tetM;SEQ ID NO.87-88所示的引物对 44可以扩增四环素耐药基因tetT。上述各引物组合扩增基因的PCR产物大小如下表:
采用本实施例的引物组进行多重PCR检测四环素耐药基因的方法:每个引物组合单独进行5重PCR,即9个5重PCR反应体系。使用引物组合2-9进行 PCR的反应体系和程序与实施例1中引物组合1的基本相同。
实验例1
材料、试剂和仪器
材料:具有四环素耐药表型的细菌菌株,由上海市农业科学院分离自市售冷鲜鸡肉表面及养鸡场环境。
试剂:DNA聚合酶(购于Takara),dNTP混合液(包括dATP、dTTP、dCTP 和dGTP,购于Takara),MgCl2(购于Takara),44对四环素耐药基因PCR引物 (由生工生物工程(上海)股份有限公司合成),琼脂糖凝胶电泳试剂(购于北京全式金生物技术有限公司),脑心浸液肉汤培养基(Brain heart infusion broth, BHI)和琼脂粉(购于Oxoid),四环素(购于生工生物工程(上海)股份有限公司)。
仪器:Bio-Rad T100型PCR仪,Bio-Rad Powerpac Universal型电泳仪, Bio-RadGelDoc XR+Imager型凝胶成像分析系统,北京六一生物科技有限公司 DYCP-31E型电泳槽,Eppendorf Centrifuge 5424 R型高速冷冻台式离心机, Eppendorf Research Plus型微量移液枪,德国公司。
待检细菌样品的基因组DNA模板制备:在含有16μg/mL四环素的BHI 固体培养基上,初步分离获得具有四环素耐药表型的细菌菌株,直接挑取单克隆菌斑作为PCR反应的模板;或挑取单克隆菌斑在液体BHI培养基进行预培养增菌,然后用商品化的细菌DNA抽提试剂盒提取细菌基因组,作为PCR反应的模板。
(1)单重PCR灵敏性试验
以5种四环素耐药基因片段阳性克隆的粗提DNA为模板,进行单重PCR 并用琼脂糖凝胶电泳观察结果,结合稀释菌液计数结果,确定5种耐药基因的单重PCR灵敏性。
用梯度稀释菌液的粗提DNA作为模板,对5种耐药基因进行单重PCR扩增(图1)。选择比目的条带可见的稀释梯度高1~2个梯度的稀释度,即tetA 10-4、 tetX 10-4、tetG 10-3、tetD 10-4、tetS 10-4,作为多重PCR中混合DNA的模板稀释度。稀释菌液的平板计数结果表明,tetA、tetX、tetG、tetD、tetS阳性克隆菌株菌悬液原始浓度为5.1×108,7.6×108,4.3×107,4.5×108,9.2×108CFU/mL,则再将各被选中的DNA模板稀释5.1,7.6,4.3,4.5,9.2倍,制成104CFU/mL 的菌液DNA粗提物,等比混合后获得用于开发多重PCR方法的DNA模板。
(2)多重PCR预试验:根据单重PCR的灵敏性,对5种耐药基因阳性克隆稀释菌液分别选择合适的稀释浓度下的粗提DNA模板,等比例混合后作为多重PCR的模板,进行多重PCR扩增反应。
(3)反应体系:混合DNA模板5μL,Taq酶0.25μL,每种基因的正向引物和反向引物各1.0μL,dNTP 4μL,MgCl2 4μL,10×PCR反应缓冲液 5μL,最终用dd H2O补齐至50μL。反应程序:95℃预变性5min;95℃变性30s,53℃退火30s,72℃延伸1min,35个循环;72℃延伸10min。以去离子水为模板作阴性对照。琼脂糖凝胶电泳观察结果。
在多重PCR体系中,随着检测基因位点的增多,即引物数量的增加,每条目的基因的扩增效率会受到影响,某种特异性条带优先进行PCR反应,而部分条带甚至无法获得扩增。在本研究中也出现了类似的情况,当多种DNA模板和引物混合反应后,部分在单重PCR中能够顺利扩增的条带不再呈现目的条带。采取阶梯增加引物的策略,调整新加入的引物浓度直至获得扩增,使得PCR体系从一重增加至五重(图2)。但用该体系和程序对实际细菌样品进行5种耐药基因的筛查时,发现部分基因无法扩增,因此需要优化多重PCR的反应体系及反应程序。
实验例2
比较不同引物浓度比的扩增结果。
采用实施例1的引物组,按表1设置不同引物浓度,进行多重PCR。
表1多重PCR体系引物浓度的优化
反应体系为:阳性对照液(含有四环素耐药基因tetA、tetD、tetG、tetS或 tetX的质粒水溶液的混合物)1μL,Taq酶0.5μL,引物体积参照上表1,dNTPs 4μL,MgCl2 4μL,10×PCR反应缓冲液5μL,最终用dd H2O补齐至50μ L;反应程序为:95℃预变性5min;95℃变性30s,53℃退火30s,72℃延伸1 min,35个循环;72℃延伸10min。反应结束后进行琼脂糖凝胶电泳。
结果见图3,图3中:
M:2K Maker;1-5:引物对1、引物对5、引物对3、引物对2和引物对4 的引物浓度比分别为1︰1︰1︰1︰2、1︰1︰1︰2︰2、1︰1︰2︰2︰2、1︰2︰ 2︰2︰2、1︰2︰2︰2︰4;6~10:1-5各自对应阴性对照。
根据图3结果可以看出,当引物对1、引物对5、引物对3、引物对2和引物对4的分别为0.1,0.1,0.2,0.2,0.2μmol/L(即5对引物的单条引物添加量分别为0.5,0.5,1.0,1.0,1.0μL,浓度比为1︰1︰2︰2︰2,图3,泳道3) 时,5个目的基因(tetA、tetX、tetG、tetD和tetS)的扩增条带亮度相近,均能得到比较好的扩增且无非特异性条带。
实验例3
比较不同Taq酶浓度的扩增结果。
采用实施例1的引物组,多重PCR反应体系中分别添加0.25(1.25U),0.50 (2.5U),1.00(5U),1.50μL(7.5U)Taq酶,比较不同Taq酶浓度的扩增效果。
反应体系为:阳性对照液(含有四环素耐药基因tetA、tetD、tetG、tetS或tetX的质粒水溶液的混合物)1μL;Taq酶0.25/0.5/1.0/1.5μL;引物组合1 全部加入在同一体系(引物对1、引物对5、引物对3、引物对2和引物对4在同一体系中的浓度比为1︰1︰2︰2︰2;引物对1(浓度为10μmol/L):0.5μL;引物对5(浓度为10μmol/L):1μL;引物对3(浓度为10μmol/L):1μL;引物对2(浓度为10μmol/L):1μL;引物对4(浓度为10μmol/L):1μL;);dNTPs 4μL,MgCl2 4μL,10×PCR反应缓冲液5μL,最终用dd H2O补齐至50μ L;反应程序为:95℃预变性5min;95℃变性30s,53℃退火30s,72℃延伸1 min,35个循环;72℃延伸10min。
结果见图4,图4中:M:2K Maker;1-4:Taq酶添加量分别为0.25,0.50, 1.00,1.50μL,对应在体系中的浓度为:0.025U/μL、0.05U/μL、0.1U/μL、 0.15U/μL;5-8:1-4各自的阴性对照。
从图4可以看出,当多重PCR体系中的Taq酶添加量为1μL(即Taq酶的终浓度为0.1U/μL)时,5条目的条带最为清晰(图4,泳道3)。
实验例4
比较不同退火温度的扩增结果。
采用实施例1的引物组,设置不同的退火温度53,55,57和58℃,进行多重PCR反应,比较不同退火温度的扩增结果。
反应体系为:同实验例3;反应程序为:95℃预变性5min;95℃变性30s, 53/55/57/58℃退火30s,72℃延伸1min,35个循环;72℃延伸10min。
