CN116219042A - 一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农业生物技术领域,本发明提供了一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测方法。本发明技术方案利用RPA技术,以携带Rickettsia的烟粉虱为材料,提取基因组DNA,并以此为模板,通过反应条件优化、特异性及灵敏度检测等试验,建立一种高效、便捷、省时、特异性好、灵敏度较高的检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的方法,为田间快速检测提供了技术支持,并为烟粉虱与Rickettsia的互作机制研究奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及农业生物技术领域,尤其涉及一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测方法。
背景技术
烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius)是重要的世界性农业害虫之一,被冠以“超级害虫”的称谓,被列为最危险的100种入侵物种。烟粉虱不仅通过直接刺吸汁液为害寄主植物,而且分泌蜜露导致霉污病滋生而影响植物的光合作用和呼吸作用,更重要是烟粉虱作为病毒的超级载体,能够传播极具破坏性的植物病毒病,每年造成数十亿美元的经济损失。烟粉虱是一个物种复合体,至少包含36个隐种,其中MEAM1隐种(B型)和MED(Q型)是两种入侵性烟粉虱,成为田间为害的优势种。
Rickettsia属于变形菌纲Proteobacteria的α亚群立克次体科Rickettsiaceae革兰氏阴性菌。Rickettsia于1909年在研究洛基山斑疹热时首次发现,通常将Rickettsia分为感染脊椎动物的致病菌和感染节肢动物的共生菌。Rickettsia作为烟粉虱体内重要的次生共生菌,可通过垂直和水平的方式在烟粉虱种群传播。研究表明,Rickettsia对烟粉虱的生殖、发育、抗药性等都有重要影响,且在不同种群和隐种间的感染率不同。
目前对Rickettsia的检测主要依赖于16S或23SrRNA的PCR扩增和测序,但受引物和灵敏度限制而易出现假阴性,且测序验证较耗时。实时荧光定量PCR被广泛用于Rickettsia滴度的检测,虽然其灵敏度更高,但是操作步骤繁琐且耗时耗力。此外,对Rickettsia的检测方法还包括荧光原位杂交(FISH)、16SrDNA扩增子测序等,然而FISH设备昂贵,操作困难,而16SrDNA扩增子测序侧重于微生物群落多样性研究。综上所述,目前对烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测存在假阴性、操作繁琐、设备昂贵、耗时耗力等不足,因此急需一种快速高效检测烟粉虱体内Rickettsia的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测方法,利用RPA技术,以携带Rickettsia的烟粉虱的基因组DNA为模板,通过反应条件优化、特异性及灵敏度检测等试验建立的检测方法,从而实现快速、准确地检测烟粉虱体内Rickettsia的目的,同时缩减了鉴定时间,节约了生化试剂,降低了成本,为烟粉虱体内共生菌Rickettsia的快速、高效检测提供技术保障。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测引物组,所述引物组包括引物Ric-RPAF和引物Ric-RPAR,所述引物Ric-RPAF的序列如SEQ ID NO.2所示,所述引物Ric-RPAR的序列如SEQ ID NO.3所示。
本发明还提供了一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测试剂盒,包括上述的检测引物组。
本发明还提供了一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测方法,包括如下步骤:
(1)提取所述烟粉虱基因组DNA;
(2)以步骤(1)得到的基因组DNA为模板,采用上面所述的引物组进行RPA扩增,得到RPA扩增产物;
(3)检测步骤(2)得到的RPA扩增产物中是否存在如SEQ ID No.3所述的序列,若存在,表明被测样品被共生菌Rickettsia感染;若不存在,表明被检测样品为未被共生菌Rickettsia感染。
作为优选,步骤(2)所述RPA扩增的扩增体系以50μl计,包括以下组分:Rehydration Buffer 29.5μl,去离子水13.0μl,引物Ric-RPAF、引物Ric-RPAR各2μl,模板DNA 1μl,醋酸镁溶液2.5μl。
作为优选,所述引物Ric-RPAF、引物Ric-RPAR的浓度为0.1-0.6μmol/L,所述模板DNA的浓度为120-180ng/μl。
作为优选,步骤(2)所述RPA扩增的温度为35-42℃,所述RPA扩增的时间为10-40min。
作为优选,采用1-2%琼脂糖凝胶电泳的方法检测步骤(2)得到的RPA扩增产物。
