CZ2011874A3 - Hybridization probes for detection of pathogens, causing wheat and barley leaf blotch - Google Patents
Hybridization probes for detection of pathogens, causing wheat and barley leaf blotch Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2011874A3 CZ2011874A3 CZ20110874A CZ2011874A CZ2011874A3 CZ 2011874 A3 CZ2011874 A3 CZ 2011874A3 CZ 20110874 A CZ20110874 A CZ 20110874A CZ 2011874 A CZ2011874 A CZ 2011874A CZ 2011874 A3 CZ2011874 A3 CZ 2011874A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- gpd
- pyrenophora
- rpb1
- tritici
- teres
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Resení se týká hybridizacních sond pro detekci patogenu zpusobujících listové skvrnitosti psenice a jecmene, které byly navrhnuty podle sekvencí genu pro ribosomální RNA, genu pro glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenázu a genu pro velkou podjednotku RNA polymerázy II. Tyto sondy lze pouzít pro prípravu mikrocipu schopného detekovat okolo 20 ruzných patogenu.The present invention relates to hybridization probes for the detection of pathogens causing foliar and spleen leaf pathogens, which have been designed according to the ribosomal RNA gene sequence, the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene and the RNA polymerase II large subunit gene. These probes can be used to prepare a microcip capable of detecting about 20 different pathogens.
Description
Řešení se týká hybridizačních sond specifických pro detekci patogenů způsobujících listové skvrnitosti pšenice a ječmene, což má význam v rostlinolékařství, šlechtění rostlin a molekulární biologii.The solution relates to hybridization probes specific for the detection of pathogens causing leaf spot in wheat and barley, which is important in phytosanitary, plant breeding and molecular biology.
Dosavadní stav technikyState of the art
Přesná a včasná diagnostika patogenů má velký význam v systému ochrany polních plodin. Klasické metody diagnostiky jako vizuální hodnocení symptomů, mikroskopické či kultivační metody jsou sice levné, ale zvláště u komplexu listových skvrnitostí mají jen limitované možnosti. Jednotlivé druhy patogenů, například Pyrenophora teres, Cochliobolus sativus, Rhynchosporium sativum, Ramularia collo-cygni a Alternaria alternata mohou koexistovat v jedné rostlině a jejich symptomy se pak překrývají a nelze je vizuálně rozlišit. Některé druhy jako například Ramularia collo-cygni se mohou rozvíjet značnou část vegetační doby bez viditelných příznaků. Některé symptomy mohou být velmi snadno zaměněny za tzv. fyziologické skvrny, způsobené abiotickými stresory: UV zářením, mrazem či přehnojením některými prvky, apod. Při mikroskopickém vyšetření se hodnotí většinou morfologie konidií či spor, které se vyznačují také určitou mírou variability. Mikroskopická metoda klade obzvlášť vysoké nároky na erudici, zkušenosti a taxonomické znalosti fytopatologa. Kultivační techniky zase mohou zvoleným živným médiem preferovat některé druhy patogenů, kterým dané médium lépe vyhovuje a to může být příčinou nepřesné diagnózy, navíc je tato metoda časově náročná. S objevem polymerázové řetězové reakce (PCR) (Mullis a Floona: Methods in Enzymology, 1987, 155: 335-350) je postupně využíváno molekulárních metod i v diagnostice patogenů. Technologie DNA microarrays (Augenlicht a Kobrin: Cancer Research, 1982, 42(3): 1088-1093) přináší oproti PCR reakci výhodu simultánní detekce všech patogenů přítomných v jednom vzorku, ke kterým byla navržena specifická sonda. Tím je několik nezávislých PCR reakcí pro detekci jednoho konkrétního patogena nahrazeno stanovením všech přítomných patogenů v jedné analýze. Vlastní diagnostiku může provádět personál bez znalostí taxonomie, který zvládá pouze standardní molekulární techniky. Pro detekci patogenů způsobujících listové skvrnitosti pšenice a ječmene, přestože jejich určení a detekce působí v praxi velké obtíže, nebyla dosud metoda DNA mikročipů použita, zejména proto, že dosud nebyly vyvinuty příslušné specifické hybridizační sondy.Accurate and timely diagnosis of pathogens is of great importance in the field crop protection system. Classical diagnostic methods such as visual evaluation of symptoms, microscopic or culture methods are cheap, but especially in the complex of leaf spots, they have only limited possibilities. Different pathogens, such as Pyrenophora teres, Cochliobolus sativus, Rhynchosporium sativum, Ramularia collocygni and Alternaria alternata, can coexist in a single