结果见图5,图5中:M:2K Maker;1-4:退火温度分别为53℃,55℃, 57℃,58℃;5-8:1-4各自的阴性对照。
图5结果表明,当退火温度高至58℃时(图5),部分条带不再能够扩增, 55℃可作为多重PCR的较佳退火温度。
实验例5
验证实施例1的引物组和检测方法的灵敏度
将含104CFU/g混合菌液(含有耐药基因tetA的菌、含有耐药基因tetD的菌、含有耐药基因tetG的菌、含有耐药基因tetS的菌和含有耐药基因tetX的菌的混合物,各种菌为104CFU/g)的粗提DNA模板稀释成10.00%,1.00%,0.10%,作为模板,然后分别进行扩增。
反应体系为:不同稀释度的DNA模板5μL;引物组合1全部加入在同一体系(引物对1、引物对5、引物对3、引物对2和引物对4在同一体系中的浓度比为1︰1︰2︰2︰2;引物对1(浓度为10μmol/L):0.5μL;引物对5(浓度为10μmol/L):1μL;引物对3(浓度为10μmol/L):1μL;引物对2(浓度为10μmol/L):1μL;引物对4(浓度为10μmol/L):1μL;);dNTPs 4μL, MgCl2 4μL,10×PCR反应缓冲液5μL,最终用dd H2O补齐至50μL;反应程序为:95℃预变性5min;95℃变性30s,55℃退火30s,72℃延伸1min, 35个循环;72℃延伸10min。
结果表明,当混合DNA模板被稀释到0.10%时,已检测不到tetS基因,而 1.00%的稀释模板仍能扩增出所有5条目的条带(图6,图6中:M:2K Maker; 1-4:模板稀释梯度分别为10-3,10-2,10-1,100;5-8:1-4各自的阴性对照。)。该结果说明实施例1的引物组和检测方法的的灵敏度为102CFU/g,具有较高的灵敏度。
实验例6
验证实施例1的引物组和检测方法的特异性
以13种耐药基因的阳性克隆菌株粗提DNA为模板,用优化的多重PCR体系进行扩增,考察体系的特异性。
反应体系为:待测DNA模板溶液5μL,Taq酶1.0μL,引物组合1全部加入在同一体系(引物对1、引物对5、引物对3、引物对2和引物对4在同一体系中的浓度比为1︰1︰2︰2︰2;引物对1(浓度为10μmol/L):0.5μL;引物对5(浓度为10μmol/L):1μL;引物对3(浓度为10μmol/L):1μL;引物对2(浓度为10μmol/L):1μL;引物对4(浓度为10μmol/L):1μL;);dNTPs 4μL,MgCl2 4μL,10×PCR反应缓冲液5μL,最终用dd H2O补齐至50μ L;反应程序为:95℃预变性5min;95℃变性30s,55℃退火30s,72℃延伸1 min,35个循环;72℃延伸10min。
结果表明,该实施例1的引物组和检测方法可以检测5种目的耐药基因,对不含目的耐药基因的样品无法扩增出条带(图7,图7中:M:2K Maker;1-16:分别以tetA、tetA+tetD、tetA+tetG、tetS、tetX、sul1、sul2、tetE、tetM、tetT、 tetO、tetR、tetA+tetX、tetA+tetS、tetA+sul1、tetA+tetX+tetS的阳性克隆菌为模板进行PCR扩增的样品;-:阴性对照)。该结果说明实施例1的引物组和检测方法具有较好的特异性。
实验例7
从市售冷鲜鸡肉表面及养鸡场环境中分离出的23株具有四环素耐药表型的细菌,鉴定种属后用单重PCR筛查tetA、tetD、tetG、tetS和tetX五种四环素耐药基因的存在情况,并将PCR产物阳性条带切胶回收后测序验证,进一部确认对应的四环素耐药基因存在情况。然后用实施例1的引物组合和检测方法进行耐药基因的多重PCR检测。
反应体系为:混合待测DNA模板溶液5μL,Taq酶1.0μL,引物组合1 全部加入在同一体系(引物对1、引物对5、引物对3、引物对2和引物对4在同一体系中的浓度比为1︰1︰2︰2︰2;引物对1(浓度为10μmol/L):0.5μL;引物对5(浓度为10μmol/L):1μL;引物对3(浓度为10μmol/L):1μL;引物对2(浓度为10μmol/L):1μL;引物对4(浓度为10μmol/L):1μL;);dNTPs 4μL,MgCl2 4μL,10×PCR反应缓冲液5μL,最终用dd H2O补齐至50μ L;反应程序为:95℃预变性5min;95℃变性30s,55℃退火30s,72℃延伸1 min,35个循环;72℃延伸10min。
结果表明,多重PCR试剂盒的四环素耐药基因检测结果与普通单重PCR检测结果完全一致(表2,图8,图8中:M:2K Maker;1~23.表2中对应的四环素耐药菌菌株,-:阴性对照)。
表2用于验证实施例1的引物组合和检测方法实用性的23株禽源四环素菌
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
SEQUENCE LISTING
<110> 上海市农业科学院
<120> 一种用于细菌耐药性检测的引物组、试剂盒和检测方法
<160> 88
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
gctacatcct gcttgccttc 20
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
catagatcgc cgtgaagagg 20
<210> 3
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
aaaccattac ggcattctgc 20
<210> 4
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 4
gaccggatac accatccatc 20
<210> 5
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 5
agcaggtcgc tggacactat 20
<210> 6
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 6
cgcggtgttc cactgaaaac 20
<210> 7
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 7
gaacgccaga gaggtatt 18
<210> 8
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 8
tacctccatt tggacctcac 20
<210> 9
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 9
caataattgg tggtggaccc 20
<210> 10
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 10
ttcttacctt ggacatcccg 20
<210> 11
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 11
cttgagagcc ttcaacccag 20
<210> 12