通过采用上述技术方案,本发明具有如下有益效果:
本发明根据共生菌Rickettsia的基因组中具有物种特异性的Pgt基因片段设计RPA引物,获得Rickettsia-RPA检测体系,该检测体系特异性强,除粉虱体内的Rickettsia以外的共生菌均不能扩增出条带;灵敏度较高,RPA的检测限度为150×10-3ng/μl,比普通PCR灵敏10倍;还可以实现快速、准确地检测烟粉虱体内Rickettsia的目的,同时缩减了鉴定时间,节约了生化试剂,降低了成本,大大提高了Rickettsia在烟粉虱体内的检测效率,也为烟粉虱体内共生菌Rickettsia的快速、高效检测提供技术保障。
附图说明
图1为Rickettsia-RPA不同反应时间的检测结果(M:2000bp DNA Marker;泳道1-5分别为10-50min反应时间);
图2为RPA反应特异性检测结果(M:2000bp DNA Marker;1:携带Portiera、Hamiltonella和Rickettsia的MEAM1;2:抗生素去除共生菌的MEAM1;3:携带Portiera、Hamiltonella和Rickettsia的MED;4:携带Portiera、Hamiltonella和Cardinium的MED;5:携带Portiera和Arsenophonus的温室白粉虱;6:ddH2O;A:分别以Portiera、Hamiltonella、Rickettsia、Cardinium和Arsenophonus相应的引物组通过PCR技术检测;B:Rickettsia的RPA技术检测);
图3为RPA灵敏度检测结果(M:2000bp DNAMarker;1-5:模板分别为100、10-1、10-2、10-3、10-4倍的烟粉虱基因组DNA;A:普通PCR;B:RPA);
图4为RPA田间样品检测结果(M:2000bp DNAMarker;1-5:田间样本;6:ddH2O;A表示PCR检测,B表示RPA检测)。
具体实施方式
本发明提供了一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测引物组,所述引物组优选的基于Rickettsia基因组(CP016305.1)中磷酸甘油转移酶(Pgt)基因片段序列设计得到的,该Pgt基因片段大小为154bp,该Pgt基因序列SEQ ID NO.1为TAAAAACGGTCCATATGAGATTTTCTCGGCTTATCTTAATAACAGTCTAA ATTATAATAGTTTCTATCCCACTATAGATAGTAAGCAGGCTTTAAGCATAGTACGTGATAGCTTACAAAATAATAGTGACAAGTTCGTGGGTGGTGACTCTATC。
在本发明中,所述引物组优选的包括引物Ric-RPAF和引物Ric-RPAR,所述引物Ric-RPAF的序列(5’-3’)如SEQ ID NO.2所示,为GATAGAGTCACCACCCACGAACTTGTCACT;所述引物Ric-RPAR的序列(5’-3’)如SEQ ID NO.3所示,为TAAAAACGGTCCATATGAGATTTTCTCGGC。
本发明还提供了一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测试剂盒,优选的包括上述所述的检测引物组。
本发明还提供了一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测方法,包括如下步骤:
(1)提取所述烟粉虱基因组DNA;
(2)以步骤(1)得到的基因组DNA为模板,采用上述所述的引物对进行RPA扩增,得到RPA扩增产物;
(3)检测步骤(2)得到的RPA扩增产物中是否存在如SEQ ID No.3所述的序列,若存在,表明被测样品被共生菌Rickettsia感染;若不存在,表明被检测样品为未被共生菌Rickettsia感染。
在本发明中,提取所述烟粉虱的基因组DNA,先将裂解液加到PCR管内,所述裂解液优选的包括5-12mmol/L Tris-HCl(pH=8.4)、0.3-0.6%Nonidet P-40、40-60mmol/L KCl、0.1-0.3%gelatin、0.3-0.6%Tween 20、40-70μg/mL proteinase K,进一步优选的包括8-11mmol/L Tris-HCl、0.35-0.5%Nonidet P-40、45-55mmol/L KCl、0.15-0.25%gelatin、0.35-0.5%Tween 20、45-65μg/mL proteinase K,更进一步优选的包括10mmol/LTris-HCl、0.45%Nonidet P-40、50mmol/L KCl、0.2%gelatin、0.45%Tween 20、60μg/mLproteinase K;所述裂解液的添加量优选为40-60μL,进一步的优选为45-55μL,更进一步的优选为50μL。然后,将实验室饲养的携带Rickettsia的单头烟粉虱放入PCR管内,可优选的采用解剖针进行,之后加入研磨珠进行研磨,所述研磨珠的添加量优选为1-4个,进一步的优选为2-3个;所述研磨珠的直径优选为0.5-2mm,进一步的优选为0.8-1.5mm,更进一步的优选为1mm。