CN110734921A - 一种茶树炭疽病菌Colletotrichum siamense的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种茶树炭疽病菌Colletotrichum siamense的检测方法,将提取茶树叶片基因组DNA,分别用上述CsiaGAPDH‑F/CsiaGAPDH‑R和CsiaGAPDH‑F和CsiaGAPDH‑R通过荧光定量PCR的方法扩增基因组DNA,得到扩增Ct值,计算2‑ΔCt值,获得2‑ΔCt(CcGAPDH)和2‑ΔCt(CsiaGAPDH)的比值,根据比值的大小来比较该病原菌发病的程度。本发明可以检测和监控产茶区Colletotrichum siamense的发生、扩展和流行,并广泛用于茶树品种的抗性筛选,以及判定不同病原菌的致病性差异,尤其是其采用病原菌的序列跟寄主植物的序列比对,更能随着时间的变化监控病原菌的发展。
Description
技术领域
本发明属于分子生物学领域,具体涉及一种茶树炭疽病菌Colletotrichumsiamense的检测方法,应用在茶树炭疽病菌Colletotrichum siamense的早期诊断、病菌的监测和鉴定中,尤其适用于茶树抗性品种的鉴定和病原菌致病力的评价。
背景技术
茶,山茶科山茶属植物,分布于中国长江以南各省的山区,茶按制作工序分为绿茶、白茶、红茶等六大类。茶叶可作饮品,含有多种有益成分,并有保健功效。炭疽菌分布广泛,寄主繁多,是植物病害中重要病原之一。它危害果树、蔬菜、药用植物、花卉和大田作物等的果实、茎、叶和幼苗,引起烂果、枝枯、叶斑、死苗等。茶树炭疽菌是茶树的主要病害之一。Colletotrichum siamense最初是从泰国的咖啡果中分离出来的,在中国引起茶树炭疽病,严重危害茶叶的品质和产量。
目前,关于病原菌致病性分析以及度量茶树品种抗病性依赖于侵染叶片后利用叶片感染部位的损伤大小来量化。上述方法的缺点是不能敏锐地检测致病过程中的微小变化,也不能准确定量侵染早期病原菌的生长。
发明内容
本发明提供一种编码Colletotrichum siamense GAPDH的基因,其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示,序列长度为73bp,命名为CsiaGAPDH,Colletotrichum siamense GAPDH蛋白属于3-磷酸甘油醛脱氢酶。
本发明提供一种扩增所述的Colletotrichum siamense GAPDH基因的特异性引物,命名为CsiaGAPDH-F和CsiaGAPDH-R,其核苷酸序列分别如SEQ ID NO.2、SEQ ID NO.3所示。
本发明还提供一种从茶树中克隆得到18SrDNA的核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示,命名为Cs18SrDNA1,序列长度为162bp。
本发明还提供一种扩增所述的18SrDNA特异性引物,命名为Cs18SrDNA1-F和Cs18SrDNA1-R,其核苷酸序列分别如SEQ ID NO.5、SEQ ID NO.6所示。
本发明还提供一种茶树炭疽病菌Colletotrichum siamense的检测方法,具体步骤如下:
步骤一、提取茶树叶片的基因组DNA,所述的茶树叶片为发病叶片或不发病叶片;
步骤二、用所述的引物CsiaGAPDH-F和CsiaGAPDH-R通过荧光定量PCR的方法扩增步骤一中得到的基因组DNA,得到Ct值,计算2-ΔCt值;
步骤三、用所述的引物Cs18SrDNA1-F和Cs18SrDNA1-R通过荧光定量PCR的方法扩增步骤一中得到的基因组DNA,得到Ct值,计算2-ΔCt值;
步骤四、步骤二中得到的2-ΔCt(CsiaGAPDH)值为分子,步骤三中得到的2-ΔCt(Cs18SrDNA1)的值为分母,若比值为0,则未检测到该病原菌;若比值大于0,则表明茶树已感染该病原菌;根据比值的大小,比较该病原菌致病的程度以及茶树品种抗病的差异。
本发明还提供一种茶树炭疽病菌Colletotrichum siamense的检测试剂盒,其具体组成成分如下:试剂盒1的组成成分包括:引物Cs18SrDNA1-F和Cs18SrDNA1-R和定量PCR反应混合液;试剂盒2的组成成分包括:引物CsiaGAPDH-F和CsiaGAPDH-R和定量PCR反应混合液。
本发明提供的检测方法用于检测和监控产茶区Colletotrichum siamense的发生、扩展和流行,并广泛用于茶树品种的抗性筛选,以及判定不同病原菌的致病性差异,尤其是其采用病原菌的序列跟寄主植物的序列比对,更能随着时间的变化监控病原菌的发展。由于病原菌接种后,病原菌侵染进入宿主体内并不断拓展,因此本发明利用茶树基因组DNA和病原菌基因组DNA,同时测定病原菌和宿主的生物量。即:将病原菌DNA序列的扩增与寄主植物基因的扩增相比较,可以精确的定量植物与病原菌相互作用过程中病害的发生和严重程度。本发明涉及的qPCR检测方法比传统方法更灵敏、迅速和准确。本发明可以精确的定量植物与病原菌相互作用过程中病害的发生和严重程度,还可用于茶树抗性品种的筛选和病原菌致病性差异的鉴定。
