CN114790487B - 一种霍氏鲍特菌的mnp标记位点、引物组合物、试剂盒及其应用 - Google Patents

一种霍氏鲍特菌的mnp标记位点、引物组合物、试剂盒及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种霍氏鲍特菌的MNP标记位点、引物组合物、试剂盒及其应用，所述MNP标记位点是指在霍氏鲍特菌基因组上筛选的区分于其他物种且在物种内部具有多个核苷酸多态性的基因组区域，包括MNP‑1～MNP‑16的标记位点；所述引物如SEQ ID NO.1～SEQ ID NO.32所示。所述MNP标记位点能特异的鉴定霍氏鲍特菌并精细的区分不同的亚型；所述引物互不干扰，综合多重扩增和测序技术，可一次性对多样本的所有标记位点进行序列分析，具有高通量、多靶点、高灵敏和免培养的检测优势，可应用于大规模样本的霍氏鲍特菌的鉴定和遗传变异检测，对霍氏鲍特菌的科研和医学监测具有重要意义。

Description

一种霍氏鲍特菌的MNP标记位点、引物组合物、试剂盒及其 应用
技术领域
本发明实施例涉及生物技术领域，特别涉及一种霍氏鲍特菌的MNP标记位点、引物组合物、试剂盒及其应用。
背景技术
霍氏鲍特菌(Bordetella holmesii)属于鲍特菌属，是一类能够产棕色色素的革兰氏阴性小杆菌，其严格需氧、不分解糖类且营养要求高。霍氏鲍特菌通常在免疫缺陷综合征或无脾患者中引起侵袭性感染，如关节炎、菌血症、脑膜炎、心内膜炎等，而对于健康个体则一般引起上呼吸道症状。百日咳是由百日咳鲍特菌感染引起的一种严重急性呼吸道传染病，有研究表明，霍氏鲍特菌也可引起类似百日咳样症状。由于对其缺乏足够的认识和实验室鉴别方法，因此经常被误诊为百日咳鲍特菌。多地流行病学调查证实，不同地区人群中，霍氏鲍特菌引起的百日咳发病率在0％～29％不等，青少年和成人发病率更高。因此，快速、准确、特异的鉴定霍氏鲍特菌的检测对于精准治疗具有重要意义。另外，霍氏鲍特菌也是实验室进行研究常用的模式生物。霍氏鲍特菌的遗传变异会导致不同实验室或同一实验室不同时期相同命名的菌株实际上并不相同，导致实验结果的不可重现和不可比较。人Hella细胞实验室间的异质性已经导致大量的实验结果的不可比较和数据浪费。因此，开发快速、准确的、可监测变异的霍氏鲍特菌检测分析方法对于霍氏鲍特菌的科学研究和应用都具有重要意义。
目前霍氏鲍特菌的实验室诊断方法主要包括细菌培养和鉴定,核酸检测和血清学试验等,其中最常用的是基于特异性聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)的核酸检测。随着测序技术的发展，全基因组和宏基因组测序在不同的样本检测中也在使用。这些已有的技术在时长、操作复杂度、检测通量、检测变异的准确性和灵敏度、成本等方面存在一个或多个局限。融合超多重PCR扩增和高通量测序的靶向分子标记检测技术，可以在低微生物含量的样本中靶向的富集目标微生物，避免了全基因组依赖于病原菌的分离培养和宏基因组测序带来的大量数据浪费和背景噪音的局限，具有样本需要量少、诊断结果精确，节约数据量、检测低频变异和免培养的优势。现有的靶向检测技术检测的分子标记主要包括SNP和SSR标记。SSR标记是公认的多态性最高的标记，但在微生物中数量少；SNP标记数量巨大，分布密集，是二态性标记，单个SNP标记的多态性不足以捕获微生物种群中潜在的等位基因多样性。因此，开发病原微生物霍氏鲍特菌的高多态性的新型分子标记及其检测技术，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是提供一种霍氏鲍特菌的MNP标记位点、引物组合物、试剂盒及其应用，可以对霍氏鲍特菌进行定性鉴定和变异检测，具有多靶标、高通量、高灵敏和精细分型的效果。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
在本发明的第一方面，提供了一种霍氏鲍特菌的MNP标记位点，所述MNP标记位点为在霍氏鲍特菌基因组上筛选的物种特异的、且在物种内部具有多个核苷酸多态性的基因组区域，包括CP043146基因组上MNP-1～MNP-16的标记位点。
上述技术方案中，MNP-1～MNP-16的标记位点具体如说明书表1所示，表1中标注的所述MNP标记的起始和终止位置是基于CP043146序列确定的。
在本发明的第二方面，提供了一种用于检测所述MNP标记位点的多重PCR引物组合物，所述多重PCR引物组合物包括16对引物，所述16对引物的核苷酸序列如SEQ ID NO.1～SEQ ID NO.32所示。