本发明所述研磨优选的在组织研磨仪中进行,所述研磨的频率优选为50-80Hz,进一步的优选为60-85Hz,更进一步的优选为70Hz;所述的时间优选为250-400s,进一步的优选为280-350s,更进一步的优选为300s。本发明研磨完成后将PCR管优选的进行离心处理,所述离心的转速优选为5000-7000rpm,进一步的优选为5500-6500rpm,更进一步的优选为6000rpm;所述离心的时间优选为20-50s,进一步的优选为25-40s,更进一步的优选为30s。本发明所述PCR管离心处理后优选的放入水浴中,所述水浴的温度优选为60-70℃,进一步的优选为63-68℃,更进一步的优选为65℃;所述水浴的时间优选为1-2.5h,进一步的优选为1.5-2.3h,更进一步的优选为2h。本发明所述PCR管水浴后放入100℃沸水中5-15min,进一步的优选为8-12min,更进一步的优选为10min。本发明所述沸水操作可使proteinase K失活;提取得到的烟粉虱基因组DNA经离心后即可用于后续实验,或暂时保存在-20℃冰箱内。
在本发明中,以获得的烟粉虱基因组DNA为模板,采用所述引物组进行RPA扩增得到RPA扩增产物。本发明所述RPA扩增优选的在含有冻干酶粉的0.2ml TwistAmp反应管(TwistAmp Basic kits,Twist)中进行,所述RPA扩增的扩增体系以50μl计,优选的包括以下组分:Rehydration Buffer 29.5μl,去离子水13.0μl,引物Ric-RPAF、引物Ric-RPAR各2μl,模板DNA 1μl,醋酸镁溶液2.5μl。本发明中所述引物Ric-RPAF和引物Ric-RPAR的浓度均优选为0.1-0.6μmol/L,进一步的优选为0.3-0.5μmol/L,更进一步的优选为0.4μmol/L;所述模板DNA的浓度优选为120-180ng/μl,进一步的优选为130-160ng/μl,更进一步的优选为150ng/μl;所述醋酸镁溶液的浓度优选为250-300mmol/L,进一步的优选为270-290mmol/L,更进一步的优选为280mmol/L。
在本发明中,所述RPA扩增的温度优选为35-42℃,进一步的优选为36-40℃,更进一步的优选为37℃;所述RPA扩增的时间优选为10-40min,进一步的优选为20-35min,更进一步的优选为30min。
在本发明中,所述RPA反应结束后,使用DNA纯化试剂盒(Wizard PCR Preps kit,Promega)对产物进行纯化。
在本发明中,检测纯化后的RPA扩增产物中是否存在如SEQ ID No.1所述的序列,优选的采用1-2%琼脂糖凝胶电泳的方法,所述琼脂糖凝胶的浓度可进一步的优选为1.3-1.8%,更进一步的优选为1.5%。
在本发明中,若存在如SEQ ID No.1所述的序列,表明被测样品被共生菌Rickettsia感染;若不存在如SEQ ID No.1所述的序列,表明被检测样品为未被共生菌Rickettsia感染。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明,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
一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测方法,具体包括如下步骤:
(1)将50μl由10mmol/L Tris-HCl(pH=8.4)、0.45%Nonidet P-40、50mmol/LKC1、0.2%gelatin、0.45%Tween 20、60μg/mLproteinase K组成的裂解液加到PCR管内,然后用解剖针将携带Rickettsia的烟粉虱挑入PCR管内,加入2个直径1mm的研磨珠,然后放到组织研磨仪中,70Hz下研磨300s,再将PCR管以6000rpm离心30s后放入65℃水浴2h,再置入100℃沸水中10min,获得烟粉虱基因组DNA;
(2)以步骤(1)得到的基因组DNA为模板,采用引物Ric-RPAF和引物Ric-RPAR进行RPA扩增,RPA扩增体系为50μl,具体体系如下:向含有冻干酶粉的0.2ml TwistAmp反应管中加入Rehydration Buffer 29.5μl,去离子水13.0μl,终浓度均为0.4μmol/L的引物Ric-RPAF、引物Ric-RPAR各2μl,150ng/μl的模板DNA 1μl,280mmol/L的醋酸镁溶液2.5μl。将RPA扩增体系充分混匀,置于37℃的水浴锅中反应30min,即得到RPA扩增产物;
(3)使用DNA纯化试剂盒对步骤(2)得到的RPA扩增产物进行纯化;
(4)用1.5%琼脂糖凝胶对纯化后的RPA扩增产物进行电泳检测。
实施例2
一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测方法,具体包括如下步骤:
(1)将50μl由11mmol/L Tris-HCl(pH=8.4)、0.3%Nonidet P-40、50mmol/L KC1、0.2%gelatin、0.45%Tween 20、60μg/mLproteinase K组成的裂解液加到PCR管内,然后用解剖针将携带Rickettsia的烟粉虱挑入PCR管内,加入2个直径1mm的研磨珠,然后放到组织研磨仪中,50Hz下研磨250s,再将PCR管以5000rpm离心30s后放入60℃水浴2h,再置入100℃沸水中10min,获得烟粉虱基因组DNA;