附图说明
图1为以病原菌Colletotrichum siamense基因组DNA、茶树基因组DNA以及病原菌Colletotrichum siamense侵染的茶树DNA为模板,利用设计的特异性引物,分别扩增CsiaGAPDH和Cs18SrDNA1的电泳示意图;
图2为CsiaGAPDH引物特异性扩增Colletotrichum siamense的电泳检测示意图,该引物对不能扩增出茶园其它病原真菌以及茶树对照;
图3为Colletotrichum siamense接种茶树品种龙井43号(LJ43)后的发病情况,左图为未接种病原菌的Colletotrichum siamense对照,用CK表示;右图为Colletotrichumsiamense接种6天后的发病图;
图4为Colletotrichum siamense对茶树LJ43的致病性定量PCR检测示意图。
具体实施方式
本发明通过CsiaGAPDH和Cs18SrDNA1的扩增比值,可以广泛应用于检测监控茶炭疽病菌Colletotrichum camelliae的发生、生长,茶树品种的抗性筛选,以及茶炭疽病菌Colletotrichum camelliae不同菌株的致病性差异。具体为将Colletotrichum siamense孢子接种茶树龙井43号(LJ43),保湿密闭培养3天后收集孢子和叶片,提取基因组DNA,分别用上述引物CsiaGAPDH-F/CsiaGAPDH-R和引物Cs18SrDNA1-F/Cs18SrDNA1-R引物通过荧光定量PCR的方法扩增该混合基因组DNA,得到扩增Ct值,分别计算2-ΔCt值,获得2-ΔCt(CsiaGAPDH)和2-ΔCt(Cs18SrDNA1)的比值。若比值为0,则未检测到该病原菌;若比值大于0,则表明茶树已感染该病原菌;根据比值的大小,可以比较该病原菌发病的程度。通过CsiaGAPDH和Cs18SrDNA1的扩增比值,可以广泛应用于检测监控Colletotrichum siamense的发生、生长,茶树种质资源的抗性筛选,以及Colletotrichum siamense不同菌株的致病性差异。
实施例1:茶树炭疽菌Colletotrichum siamense中CsiaGAPDH序列及茶树中Cs18SrDNA1序列的引物设计
从国际核苷酸数据库中筛选设计用于扩增Colletotrichum siamense CsiaGAPDH基因片段(73bp)的引物CsiaGAPDH-F和CsiaGAPDH-R,以及用于扩增茶树Cs18SrDNA1基因片段(162bp)的引物Cs18SrDNA1-F和Cs18SrDNA1-R,如表1所示。
以CsiaGAPDH-F和CsiaGAPDH-R以及Cs18SrDNA1-F和Cs18SrDNA1-R为引物,分别以茶炭疽病菌Colletotrichum siamense基因组DNA、茶树基因组DNA以及Colletotrichumsiamense感染过的茶树基因组DNA为模板,分别扩增CsiaGAPDH和Cs18SrDNA1基因,均得到单一的扩增条带如图1所示。
以CsiaGAPDH-F和CsiaGAPDH-R为引物,分别扩增茶树叶片不同病原菌,该引物能特异性扩增Colletotrichum siamense如附图2中的1所示,而不能扩增出茶园其它病原真菌以及茶树对照如附图2中的2-10所示。
表1
实施例2:病原菌侵染茶树
将病原菌Colletotrichum siamense接种在PDA培养基中置于培养箱(22±2℃,12h光照和12h黑暗)培养10d。收集孢子,洗涤,用ddH2O稀释,至1*106。取一片干净茶树叶,首先用刀片制造出一些机械损伤,然后接种6-8个液滴。接种后置于在高湿度(>80%)的密封玻璃罩中保存,放进培养箱中,严格光照和温度(25±2℃,12h光照和12h黑暗)。侵染不同时间后,收集叶片和病原菌,于-80℃冷冻,进行DNA检测。
附图3是Colletotrichum siamense的致病性检测,左图为未接种病原菌的对照,右图为Colletotrichum siamense接种茶树品种龙井43后的发病情况,图中可以观测到病原菌在侵染位点扩展蔓延,表明该病原菌能够感染茶树品种龙井43,引起茶树炭疽病发生。
实施例3:炭疽病菌Colletotrichum siamense和茶树基因组DNA的提取
在样品中加入一粒钢珠,放入液氮中冷冻样品,用高通量组织研磨机以50HZ的速度匀浆50秒。加入600μL CTAB提取缓冲液。65℃金属浴60min,中间每隔5-10min摇晃。拿出EP管,稍微冷却,在通风橱中加等体积氯仿-异戊醇(24:1),上下颠倒混匀,12000rpm常温离心15min。吸取上清液(约450μL),加等体积氯仿-异戊醇(24:1)混匀,12000rpm离心15min。吸取上清液300μL,加入2.5体积的无水乙醇(-20℃预冷),-20℃沉淀10min。12000rpm离心15min,留沉淀,用70%乙醇洗涤两次。在55℃金属浴吹干后用30μL ddH2O溶解。放入-20℃贮存。每个DNA样品至少三次重复。