上述技术方案中，每个MNP标记位点的引物包括上引物和下引物，具体如说明书表1所示。
在本发明的第三方面，提供了一种用于检测所述霍氏鲍特菌MNP标记位点的检测试剂盒，所述试剂盒包括所述的引物组合物。
进一步地，所述试剂盒还包括多重PCR预混液。
在本发明的第四方面，提供了所述的霍氏鲍特菌的MNP标记位点或者所述的多重PCR引物组合物或者所述的检测试剂盒在霍氏鲍特菌定性检测中的应用。
在本发明的第五方面，提供了所述的霍氏鲍特菌的MNP标记位点或者所述的多重PCR引物组合物或者所述的检测试剂盒在检测霍氏鲍特菌菌株内部和菌株间遗传变异中的应用。
在本发明的第六方面，提供了所述的霍氏鲍特菌的MNP标记位点或者所述的多重PCR引物组合物或者所述的检测试剂盒在构建霍氏鲍特菌数据库中的应用。
在本发明的第七方面，提供了所述的霍氏鲍特菌的MNP标记位点或者所述的多重PCR引物组合物或者所述的检测试剂盒在霍氏鲍特菌精细分型检测中的应用。
以上所述的应用中，首先是获取待测样本的细菌总DNA；利用本发明的试剂盒对所述总DNA和空白对照进行第一轮多重PCR扩增，循环数不高于25个；对扩增产物进行纯化后，通过第二轮PCR扩增添加样本标签和二代测序接头；对第二轮扩增产物纯化后定量；检测多个菌株时通过将第二轮扩增产物等量混合后进行高通量测序；测序结果比对到所述的霍氏鲍特菌的参考序列上，获取在所述总DNA的检测序列数目和基因型数据。根据在所述总DNA和所述空白对照获得的霍氏鲍特菌测序序列数量和检出MNP位点的数目，对所述总DNA的测序数据进行数据质量控制和数据分析，获得检出MNP位点数目、覆盖每个所述MNP位点的测序序列数目和所述MNP位点基因型数据。
当用于霍氏鲍特菌鉴定时，根据在待测样品和空白对照中检出的霍氏鲍特菌的测序序列数量和检出MNP位点的数目，进行质控后判定待测样品中是否含有霍氏鲍特菌的核酸。其中，所述的质控方案和判定方法是以拷贝数已知的霍氏鲍特菌的DNA为检测样本，评估所述试剂盒检测霍氏鲍特菌的灵敏度、准确性和特异性，制定所述试剂盒检测霍氏鲍特菌时的质控方案和判定方法。
当用于霍氏鲍特菌遗传变异检测时，包括菌株间和菌株内部的遗传变异检测。菌株间的遗传变异检测包括利用所述的试剂盒和方法，获得待比较菌株各自在16个MNP位点的基因型数据。通过基因型比对，分析待比较菌株在所述16个MNP位点上的主基因型是否存在差异。若待比较菌株在至少一个MNP位点的主基因型存在变异，则判定两者存在遗传变异。作为一种备选方案，也可以通过单重PCR对待比较菌株的16个位点分别进行扩增，然后对扩增产物进行Sanger测序，获得序列后，对待比较菌株每个MNP位点的基因型进行比对。如果存在主基因型不一致的MNP位点，则待比较菌株之间存在变异。当检测菌株内部的遗传变异时，则通过统计模型判定在待测菌株所述的MNP位点是否检出主基因型以外的次基因型。若待测菌株在至少一个MNP位点存在次基因型，则判定待测菌株内部存在遗传变异。
当用于构建霍氏鲍特菌DNA指纹数据库时，将从样本中鉴定的霍氏鲍特菌的所述MNP位点的基因型数据，录入数据库文件，构成霍氏鲍特菌的DNA指纹数据库；每次鉴定不同的样本时，通过和所述霍氏鲍特菌的DNA指纹数据库比对，鉴定样本中的霍氏鲍特菌是否和数据库中的菌株在所述MNP位点存在主基因型(在一个MNP位点具有超过50％测序片段支持的基因型)的差异，在至少1个MNP位点存在主基因型差异的霍氏鲍特菌即为新的变异类型，收录进DNA指纹数据库。
当用于霍氏鲍特菌分型时，是对待测样本中的霍氏鲍特菌进行鉴定，获得每个所述MNP位点的基因型；收集网上公开的霍氏鲍特菌的基因组序列和已构建的霍氏鲍特菌DNA指纹数据库组成霍氏鲍特菌参考序列库；将待测样本中霍氏鲍特菌的基因型和所述霍氏鲍特菌的参考序列库进行比对。根据同所述参考序列库的比对结果，鉴定样品中的霍氏鲍特菌是已有的型还是新的变型，实现对霍氏鲍特菌的精细分型。