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 12
atggtcgtca tctacctgcc 20
<210> 13
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 13
aacagcgggt taagtgtgca a 21
<210> 14
<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 14
atggtatcat tcagttttcc gacaat 26
<210> 15
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 15
ccttctcgac caggtcgg 18
<210> 16
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 16
acccacagcg tgtccgtc 18
<210> 17
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 17
ctaaagggga ccagaagact 20
<210> 18
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 18
aaaactaatc cgacaatact ca 22
<210> 19
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 19
cctgaaccta ccgcacga 18
<210> 20
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 20
aacatcacgg agaacagaac c 21
<210> 21
<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 21
agtggtgcaa atactgaaaa agttgt 26
<210> 22
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 22
tttgttcctt cgttttggac aga 23
<210> 23
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 23
ggacgacaag cacgaacat 19
<210> 24
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 24
gcacagggac gggaactc 18
<210> 25
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 25
cctgccactt gtaaccgtct 20
<210> 26
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 26
ggtcagcacc tgccctatt 19
<210> 27
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 27
atcatcggtg gtatcttgg 19
<210> 28
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 28
gctcttcgtt taggtcgtgt 20
<210> 29
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 29
gataagggaa caacaaggg 19
<210> 30
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 30
tccactctaa agacgcaaa 19
<210> 31
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 31
aaataggcca caaccgtcag 20
<210> 32
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 32
aaaccacatc ctccatacgc 20
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<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 33
tttgggtcat cttaccagca ttaa 24
<210> 34
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 34
ttgcgcatta tcatcgacag a 21
<210> 35
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 35
acaaggagta ggatctgctg 20
<210> 36
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 36
aggatagcca tggctacaag 20
<210> 37
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 37
ctacgacggc aaggaacaga 20
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<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 38
ccgagggact cacaaagga 19
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<211> 16
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 39
tggcacgagg tccgca 16
<210> 40
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 40
ctccacgcac tgtttgtcc 19
<210> 41
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 41
aacttaggca ttctggctca c 21
<210> 42
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 42
tcccactgtt ccatatcgtc a 21
<210> 43
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 43
gttgctgctt ggaatggg 18
<210> 44
<211> 17
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 44
aggcttgctg cgacgag 17
<210> 45
