CN116064877A - 利用lamp技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒及方法,试剂盒中引物组包括以CigR(Gene ID:75149114)基因为靶向基因的外引物对和内引物对,外引物对为SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列,内引物对为SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示的核苷酸序列。本发明采用上述的一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒及方法,检测阴沟肠杆菌特异性好、灵敏度高,操作简单,无需昂贵仪器。
Description
技术领域
本发明涉及微生物检测技术领域,尤其是涉及一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒及方法。
背景技术
阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)广泛存在于自然界中,在人和动物粪便、泥土、植物中可以检出,是一种条件致病菌。随着头孢菌素的广泛使用,产生了更多的由阴沟肠杆菌引起细菌性感染疾病,成为医院感染较为显著的病原菌。伤寒发病率在我国食源性疾病中占比较高,每年近十万人感染此病菌,对食品中阴沟肠杆菌进行精准检测是保障食品安全和指导细菌治疗的重要手段。
目前,针对食源性致病菌的检测主要有传统的培养富集法、荧光染色法、PCR分析法等。细菌培养法是病原菌检测的金标准,其缺点在于耗时长,只能对活的细菌进行培养,在敏感性与特异性方面存在局限性。荧光染色法是通过荧光显微镜观察荧光从而检测细菌,此法较传统培养法更快速方便、检出能力高,但需要专业的仪器、对操作人员要求高、不能量化指标,存在非特异性染色问题等。各种PCR技术主要通过DNA提取、PCR扩增、电泳观察或者荧光曲线等分析病原菌,检测敏感、准确、迅速,但仍依赖昂贵的PCR仪,检测成本较高,对实验技术要求较高,难以胜任现场化便携式快速检测。
环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)技术是一种新的等温核酸扩增方法,使用了DNA聚合酶和使用4种不同引物(FIP、BIP、F3、B3)特异识别目标基因上6个不同区域,在恒温条件下即可完成核酸扩增反应,在1小时内可以产生多达109个拷贝目标的DNA分子。该技术具有PCR仪非依赖性、检测结果可视化、反应时间短、特异性强、灵敏度高等优点,特别适合病原微生物的检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒及方法,检测阴沟肠杆菌特异性好、灵敏度高,操作简单,无需昂贵仪器,45min内可检出18copies/μL。
为实现上述目的,本发明第一方面提供了一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的引物组,所述引物组包括以CigR(Gene ID:75149114)基因为靶向基因的外引物对和内引物对,外引物对为SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列,内引物对为SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示的核苷酸序列。
本发明第二方面,提供了一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒,试剂盒内包含所述的外引物对、内引物对。
优选地,所述内引物对与外引物对的摩尔比例为(6~12):1。
优选地,所述试剂盒还包含反应液、DNA解旋聚合酶、显色剂、荧光染料、阳性对照和阴性对照。
优选地,所述反应液包括40mM Tris HCl、20mM KCl、16mM MgSO4、20mM(NH4)2SO4、0.2%(v:v)Tween 20、2.8mM dNTPs、1M甜菜碱,其pH为8.8。
优选地,所述DNA解旋聚合酶为Bst 2.0Warmstart DNA聚合酶。
优选地,所述显色剂为羟基溴酚蓝,所述荧光染料为Eva Green。
优选地,所述阴性对照为无酶水,所述阳性对照为含有阴沟肠杆菌CigR基因片段的基因组样品。
本发明第三方面,提供了一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的方法,步骤如下:
S1、构建LAMP反应体系,其包括1.6μM CigR-FIP、1.6μM CigR-BIP、0.2μM CigR-F3、0.2μM CigR-3、12.5μL反应液、Eva Green染料1μL、Bst 2.0Warmstart DNA聚合酶1μL、DNA样品2μL,加无菌超纯水补齐至25μL;
S2、将上述反应体系混匀后进行PCR,反应条件为60~68℃恒温45~60min,90℃灭活2min;
S3、对所得样品用2-3%琼脂糖凝胶电泳,检测孔呈现天蓝色为阳性,紫罗兰色为阴性;实时荧光曲线呈“S”形扩增曲线为阳性扩增,无“S”形扩增曲线为阴性结果。
本发明第四方面,提供了一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒在食品中阴沟肠杆菌检测的应用。