本发明在霍氏鲍特菌领域属于首创，并未见相关文献报道；MNP标记主要基于霍氏鲍特菌代表小种的重测序数据进行挖掘，寻找该菌特有的、且对霍氏鲍特菌各小种具有高区分度的MNP标记位点；MNP标记两侧序列在各霍氏鲍特菌小种间高度保守，保守区用于多重PCR扩增引物的设计；再根据标准品的测试结果，筛选的一套多态性最大、特异性高的MNP位点和兼容性最好的引物组合以及检测试剂盒。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供了一种霍氏鲍特菌的MNP标记位点、引物组合物、试剂盒及其应用。所提供的霍氏鲍特菌的16个MNP位点和其引物组合，可进行多重PCR扩增，融合二代测序平台进行扩增产物的测序，满足对霍氏鲍特菌进行高通量、高效率、高准确性和高灵敏度检测的需求，满足准确检测霍氏鲍特菌菌株间和菌株内遗传变异，精细分型的需求；满足霍氏鲍特菌标准的、可共享的指纹数据构建的要求，为霍氏鲍特菌的科学研究、医学监测提供技术支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，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它的附图。
图1为MNP标记多态性原理图；
图2为霍氏鲍特菌MNP标记位点的筛选和引物设计流程图；
图3为MNP标记位点的检测流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明实施例，本发明实施例的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明实施例，而非限制本发明实施例。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明实施例所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明实施例中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
筛选适用于检测群体生物的MNP标记作为检测目标。MNP标记是指在基因组上一段区域内由多个核苷酸引起的多态性标记。与SSR标记和SNP标记相比，MNP标记具有以下优势：(1)等位基因丰富，单个MNP位点上有2n种等位基因，高于SSR和SNP，适用于微生物这种典型的群体生物的检测；(2)物种区分能力强，只需要少量的MNP标记就能实现物种鉴定，减少了检测错误率。检测MNP标记的MNP标记法融合超多重PCR和二代高通量测序技术，具有以下优势：(1)输出的是碱基序列，无需平行实验，可构建标准化的数据库进行共享；(2)高效率，利用样品DNA条形码，突破测序样品数量的局限，可一次性对成百上千份样本的数万个MNP位点分型；(3)高灵敏度，利用多重PCR一次检测多个靶标，避免单个靶标扩增失败导致高的假阴性和低的灵敏度；(4)高准确性，利用二代高通量测序仪对扩增产物测序数百次。
鉴于以上优点和特性，MNP标记及其检测技术MNP标记法可实现群体生物多等位基因型的分类与溯源，在病原微生物的鉴定、指纹数据库构建、遗传变异检测等方面都具有应用潜力。目前在微生物中，尚未有关于MNP标记的报道，也缺乏相应的技术。MNP标记法的开发、筛选和应用在植物中具有较好的应用基础。
因此，本发明开发了霍氏鲍特菌的MNP标记位点，所述MNP标记位点为在霍氏鲍特菌基因组上筛选的区分于其他物种且在物种内部具有多个核苷酸多态性的基因组区域，包括CP043146基因组上MNP-1～MNP-16的标记位点。
接着，本发明开发了用于检测所述霍氏鲍特菌MNP标记位点的多重PCR引物组合物，所述多重PCR引物组合物包括16对引物，所述16对引物的核苷酸序列如SEQ ID NO.1～SEQ ID NO.32所示。所述引物互相间不冲突，可以通过多重PCR进行高效的扩增；
所述多重PCR引物组合物可以用于检测霍氏鲍特菌MNP标记位点的检测试剂盒。
本发明所提供的试剂盒能准确灵敏的检测到10拷贝/反应的霍氏鲍特菌。
本发明的重现性试验中每个样品不同文库间、不同建库批次间MNP标记主基因型的差异对数为0，重现率r＝100％，准确率a＝100％。
本发明的MNP标记和所述试剂盒在复杂模板中检测霍氏鲍特菌具有高特异性。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的一种霍氏鲍特菌的MNP标记位点、引物组合物、试剂盒及其应用进行详细说明。
实施例1霍氏鲍特菌MNP标记位点的筛选和多重PCR扩增引物的设计
S1、霍氏鲍特菌MNP标记位点的筛选
基于网上公开的84个霍氏鲍特菌不同分离株的基因组序列，通过序列比对，获得16个MNP标记位点。对于网上不存在基因组数据的物种，也可以通过高通量测序获得待检测微生物物种代表小种的基因组序列信息，其中高通量测序可以是全基因组或简化基因组测序。为了保证所筛选标记的多态性，一般使用至少10个遗传上有代表性的分离株的基因组序列作为参考。筛选的16个MNP标记位点如表1所示：
表1-所述MNP标记位点以及检测引物在参考序列上的起始位置
Figure BDA0003338356300000061