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 45
aacaggagcc gtagcagc 18
<210> 46
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 46
agcaccgatt agccaaag 18
<210> 47
<211> 30
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 47
caacattaac ggaaagttta ttgtatacca 30
<210> 48
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 48
ttgacgctcc aaattcattg tatc 24
<210> 49
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 49
cgacactcct ggacacat 18
<210> 50
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 50
cttcaaagta agcatctaac g 21
<210> 51
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 51
tttgccattt gcgtcctc 18
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<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 52
ggttgtccca ttcctccc 18
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<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 53
tcaccctttc tcggtcctt 19
<210> 54
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
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ctgggcttta ctggcactt 19
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<212> DNA
<213> 人工序列
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gttccctggc ggtttcta 18
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<211> 18
<212> DNA
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cggctgacag tccctttt 18
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<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 57
ctgctgggca tccgactt 18
<210> 58
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
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gtggctgacc attgcgtaga 20
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<213> 人工序列
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gctgagccat ccactcattt 20
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tttcctcttg agcgtttatg c 21
<210> 61
<211> 34
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 61
agttgcagat gtgtatagtc gtaaactatc tatt 34
<210> 62
<211> 28
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 62
tgctacaagt acgaaaacaa aactagaa 28
<210> 63
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 63
ggacaacgag gacggacac 19
<210> 64
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 64
acagcaaagc ggaaacaac 19
<210> 65
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 65
attcattatc acttgggacg 20
<210> 66
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 66
caatcagttt cgctttcg 18
<210> 67
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 67
ccctgatgag cgtcgtcc 18
<210> 68
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 68
gcgttgatgc tattcctgtt t 21
<210> 69
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 69
atcaggttcg gtttggcg 18
<210> 70
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 70
atggactcgt tgcggttg 18
<210> 71
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<213> 人工序列
<400> 71
ttatacttcc tccggcatcg 20
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<213> 人工序列
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atcggttcga gaatgtccac 20
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<211> 21
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cgaagttgga atctccctgt c 21