因此,本发明采用上述一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒及方法,以阴沟肠杆菌毒力基因CigR(75149114,GenBank登录号为:NZ_JAMQCM010000001)为目标基因,该基因为抗毒力调节剂CigR家族蛋白,抗毒力基因有助于感染的开始、抗毒力因子控制宿主组织中代谢适应和病原体存活的遗传程序的开始。以CigR作为特异性靶标,并且利用4条引物在60-68℃下特异性扩增该基因,通过HNB和Eva Green显色和荧光染料同时指示检测结果,由紫罗兰色(阴性)变为天蓝色(阳性),可适用于现场化和实验室检测平台,结果易于判读,适合进出口检疫、食品卫生及临床样本检测。本发明所验证引物组特异性良好,灵敏度高,45min内可检出18copies/μL,该方法检测阴沟肠杆菌其特异性好、操作简单,无需昂贵仪器,且灵敏度比常规PCR以及QPCR高。
本发明的具体技术效果如下:
(1)快速高效:从样品到结果在一小时内完成,扩增产物理论上是108-1010个靶序列的拷贝。
(2)操作简单,实用性强:反应体系被冻干只需加入对应体积的无酶水和DNA样品即可,不需要专业生物技术人员,反应不需要PCR仪器,简单的恒温装置即可比如水浴锅。
(3)特异性强:根据LAMP反应原理只有当4条引物完全与靶序列匹配时才能快速高效进行扩增,使用上述引物组只能扩增阴沟肠杆菌,对其他致病菌比如大肠杆菌、副溶血性弧菌等结果均为阴性。
(4)高灵敏度:对阴沟肠杆菌菌液的最低检测限是:18copies/μL。
(5)在检测条件有限的地区,利用本申请试剂盒可较为便捷地通过肉眼观察而判定检测结果,操作相对简单、设备依赖度低。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是CigR引物筛选示意图;
图2是恒温荧光扩增检测方法的特异性结果示意图;
图3是琼脂糖凝胶电泳示意图;
图4是恒温扩增检测方法的特异性结果示意图;
图5是恒温扩增检测方法的灵敏度结果示意图;
图6是温度优化结果示意图;
图7是甜菜碱浓度优化结果示意图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同,除非另外特别定义。还应当理解,在诸如通用词典中定义的术语应当被理解为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义,而不应用理想化或极度形式化的意义来解释,除非本文有明确地这样定义。
本发明说明书中引用的现有技术文献所公开的内容整体均通过引用并入本发明中,并且因此是本发明公开内容的一部分。
实施例一
一种快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒,包括以下成分:LAMP引物组、DNA聚合酶、反应液、显色剂、荧光染料、阳性对照和阴性对照。
(1)LAMP检测引物组
阴沟肠杆菌的特异靶基因CigR(Gene ID:75149114)的外引物对、内引物对核苷酸序列如下。另外,CigR相较于其他靶基因的特异性如图1所示,甜菜碱浓度的影响试验如图2所示。
CigR-F3:5'-GCGTCAGCGATGATGTCG-3';
CigR-B3:5'-ACCAGATCGTCACCGACC-3';
CigR-FIP:5'-CGGAGGCAGCGATTCATACCCTCGATCATGCTCGCCATC T-3';
CigR-BIP:5'-ATTGCGAAGAAAACCGTGCCAGCGCCATTCATAGCCAG GAT-3'。
(2)DNA聚合酶:Bst DNA聚合酶,酶活为8U/μL。
(3)反应液:含有40mM Tris无酶,20mM KCl,16mM的MgSO4,20mM(NH4)2SO4,0.2%(v:v)Tween 20,2.8mM dNTPs,0.4M甜菜碱,pH8.8的混合溶液。
(4)显示剂:HNB。
(5)荧光染料:Evagreen。
(6)阳性对照:含有阴沟肠杆菌CigR基因片段的基因组样品,其制备方法通过阴沟肠杆菌标准菌株ATCC 23355的常规提取富集。
(7)阴性对照:DEPC水。
实施例二
阴沟肠杆菌的恒温荧光扩增检测方法,具体步骤如下:
(1)提取待检样品DNA;
(2)利用上述试剂盒,通过LAMP引物组对待检样品DNA进行恒温荧光扩增:
在反应管内加入恒温扩增的25μL体系,其含有:CigR-F3 0.02μM、CigR-B3 0.02μM、CigR-FIP 0.16μM、CigR-BIP 0.16μM、反应液12.5μL、DNA聚合酶1μL、待检样品DNA2μL、荧光染料1μL、用超纯水补齐到25μL,盖紧反应管盖;
设置恒温核酸扩增仪器,反应条件:65℃恒温45min,90℃2min灭活,每分钟读取一次荧光值。
(3)结果判断:若有“S”型扩增曲线,则判断为阳性,若无“S”型扩增曲线,则判断为阴性。
实施例三
阴沟肠杆菌的恒温扩增检测方法,具体步骤如下:
(1)提取待检样品DNA;
(2)利用上述试剂盒,通过LAMP引物组对待检样品DNA进行恒温荧光扩增:
在反应管内加入恒温扩增的25μL体系,其含有:CigR-F3 0.02μM、CigR-B3 0.02μM、CigR-FIP 0.16μM、CigR-BIP 0.16μM、反应液12.5μL、DNA聚合酶1μL、待检样品DNA2μL、荧光染料1μL、用超纯水补齐到25μL,盖紧反应管盖;
设置恒温核酸扩增仪器,反应条件:65℃恒温45min,90℃2min灭活,每分钟读取一次荧光值。
(3)结果判断:样品呈现天蓝色为阳性,紫罗兰色为阴性。
试验测试一
检测阴沟肠杆菌试剂盒的特异性评价分析
检测样品包括目的菌株阴沟肠杆菌ATCC 23355、七株非阴沟肠杆菌、肠出血性大肠杆菌(O157:H7)、单增李斯特菌ATCC 19114、副溶血性弧菌ATTCC 17802、铜绿假单胞菌CMCC 10104、沙门氏菌ATCC 13076、小肠结肠炎耶尔森氏菌ATCC 23715。