所述步骤S1具体包括：
选择所述霍氏鲍特菌的一个代表亚型的基因组序列作为参考基因组，将所述基因组序列和所述参考基因组进行序列比对，获得所述霍氏鲍特菌各菌株的单核酸多态性位点；
在所述参考基因组上，以100～300bp为窗口，以1bp为步长进行窗口平移，筛选获得多个候选MNP位点区域，其中，所述候选MNP位点区域含有≥2个所述单核苷酸变异位点，且两端各30bp的序列上均不存在所述单核酸多态性位点；
在所述候选多核苷酸多态性位点区域中筛选区分度DP≥0.2的区域作为MNP标记位点；其中，DP＝d/t，t是在所述候选多核苷酸多态性位点区域中所有小种两两比较时的比较对数，d是在所述候选多核苷酸多态性位点区域中至少两个单核酸多态性差异的样品对数。
作为一种可选的实施方式，在所述参考基因组上，以100～300bp为窗口进行筛选时，也可选用其他步长，本实施方式采用步长为1bp，有利于全面的筛选。
S2、多重PCR扩增引物的设计
通过引物设计软件设计所述MNP位点的多重PCR扩增引物，引物设计遵循引物间互不干扰，所有引物可以组合成引物池进行多重PCR扩增，即所有设计的引物可以在一个扩增反应中均正常扩增。
S3、引物组合的检测效率评估
使用拷贝数已知的霍氏鲍特菌计数标准品，加入到人基因组DNA中，制备成1000拷贝/反应的模拟模板，通过所述的MNP标记检测方法进行检测，构建4个重复的测序文库，根据在4个文库中MNP位点的检出情况筛查扩增均匀、兼容性最优的引物组合，最终筛选出本发明表1所述的16个MNP位点的引物组合物。
实施例2、MNP位点和引物对霍氏鲍特菌的检测
使用拷贝数已知的霍氏鲍特菌计数标准品，加入到人基因组DNA中，制备1拷贝/反应、10拷贝/反应和100拷贝/反应的霍氏鲍特菌模拟样本。同时设置的等体积的无菌水作为空白对照。共计4个样本，每个样本每天构建3个重复文库，连续检测4天，即每个样本获得12组测序数据，具体如表2所示。MNP标记的检测流程如图3所示。根据在12次重复实验中，在空白对照和霍氏鲍特菌核酸标准品中检出的霍氏鲍特菌MNP位点的测序片段数和位点数，评估检测方法的重现性、准确性、灵敏度，制定质控体系污染和目标病原体检出的阈值。
1、MNP标记检测试剂盒检测霍氏鲍特菌的灵敏度和稳定性评估
如表2所示，所述试剂盒能在10拷贝/反应的样本中稳定的检出7个以上MNP位点，而在0拷贝/反应的样本中最多检出1个MNP位点，所述试剂盒能够明显区分10拷贝/反应和0拷贝/反应的样品，具有技术稳定性和低至10拷贝/反应的检测灵敏度。
表2-霍氏鲍特菌的MNP标记法的检测灵敏度、稳定性分析
Figure BDA0003338356300000081
2、MNP标记检测试剂盒检测霍氏鲍特菌的重现性和准确性评估
基于两次重复中，共同检出位点的基因型是否可重现，评估MNP标记检测方法检测霍氏鲍特菌的重现性和准确性。具体地，对100拷贝样品的12组数据分别进行两两比较，结果如表3所示。
表3-霍氏鲍特菌MNP标记检出方法的重现性和准确率评估
Figure BDA0003338356300000082
由表3可知，主基因型存在差异的MNP位点数目都为0；依据2次重复实验间可重现的基因型认为是准确的原则，准确率a＝1-(1-r)/2＝0.5+0.5r，r代表重现率，即主基因型可重现的位点数目占共有位点数目的比率。本发明的重现性试验中每个样品不同文库间、不同建库批次间MNP标记主基因型的差异对数为0，重现率r＝100％，准确率a＝100％。
3、MNP标记检测试剂盒检出霍氏鲍特菌的阈值判定
在1个拷贝/反应的样本中能检出比对到霍氏鲍特菌的序列，至少覆盖1个MNP位点。而在部分空白对照中也检出了霍氏鲍特菌的序列。由于MNP标记检测方法的极度灵敏，因此检测过中的数据污染容易导致假阳性的产生。因此本实例中制定质控方案，具体如下：
1)测序数据量大于5百万碱基。测算依据是每个样品检测MNP位点的数目是16个，一条测序片段的长度是300个碱基，所以当数据量大于5百万碱基时，大部分样品一次实验可以保证覆盖每个位点的测序片段数量达到1000倍，保证对每个MNP位点碱基序列的精准分析。
2)根据测试样品中的霍氏鲍特菌的信号指数S和空白对照中霍氏鲍特菌的噪音指数P判定污染是否可接受，其中：
空白对照噪音指数P＝nc/Nc，其中nc和Nc分别代表空白对照中，霍氏鲍特菌的测序片段的数量和总测序片段数量。
测试样品的信号指数S＝nt/Nt，其中nt和Nt分别代表测试样品中，霍氏鲍特菌的测序片段的数量和总测序片段数量。