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<211> 18
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ccgtcggcgt tgatgtaa 18
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<213> 人工序列
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acggtattcc agttcagca 19
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ggagcagtct catctttcg 19
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<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 77
caacggctga ttatctccta 20
<210> 78
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 78
atcgcaacct attccacat 19
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<212> DNA
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gcaagccgct ctaactgg 18
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<211> 20
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cgggaaggtg aactggaatc 20
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<211> 20
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<213> 人工序列
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ttggttaggg gcaagttttg 20
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<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 82
gtaatgggcc aataacaccg 20
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<211> 17
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 83
ttggatcgat agtagcc 17
<210> 84
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 84
gtaaccagcc aactaatgac 20
<210> 85
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 85
gtggacaaag gtacaacgag 20
<210> 86
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 86
cggtaaagtt cgtcacacac 20
<210> 87
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 87
aaggtttatt atataaaagt g 21
<210> 88
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 88
aggtgtatct atgatattta c 21
Claims (10)
1.一种用于细菌耐药性检测的引物组,其特征在于,其包括如下引物组合中的一种或多种:引物组合1、引物组合2、引物组合3、引物组合4、引物组合5、引物组合6、引物组合7、引物组合8和引物组合9;
其中,引物组合1包括:SEQ ID NO.1-10所示的引物;
引物组合2包括:SEQ ID NO.11-20所示的引物;
引物组合3包括:SEQ ID NO.21-30所示的引物;
引物组合4包括:SEQ ID NO.31-40所示的引物;
引物组合5包括:SEQ ID NO.41-50所示的引物;
引物组合6包括:SEQ ID NO.51-60所示的引物;
引物组合7包括:SEQ ID NO.61-70所示的引物;
引物组合8包括:SEQ ID NO.71-80所示的引物;
引物组合9包括:SEQ ID NO.81-88所示的引物。
2.一种细菌耐药性检测试剂盒,其特征在于,其包括权利要求1所述的引物组。
3.根据权利要求2所述的细菌耐药性检测试剂盒,其特征在于,所述试剂盒还包括:Taq酶、dNTP、MgCl2和PCR反应缓冲液。
4.一种细菌耐药性的检测方法,其特征在于,其包括:使用如下引物组合中的任意一种引物组合进行PCR反应:引物组合1、引物组合2、引物组合3、引物组合4、引物组合5、引物组合6、引物组合7、引物组合8和引物组合9;
其中,引物组合1包括:SEQ ID NO.1-10所示的引物;
引物组合2包括:SEQ ID NO.11-20所示的引物;
引物组合3包括:SEQ ID NO.21-30所示的引物;
引物组合4包括:SEQ ID NO.31-40所示的引物;
引物组合5包括:SEQ ID NO.41-50所示的引物;
引物组合6包括:SEQ ID NO.51-60所示的引物;
引物组合7包括:SEQ ID NO.61-70所示的引物;
引物组合8包括:SEQ ID NO.71-80所示的引物;
引物组合9包括:SEQ ID NO.81-88所示的引物。
5.根据权利要求4所述的细菌耐药性的检测方法,其特征在于,所述PCR反应的体系中含有如下成分的一种或多种:待测样本的DNA模板、Taq酶、dNTPs和Mg2+。
6.根据权利要求5所述的细菌耐药性的检测方法,其特征在于,在所述PCR反应的体系中的Taq酶浓度为0.025-0.15U/μL。
7.根据权利要求5所述的细菌耐药性的检测方法,其特征在于,所述PCR反应的退火温度为53-58℃。
8.根据权利要求5所述的细菌耐药性的检测方法,其特征在于,当使用引物组合1进行所述PCR反应时,在PCR反应的体系中,引物组合1包括5种引物对的浓度比为:1︰1︰2︰2︰2或1︰2︰2︰2︰2。
9.根据权利要求5所述的细菌耐药性的检测方法,其特征在于,引物组合1中的每种引物在所述PCR反应的体系中的浓度为0.1-0.2μmol/L。
10.根据权利要求4-9任一项所述的细菌耐药性的检测方法,其特征在于,所述耐药性为四环素耐药性。
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