图2为实施例2阴沟肠杆菌的恒温荧光扩增检测方法的特异性评价结果,可以看出:选取的阴沟肠杆菌均为阳性,非阴沟肠杆菌均为阴性,图中阴性样品及阴性对照的扩增曲线重叠。
图3为琼脂糖凝胶电泳对所得到结果进行验证,验证结果与荧光曲线变化结果一致。
图4为实施例3阴沟肠杆菌的恒温扩增检测方法的特异性评价结果,可以看出:选取的目的株均呈现天蓝色,为阳性,所有非阴沟肠杆菌及阴性对照孔均为紫罗兰色,为阴性。
综上,以上实施例说明本发明所用的检测阴沟肠杆菌的引物和方法灵敏度高、特异性强,检测准确度可以达99%以上。
试验测试二
检测阴沟肠杆菌试剂盒的灵敏度评价分析
含有阴沟肠杆菌基因组样品作为模板,进行10倍梯度稀释,至拷贝数分别为1.8×105copies/μL、1.8×104copies/μL、1.8×103copies/μL、1.8×102copies/μL、1.8×101copies/μL、1.8copies/μL、0.18copies/μL,用实施例2和实施例3的方法分别进行灵敏度鉴定,阴性对照为DEPC水。
图5所示为实施例2阴沟肠杆菌的恒温荧光扩增检测方法的灵敏度评价结果,可以看出:该方法的最低检测限为DNA拷贝数18copies/μL。
图5所示为实施例3阴沟肠杆菌的恒温扩增检测方法的灵敏度评价结果,可以看出:该方法的最低检测限为DNA拷贝数18copies/μL。
试验测试三
检测阴沟肠杆菌试剂盒最优条件测试
(1)用实施例2方法,保持其他条件不变,设置不同的温度梯度进行反应,本实验中设置的温度梯度为60℃、62℃、64℃、66℃、68℃,验证最佳反应温度。
图6所示为温度优化结果,可以看出所建立阴沟肠杆菌反应体系中,最优反应温度为65℃。
(2)用实施例2方法,保持其他条件不变,设置不同浓度的甜菜碱进行反应,本实验中设置甜菜碱浓度依次为0.4M、0.5M、0.6M、0.7M、0.8M、0.9M、1.0M,测试65℃恒温45min的LAMP扩增效率。
图7所示为甜菜碱浓度优化结果,可以看出所建立阴沟肠杆菌反应体系中,最优甜菜碱反应浓度为0.4M。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的引物组,其特征在于:所述引物组包括以CigR基因为靶向基因的外引物对和内引物对,外引物对为SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列,内引物对为SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示的核苷酸序列。
2.一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒,其特征在于:试剂盒内包含如权利要求1所述的外引物对、内引物对。
3.根据权利要求1所述的一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒,其特征在于:所述内引物对与外引物对的摩尔比例为(6~12):1。
4.根据权利要求1所述的一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒,其特征在于:所述试剂盒还包含反应液、DNA解旋聚合酶、显色剂、荧光染料、阳性对照和阴性对照。
5.根据权利要求1所述的一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒,其特征在于:所述反应液包括40mM Tris HCl、20mM KCl、16mM MgSO4、20mM(NH4)2SO4、0.2%(v:v)Tween 20、2.8mM dNTPs、1M甜菜碱,其pH为8.8。
6.根据权利要求1所述的一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒,其特征在于:所述DNA解旋聚合酶为Bst 2.0Warmstart DNA聚合酶。
7.根据权利要求1所述的一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒,其特征在于:所述显色剂为羟基溴酚蓝,所述荧光染料为Eva Green。
8.根据权利要求1所述的一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒,其特征在于:所述阴性对照为无酶水,所述阳性对照为含有阴沟肠杆菌CigR基因片段的基因组样品。
9.一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的方法,其特征在于,步骤如下:
S1、构建LAMP反应体系,其包括1.6μM CigR-FIP、1.6μM CigR-BIP、0.2μM CigR-F3、0.2μM CigR-B3、12.5μL反应液、Eva Green染料1μL、Bst2.0Warmstart DNA聚合酶1μL、DNA样品2μL,加无菌超纯水补齐至25μL;
S2、将上述反应体系混匀后进行PCR,反应条件为60~68℃恒温45~60min,90℃灭活2min;
S3、对所得样品用2-3%琼脂糖凝胶电泳,检测孔呈现天蓝色为阳性,紫罗兰色为阴性;实时荧光曲线呈“S”形扩增曲线为阳性扩增,无“S”形扩增曲线为阴性结果。
10.一种利用LAMP技术快速检测阴沟肠杆菌的试剂盒在食品中阴沟肠杆菌检测的应用。
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