3)计算测试样品中MNP标记位点的检出率，指的是检出位点数和总设计位点数的比值，结果如表4所示。
表4-待测样品中霍氏鲍特菌的信噪比
Figure BDA0003338356300000091
由表4可知，霍氏鲍特菌在空白对照中的噪音指数平均值是0.04％，而在1个拷贝的样品中的信号指数平均值是0.22％，1个拷贝的样品和空白对照的信噪比的平均值是5.5，因此，本发明规定当信噪比大于10倍时，可判定检测体系中的污染是可接受的。在10个拷贝的样品和空白对照的信噪比的平均值是65.7，在10拷贝/反应的12组数据中，能稳定的检出至少7个MNP位点，占总位点的43.8％。因此，在保证准确性的情况下，本标准规定霍氏鲍特菌的信噪比判定阈值是30，即当样品中霍氏鲍特菌的信噪比大于30，且位点检出率大于等于30％时，判定样本中检出了霍氏鲍特菌的核酸。因此本发明所提供的试剂盒能灵敏的检测到10copy/反应的霍氏鲍特菌。
4、MNP标记检测试剂盒检测霍氏鲍特菌的特异性评估
人为的将霍氏鲍特菌和炭疽杆菌、不动杆菌属、腺病毒、百日咳博德特氏菌、肺炎衣原体、肺炎支原体、EB病毒、流感嗜血杆菌、水痘带状疱疹病毒、巨细胞病毒、单纯疱疹病毒、人博卡病毒、肺炎克雷伯杆菌、军团菌属、卡他莫拉菌、铜绿假单胞菌、立克次氏体属、金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、酿脓链球菌的DNA等摩尔量的混在一起，制备混合模板，以无菌水作为空白对照，采用本发明所提供的方法对混合模板中的霍氏鲍特菌进行检测，进行3个重复实验。经序列比对和按照所述的质控方案和判定阈值进行分析后，在3个重复实验中都能特异的检出所述的霍氏鲍特菌的MNP位点，表明所述MNP标记和所述试剂盒在复杂模板中检测目标微生物的高特异性。
实施例3、霍氏鲍特菌菌株间的遗传变异检测
利用所述的试剂盒和MNP标记位点检测方法对湖北省疾控提供的1份霍氏鲍特菌的6份子代菌株进行检测，样本依次命名为S1-S6，每个MNP位点的测序平均覆盖倍数达1103倍，每个菌株均可以检出全部16个MNP标记(表5)。将6个菌株的指纹图谱进行两两比对，结果如表5所示，有1份(S-2)和同批次一起检测的5份霍氏鲍特菌均存在部分位点的主基因型差异(表5)，表明存在菌株间变异。
表5-6份霍氏鲍特菌的检测分析
Figure BDA0003338356300000101
由表5可知，所述的试剂盒通过检测MNP标记鉴定菌株间遗传变异的应用可以用于保证不同实验室相同命名霍氏鲍特菌菌株的遗传一致性，从而保证研究结果的可比较性，这对于霍氏鲍特菌的科学研究具有重要意义。而在临床上，可针对差异位点是否影响抗药性斟酌诊断方案。
实施例4、霍氏鲍特菌的遗传变异检测
霍氏鲍特菌的遗传变异检测，包括菌株间和菌株内部的变异。由于霍氏鲍特菌寄生在宿主体内，即检测宿主间和宿主内部霍氏鲍特菌的遗传变异。宿主间的变异通过比较主基因型进行检测，通过将获得的霍氏鲍特菌的指纹图谱进行两两比对，基于MNP标记法鉴定主基因型100％的重现率和准确率，两个菌株存在一个位点的主基因型差异即可被检出。
而难以检测的是霍氏鲍特菌宿主内部的变异。作为群体生物，霍氏鲍特菌在宿主体内或群体内发生变异，在对群体进行分子标记检测时，表现为位点的主基因型外的等位基因型。当变异个体还未累积时，只占群体的极少部分，表现为低频率的等位基因型。低频率的等位基因型往往和技术错误混在一起，导致现有技术难以区分。本发明检测的是高多态性的MNP标记。基于多个错误同时发生的几率低于一个错误发生的几率，MNP标记的技术错误率显著低于SNP标记。本发明通过统计模型区分真实的次等位基因型和技术错误导致的错误基因型。具体地：
本实施例次等位基因型的真实性评估按如下进行：首先按照以下规则排除具有链偏好性(在DNA双链上覆盖的测序序列数的比值)的等位基因型：链偏好性大于10倍，或者与主等位基因型的链偏好性之差大于5倍。
不存在链偏好性的基因型基于表6测序序列数目和比例判定其真实性。表6列出了基于BINOM.INV函数计算在α＝99.9999％的概率保障下，emax(n＝1)和emax(n≥2)分别为1.03％和0.0994％时，在各个位点中次等位基因型测序序列数目的临界值，只有次等位基因型的测序序列数目超过临界值时判定为真实的次等位基因型。当存在多个候选次等位基因时，对各候选等位基因型的P值进行多重校正，FDR<0.5％的候选等位基因判定是真实的次等位基因型。