(2)以步骤(1)得到的基因组DNA为模板,采用引物Ric-RPAF和引物Ric-RPAR进行RPA扩增,RPA扩增体系为50μl,具体体系如下:向含有冻干酶粉的0.2ml TwistAmp反应管中加入Rehydration Buffer 29.5μl,去离子水13.0μl,终浓度均为0.1μmol/L的引物Ric-RPAF、引物Ric-RPAR各2μl,120ng/μl的模板DNA 1μl,250mmol/L的醋酸镁溶液2.5μl。将RPA扩增体系充分混匀,置于37℃的水浴锅中反应10min,即得到RPA扩增产物;
(3)使用DNA纯化试剂盒对步骤(2)得到的RPA扩增产物进行纯化;
(4)用1.3%琼脂糖凝胶对纯化后的RPA扩增产物进行电泳检测。
实施例3
一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测方法,具体包括如下步骤:
(1)将50μl由10mmol/LTris-HCl(pH=8.4)、0.6%Nonidet P-40、50mmol/L KC1、0.2%gelatin、0.45%Tween 20、40μg/mLproteinase K组成的裂解液加到PCR管内,然后用解剖针将携带Rickettsia的烟粉虱挑入PCR管内,加入2个直径1mm的研磨珠,然后放到组织研磨仪中,70Hz下研磨250s,再将PCR管以5000rpm离心50s后放入65℃水浴2.5h,再置入100℃沸水中5min,获得烟粉虱基因组DNA;
(2)以步骤(1)得到的基因组DNA为模板,采用引物Ric-RPAF和引物Ric-RPAR进行RPA扩增,RPA扩增体系为50μl,具体体系如下:向含有冻干酶粉的0.2ml TwistAmp反应管中加入Rehydration Buffer 29.5μl,去离子水13.0μl,终浓度均为0.6μmol/L的引物Ric-RPAF、引物Ric-RPAR各2μl,150ng/μl的模板DNA 1μl,280mmol/L的醋酸镁溶液2.5μl。将RPA扩增体系充分混匀,置于35℃的水浴锅中反应30min,即得到RPA扩增产物;
(3)使用DNA纯化试剂盒对步骤(2)得到的RPA扩增产物进行纯化;
(4)用1.8%琼脂糖凝胶对纯化后的RPA扩增产物进行电泳检测。
试验例1反应时间
基于实施例1,将RPA扩增体系混匀后,置于37℃的水浴锅中分别反应10min、20min、30min、40min、50min,得到的RPA扩增产物使用DNA纯化试剂盒纯化后进行1.5%琼脂糖凝胶电泳,结果如图1。可以看出:在10min的反应后,出现了一个清晰的预期大小的条带(154bp);DNA条带的密度分析表明,20min反应后的DNA产率是10min反应的2倍,而30min和40min的产物之间没有显著差异。因此,将30min作为最佳RPA检测的反应时间。
试验例2特异性检测
基于实施例1,为验证Rickettsia-RPA反应体系的特异性,分别以携带Portiera、Hamiltonella、Rickettsia、Cardinium的烟粉虱(MEAM1或MED)和携带Portiera和Arsenophonus的温室白粉虱为材料,分别利用Portiera、Hamiltonella、Cardinium和Arsenophonus相应的引物组(如表1)进行PCR扩增,利用Rickettsia相应的引物组进行PCR和RPA扩增。其中,PCR扩增体系为20μl,具体体系如下:向PCR管中加入2×Taq Master Mix(全式金)10μl,去离子水6.4μl,上、下游引物各0.8μl(终浓度为10mmol/L),模板DNA 2.0μl(~300ng)。PCR反应条件:94℃预变性3分钟,接着进行如下30个循环:94℃变性30秒,58℃退火30秒,72℃延伸30秒;循环结束后,然后在72℃延伸10分钟。
然后,扩增后的产物采用1.5%的琼脂糖凝胶对扩增产物进行电泳,利用凝胶成像系统观察电泳结果,对Rickettsia-RPA反应体系的特异性进行验证,结果如图2。结果表明,粉虱体内的Rickettsia以外的共生菌均不能扩增出条带,即本发明检测体系特异性强;同时还可以看出,Rickettsia-PCR检测出的条带在1000bp左右,而Rickettsia-RPA检测出的条带在154bp。
表1烟粉虱共生菌PCR检测引物序列
试验例3灵敏度检测
基于实施例1和试验例1,将提取的烟粉虱基因组DNA进行10倍连续稀释,依次为100、10-1、10-2、10-3、10-4,以最佳反应条件进行RPA检测,以确定最低检出限度,结果如图3。结果显示,RPA的检测限度为10-3,比普通PCR灵敏10倍。
试验例4田间样品检测
从辽宁省沈阳市、大连市、锦州市、葫芦岛市和铁岭市5地采集蔬菜上的烟粉虱,按照实施例1和试验例1所述方法、最优参数随机对部分样品进行RPA检测;同时,以普通PCR法对同一批样品进行平行检测,并对结果进行观察比对分析并记录。结果表明,5份样品中,1份检测为携带Rickettsia样品,检测结果与PCR结果一致,但可以看出,本发明RPA检测结果条带出现在154bp,而普通PCR法检测结果条带出现在1000bp左右。