实施例4:荧光定量PCR法检测目的基因
大约30ng的实施例3中的得到的DNA与0.4mM引物CsiaGAPDH-F和CsiaGAPDH-R和SYBR Premix Ex Taq II(RNaseH Plus)(2×Conc.)混合,总体系25μL。反应混合物中含有12.5μL SYBR,1.5μL正向和反向引物,9μL ddH2O和2μL模板DNA。
大约30ng的实施例3中的得到的DNA与0.4mM引物Cs18SrDNA1-F和Cs18SrDNA1-R和SYBR Premix Ex Taq II(RNaseH Plus)(2×Conc.)混合,总体系25μL。反应混合物中含有12.5μL SYBR,1.5μL正向和反向引物,9μL ddH2O和2μL模板DNA。
采用美国ABI公司的应用生物系统7500序列检测系统(Applied Biosystems 7500Sequence Detection System,USA)进行qPCR,并进行3次重复。PCR程序为:95℃ 1min;95℃15s,64℃ 34s后进行荧光检测,共进行40个循环。在每次运行中,每个引物对都包含一个未加模板的对照。应用美国ABI公司的Applied Biosystems 7500软件和Microsoft OfficeExcel软件,对结果进行分析。具体算法为:根据扩增得到的Ct值,计算各自的2-ΔCt值,进一步计算2-ΔCt(CsiaGAPDH)和2-ΔCt(Cs18SrDNA1)的比值。根据比值大小进行病害发生与否,病害发生严重程度的判定。
实施例5:统计分析
采用SPSS 18软件(IBM,USA)和LSD检验对qPCR数据进行方差分析(ANOVA)。报告值以均数±标准差(均数±标准差)表示。所有处理均独立重复3次,P值<0.05为显著性差异。
实施例6:定量PCR检测Colletotrichum siamense对LJ43的致病性
病原菌接种LJ43叶片,无菌水作为对照,密闭保湿感染6天后,测量病斑大小,收集叶片,提取基因组DNA,分别利用上述CsiaGAPDH-F和CsiaGAPDH-R和Cs18SrDNA1-F和Cs18SrDNA1-R扩增该基因组DNA,扩增得到Ct值,计算2-ΔCt值,获得2-ΔCt(CsiaGAPDH)和2-ΔCt(Cs18SrDNA1)的比值。
附图4Colletotrichum siamense未侵染的对照(CK)中2-ΔCt(CsiaGAPDH)和2-ΔCt(Cs18SrDNA1)的比值约为0,表明未检测到该病原菌的侵染。
附图4中茶树龙井43号(LJ43)被Colletotrichum siamense侵染6天后的样品中2-ΔCt(CsiaGAPDH)和2-ΔCt(Cs18SrDNA1)的比值约为0.011。与CK相比,具显著性差异,表明该案例中Colletotrichum siamense已侵染茶树龙井43号(LJ43),表现出致病性。
SEQ ID NO:1的序列
(i)序列特征:(A)长度:73bp;(B)类型:核苷酸;(C)链性:单链。
(ii)分子类型:核苷酸
(iii)序列描述:SEQ ID NO:1
ACATCCAT CACCACCACC ACCGCTGTCA TCTACATCTCGCCACCCGCGTTTGGTAAACAAGAAGGCCG TCATG
SEQ ID NO:2的序列
(i)序列特征:(A)长度:23bp;(B)类型:核苷酸;(C)链性:单链。
(ii)分子类型:核苷酸
(iii)序列描述:SEQ ID NO:2
ACATCCATCACCACCACCACCGC
SEQ ID NO:3的序列
(i)序列特征:(A)长度:28bp;(B)类型:核苷酸;(C)链性:单链。
(ii)分子类型:核苷酸
(iii)序列描述:SEQ ID NO:3
CATGACGGCCTTCTTGTTTACCAAACGC
SEQ ID NO:4的序列
(i)序列特征:(A)长度:162bp;(B)类型:核苷酸;(C)链性:单链。
(ii)分子类型:核苷酸
(iii)序列描述:SEQ ID NO:4
GACGAACAAC TGCGAAAGCA TTTGCCAAGG ATGTTCTCATTAATCAAGAACGAAAGTTGGGGGCTCGAAG ACGATCAGAT ACCGTCCTAG TCTCAACCATAAACGATGCCGACCAGGGATCAGCGGATGT TACTTTTAGG ACTCCGCTGGCACCTTATGA GA
SEQ ID NO:5的序列
(i)序列特征:(A)长度:26bp;(B)类型:核苷酸;(C)链性:单链。