表6涉及到的参数emax(n＝1)和emax(n≥2)指的是携带n个SNP的错误等位基因的测序序列数占该位点总测序序列数的最高比例。emax(n＝1)和emax(n≥2)分别为1.03％和0.0994％是根据在930个纯合MNP位点检测到的所有次等位基因型的频率获得。
表6-部分测序深度下进行判定次等位基因型的临界值
Figure BDA0003338356300000121
按照上述参数，将不同变型的霍氏鲍特菌的DNA按照以下8个比例1/1000，3/1000，5/1000，7/1000，1/100，3/100，5/100，7/100混合，制备人工杂合样本，每个样本检测3次重复，获得共计24个测序数据。通过和两种变型的霍氏鲍特菌的MNP位点的基因型进行精准比对，在24个人工杂合样本中均能检测到了杂合基因型位点，说明了所开发的霍氏鲍特菌的MNP标记检测方法在检测菌株遗传变异的适用性。
实施例5、霍氏鲍特菌DNA指纹数据库的构建
利用常规CTAB法、商业化试剂盒等方法提取用于构建霍氏鲍特菌DNA指纹数据库的所有菌株或是样本的DNA，采用琼脂糖凝胶和紫外分光光度计检测DNA的质量。若所提取的DNA在260nm与230nm处的吸光度值的比值大于2.0，260nm与280nm吸光度值比值介于1.6与1.8之间，DNA电泳主带明显，无明显降解和RNA残留，则说明基因组DNA达到相关的质量要求，可进行后续实验。
将上述6个菌株的测序数据进行序列比对后获得每个菌株每个位点的主基因型，形成每个菌株的MNP指纹图谱，录入数据库文件，形成霍氏鲍特菌DNA指纹数据库。所构建的MNP指纹数据库基于检测的菌株的基因序列，因此和所有的高通量测序数据兼容。通过将每次检测获得的菌株的MNP指纹图谱同已构建的MNP指纹数据库进行比对，将主基因型存在差异的菌株的MNP指纹图谱所构建的MNP指纹数据库，实现数据库的共建共享和随时更新。
实施例6、在霍氏鲍特菌精细分型中的应用
首先构建霍氏鲍特菌的参考序列库，由已经公开的霍氏鲍特菌的基因组序列和已构建的霍氏鲍特菌的DNA指纹数据库组成；利用实施例2所述的引物组合和MNP标记位点检测方法，获得每个待测样品中霍氏鲍特菌的MNP指纹图谱；将每个菌株的DNA指纹图谱同构建的参考序列库进行比对，筛选获得和序列库中遗传距离最接近的菌株；和已有菌株的基因型100％相同的，为已有的变型，在至少一个MNP位点存在主基因型差异的，为新的变型，实现对霍氏鲍特菌的精细分型。
对6份霍氏鲍特菌的检测结果如表5所示，和预期一致，所检测的6份霍氏鲍特菌有1份和其他5份在2个MNP位点的主基因型存在差异，基因型分析结果将6个菌株区分为2个型，且这2个型同参考序列库中的菌株均不同，为新的型。因此，所述的方法对霍氏鲍特菌的分辨率达到了单碱基的水平，可以实现对样本中霍氏鲍特菌的精细分型。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明实施例也意图包含这些改动和变型在内。
序列表
<110> 江汉大学
<120> 一种霍氏鲍特菌的MNP标记位点、引物组合物、试剂盒及其应用
<160> 32
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
ctggggattc ttcaacgcct t 21
<210> 2
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
catccaggcc catattccac tc 22
<210> 3
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
ctgttgatgc gccggattaa ac 22
<210> 4
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
gcaatagcgg cgatgtggtt 20
<210> 5
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
aagtaacctc atcgatgggc ac 22
<210> 6
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 6
gccagacggt catctatccc 20
<210> 7
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 7
gttaccaccc cctggcgg 18
<210> 8
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 8