由以上实施例和试验例可知,本发明利用RPA技术,以携带Rickettsia的烟粉虱的基因组DNA为模板,通过反应条件优化、特异性及灵敏度检测等试验建立的检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测方法,该检测体系特异性强,除粉虱体内的Rickettsia以外的共生菌均不能扩增出条带;灵敏度较高,RPA的检测限度为10-3,比普通PCR灵敏10倍;还可以实现快速、准确地检测烟粉虱体内Rickettsia的目的,同时缩减了鉴定时间,节约了生化试剂,降低了成本,大大提高了Rickettsia在烟粉虱体内的检测效率,也为烟粉虱体内共生菌Rickettsia的快速、高效检测提供技术保障。
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。
Claims (7)
1.一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测引物组,其特征在于,所述引物组包括引物Ric-RPAF和引物Ric-RPAR,所述引物Ric-RPAF的序列如SEQ ID NO.2所示,所述引物Ric-RPAR的序列如SEQ IDNO.3所示。
2.一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测试剂盒,其特征在于,包括权利要求1所述的检测引物组。
3.一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)提取所述烟粉虱基因组DNA;
(2)以步骤(1)得到的基因组DNA为模板,采用权利要求1所述的引物组进行RPA扩增,得到RPA扩增产物;
(3)检测步骤(2)得到的RPA扩增产物中是否存在如SEQ ID No.1所述的序列,若存在,表明被测样品被共生菌Rickettsia感染;若不存在,表明被检测样品为未被共生菌Rickettsia感染。
4.根据权利要求3所述的检测方法,其特征在于,步骤(2)所述RPA扩增的扩增体系以50μl计,包括以下组分:RehydrationBuffer29.5μl,去离子水13.0μl,引物Ric-RPAF、引物Ric-RPAR各2μl,模板DNA1μl,醋酸镁溶液2.5μl。
5.根据权利要求4所述的检测方法,其特征在于,所述引物Ric-RPAF、引物Ric-RPAR的浓度为0.1-0.6μmol/L,所述模板DNA的浓度为120-180ng/μl。
6.根据权利要求3所述的检测方法,其特征在于,步骤(2)所述RPA扩增的温度为35-42℃,所述RPA扩增的时间为10-40min。
7.根据权利要求3所述的检测方法,其特征在于,采用1-2%琼脂糖凝胶电泳的方法检测步骤(2)得到的RPA扩增产物。
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CN202310018439.6A CN116219042A (zh) | 2023-01-06 | 2023-01-06 | 一种基于RPA检测烟粉虱体内共生菌Rickettsia的检测方法 |
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Citations (5)
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---|---|---|---|---|
CN103088147A (zh) * | 2013-02-07 | 2013-05-08 | 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 | 同时鉴别q型和b型烟粉虱的特异性pcr方法及试剂盒 |
CN103898225A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-07-02 | 山东省农业科学院生物技术研究中心 | 一种鉴别烟粉虱隐种和白粉虱的引物及鉴别方法 |
KR20150050062A (ko) * | 2013-10-31 | 2015-05-08 | 경북대학교 산학협력단 | 온실가루이 진단을 위한 특이 프라이머 및 이의 용도 |
CN104975083A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-10-14 | 福建省农业科学院植物保护研究所 | 一种快速鉴定烟粉虱meam1、med两隐种的引物及其鉴定方法 |
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-
2023
- 2023-01-06 CN CN202310018439.6A patent/CN116219042A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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