(ii)分子类型:核苷酸
(iii)序列描述:SEQ ID NO:5
GACGAACAACTGCGAAAGCATTTGCC
SEQ ID NO:6的序列
(i)序列特征:(A)长度:23bp;(B)类型:核苷酸;(C)链性:单链。
(ii)分子类型:核苷酸
(iii)序列描述:SEQ ID NO:6
TCTCATAAGGTGCCAGCGGAGTC。
SEQUENCE LISTING
<110> 吉林大学
<120> 一种茶树炭疽病菌Colletotrichum siamense的检测方法
<130> 2019.10.28
<160> 6
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 73
<212> DNA
<213> 国际核苷酸数据库
<400> 1
acatccatca ccaccaccac cgctgtcatc tacatctcgc cacccgcgtt tggtaaacaa 60
gaaggccgtc atg 73
<210> 2
<211> 23
<212> DNA
<213> 国际核苷酸数据库
<400> 2
acatccatca ccaccaccac cgc 23
<210> 3
<211> 28
<212> DNA
<213> 国际核苷酸数据库
<400> 3
catgacggcc ttcttgttta ccaaacgc 28
<210> 4
<211> 162
<212> DNA
<213> 人工合成
<400> 4
gacgaacaac tgcgaaagca tttgccaagg atgttctcat taatcaagaa cgaaagttgg 60
gggctcgaag acgatcagat accgtcctag tctcaaccat aaacgatgcc gaccagggat 120
cagcggatgt tacttttagg actccgctgg caccttatga ga 162
<210> 5
<211> 26
<212> DNA
<213> 国际核苷酸数据库
<400> 5
gacgaacaac tgcgaaagca tttgcc 26
<210> 6
<211> 23
<212> DNA
<213> 国际核苷酸数据库
<400> 6
tctcataagg tgccagcgga gtc 23
Claims (6)
1.一种编码Colletotrichum siamense GAPDH的基因,其特征在于:其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示,序列长度为73bp,命名为CsiaGAPDH,Colletotrichum siamense GAPDH蛋白属于3-磷酸甘油醛脱氢酶。
2.一种扩增所述的Colletotrichum siamense GAPDH基因的特异性引物,其特征在于:命名为CsiaGAPDH-F和CsiaGAPDH-R,其核苷酸序列分别如SEQ ID NO.2、SEQ ID NO.3所示。
3.一种从茶树中克隆得到18SrDNA的核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示,其特征在于:命名为Cs18SrDNA1,序列长度为162bp。
4.一种扩增所述的18SrDNA特异性引物,其特征在于:命名为Cs18SrDNA1-F和Cs18SrDNA1-R,其核苷酸序列分别如SEQ ID NO.5、SEQ ID NO.6所示。
5.一种茶树炭疽病菌Colletotrichum siamense的检测方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤一、提取茶树叶片的基因组DNA,所述的茶树叶片为发病叶片或不发病叶片;
步骤二、用所述的引物CsiaGAPDH-F和CsiaGAPDH-R通过荧光定量PCR的方法扩增步骤一中得到的基因组DNA,得到Ct值,计算2-ΔCt值;
步骤三、用所述的引物Cs18SrDNA1-F和Cs18SrDNA1-R通过荧光定量PCR的方法扩增步骤一中得到的基因组DNA,得到Ct值,计算2-ΔCt值;
步骤四、步骤二中得到的2-ΔCt(CsiaGAPDH)值为分子,步骤三中得到的2-ΔCt(Cs18SrDNA1)的值为分母,若比值为0,则未检测到该病原菌;若比值大于0,则表明茶树已感染该病原菌;根据比值的大小,比较该病原菌致病的程度以及茶树品种抗病的差异。
6.一种茶树炭疽病菌Colletotrichum siamense的检测试剂盒,其特征在于,具体组成成分如下:试剂盒1的组成成分包括:引物Cs18SrDNA1-F和Cs18SrDNA1-R和定量PCR反应混合液;试剂盒2的组成成分包括:引物CsiaGAPDH-F和CsiaGAPDH-R和定量PCR反应混合液。
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