gatgtggacc atccggcg 18
<210> 9
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 9
cgcgggccat gagcattt 18
<210> 10
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 10
caggctcaac cgttgatcga a 21
<210> 11
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 11
ccagggagtt gagcacgac 19
<210> 12
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 12
gccggctccg aagaaaaac 19
<210> 13
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 13
tgtcatcgac gacaagtaca tg 22
<210> 14
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 14
cggatgagcc cggaaaaa 18
<210> 15
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 15
caaaccgctg accaggaaaa a 21
<210> 16
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 16
gacctgtcac gccctgag 18
<210> 17
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 17
ctgcatcctt ttgtctcctt tcg 23
<210> 18
<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 18
agtaggtatt ttcccgtaat ttaacg 26
<210> 19
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 19
gcaacgaact cgccttgtg 19
<210> 20
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 20
tcgtagttcg atggattcct caatt 25
<210> 21
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 21
ctgtttgcag gtaccgaacg 20
<210> 22
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 22
aatcgagatg ccattggact tgg 23
<210> 23
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 23
ctgccgttga tcgacgagtt c 21
<210> 24
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 24
gtcttggtgg ccgttttgg 19
<210> 25
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 25
gatgcgccac atcgtcgaag 20
<210> 26
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 26
cagttgcgag aggtcctgg 19
<210> 27
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 27
gaccaacgtc ccccatgg 18
<210> 28
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 28
gcacgccggt tagttcaaac 20
<210> 29
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 29
ggcaccatcg gaaatcagc 19
<210> 30
<211> 25
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 30
gaagaagggg acatgagaaa gaatg 25
<210> 31
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 31
atccacatca gatctccggc 20
<210> 32
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 32
agatccgctg aagttcggt 19

Claims (7)

1.一种用于检测霍氏鲍特菌的多重PCR引物组合物，其特征在于，所述多重PCR引物组合物包括16对引物，所述16对引物的核苷酸序列如SEQ ID NO.1～SEQ ID NO.32所示。
2.一种用于检测霍氏鲍特菌的检测试剂盒，其特征在于，所述试剂盒包括权利要求1所述的引物组合物。
3.根据权利要求2所述的检测试剂盒，其特征在于，所述试剂盒还包括多重PCR预混液。
4.一种权利要求1所述的引物组合物或权利要求2-3任一所述的检测试剂盒在霍氏鲍特菌非诊断目的的定性检测和制备霍氏鲍特菌定性检测产品中的应用。
5.一种权利要求1所述的引物组合物或权利要求2-3任一所述的检测试剂盒在检测霍氏鲍特菌菌株内部和菌株间遗传变异中的应用。
6.一种权利要求1所述的引物组合物或权利要求2-3任一所述的检测试剂盒在构建霍氏鲍特菌数据库中的应用。
7.一种权利要求1所述的引物组合物或权利要求2-3任一所述的检测试剂盒在霍氏鲍特菌精细分型检测中的应用。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080101571A (ko) * 2007-05-18 2008-11-21 전남대학교산학협력단 이종 항원 단백질을 발현하는 약독화된 보르데텔라브론키셉티카 균주 및 그의 제조 방법, 그를 포함하는면역원성 조성물 및 그를 이용하여 발현되는 이종단백질해당 병원체의 감염증을 치료 또는 예방하는 방법
CN109988854A (zh) * 2019-05-10 2019-07-09 湖南圣湘生物科技有限公司 用于检测致病鲍特杆菌的寡核苷酸组合、方法及试剂盒
CN110468223A (zh) * 2019-09-26 2019-11-19 北京卓诚惠生生物科技股份有限公司 基于dUTP/UNG法的肺炎支原体和鲍特菌属核酸检测的引物、探针、试剂盒及方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPQ767200A0 (en) * 2000-05-22 2000-06-15 University Of Southern Queensland, The Bordetella detection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080101571A (ko) * 2007-05-18 2008-11-21 전남대학교산학협력단 이종 항원 단백질을 발현하는 약독화된 보르데텔라브론키셉티카 균주 및 그의 제조 방법, 그를 포함하는면역원성 조성물 및 그를 이용하여 발현되는 이종단백질해당 병원체의 감염증을 치료 또는 예방하는 방법
CN109988854A (zh) * 2019-05-10 2019-07-09 湖南圣湘生物科技有限公司 用于检测致病鲍特杆菌的寡核苷酸组合、方法及试剂盒
CN110468223A (zh) * 2019-09-26 2019-11-19 北京卓诚惠生生物科技股份有限公司 基于dUTP/UNG法的肺炎支原体和鲍特菌属核酸检测的引物、探针、试剂盒及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Characterization of a highly conserved island in the otherwise divergent Bordetella holmesii and Bordetella pertussis genomes;D A Diavatopoulos等;D A Diavatopoulos;第188卷(第24期);8385-8394 *

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