plant and their symptoms overlap and cannot be visually distinguished. Some species, such as Ramularia collo-cygni, can develop for much of the growing season without visible symptoms. Some symptoms can be very easily mistaken for so-called physiological spots caused by abiotic stressors: UV radiation, frost or over-fertilization with some elements, etc. Microscopic examination usually evaluates the morphology of conidia or spores, which are also characterized by a degree of variability. The microscopic method places particularly high demands on the erudition, experience and taxonomic knowledge of the phytopathologist. Cultivation techniques, in turn, may prefer certain types of pathogens to the chosen nutrient medium, to which the given medium is better suited, and this may be the cause of inaccurate diagnosis, moreover, this method is time consuming. With the discovery of the polymerase chain reaction (PCR) (Mullis and Floona: Methods in Enzymology, 1987, 155: 335-350), molecular methods are gradually being used in the diagnosis of pathogens. DNA microarray technology (Augenlicht and Kobrin: Cancer Research, 1982, 42 (3): 1088-1093) offers the advantage over the PCR reaction of simultaneous detection of all pathogens present in a single sample for which a specific probe has been designed. Thus, several independent PCR reactions for the detection of one particular pathogen are replaced by the determination of all pathogens present in one analysis. Self-diagnosis can be performed by personnel without knowledge of taxonomy, who can only handle standard molecular techniques. Although the identification of pathogens causing leaf spot in wheat and barley, although their identification and detection are very difficult in practice, the DNA microarray method has not yet been used, mainly because specific hybridization probes have not yet been developed.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Výše uvedené nedostatky v diagnostice odstraňují hybridizační sondy na detekci patogenů způsobujících listové skvrnitosti pšenice a ječmene, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že každá hybridizační sonda je specifickáThe above-mentioned shortcomings in diagnostics are eliminated by hybridization probes for the detection of pathogens causing leaf spot in wheat and barley, according to the invention, the essence of which is that each hybridization probe is specific
Rhynchosporium secalis Triticum aestivum Hordeum vulgare Alternaria alternata Cladosporium cladosporoides Cladosporium herbarum Cochliobolus sativus Hordeum vulgare Pyrenophora avenae Pyrenophora bromi Pyrenophora teres f. maculata Pyrenophora tritici-repentis Pyrenophora teres f. teres Puccinia triticina Ramularia collo-cygni Rhynchosporium secalis Septoria tritici Triticum aestivum Trichothecium roseum Pyrenophora graminea Blumeria graminis Alternaria alternata Alternaria alternata Alternaria alternata Cladosporium cladosporoides Cladosporium cladosporoides Cochliobolus sativus Hordeum vulgare Pyrenophora flavispora Pyrenophora graminea Pyrenophora teres Pyrenophora tritici-repentis Puccinia triticina Ramularia collo-cygni Rhynchosporium secalis Septoria tritici Trichothecium roseum Alternaria alternata Blumeria graminis Cochliobolus sativus Cladosporium cladosporoides Cladosporium herbarum PoaceaeRhynchosporium secalis Triticum aestivum Hordeum vulgare Alternaria alternata, Cladosporium cladosporoides Cladosporium herbarum Cochliobolus sativus Hordeum vulgare, Pyrenophora avenae Pyrenophora bromide Pyrenophora teres f. Maculata Pyrenophora tritici-repentis, Pyrenophora teres f. Teres Puccinia triticina Ramularia collo-cygni Rhynchosporium secalis, Septoria tritici Triticum aestivum Trichothecium roseum Pyrenophora graminea Blumeria graminis Alternaria alternata Alternaria alternata Alternaria alternata, Cladosporium Cladosporium cladosporoides cladosporoides Hordeum vulgare, Cochliobolus sativus, Pyrenophora graminea, Pyrenophora flavispora Pyrenophora tritici Pyrenophora teres-repentis Puccinia triticina Ramularia collo-cygni Rhynchosporium secalis, Septoria tritici Trichothecium roseum Alternaria alternata, Blumeria graminis, Cochliobolus sativus cladosporoides Cladosporium Cladosporium herbarum Poaceae
Pyrenophora avenae Pyrenophora graminea Pyrenophora tritici-repentis Rhynchosporium secalis Septoria tritici Trichothecium roseum Ramularia collo-cygni Pyrenophora teres f. teresPyrenophora avenae Pyrenophora graminea Pyrenophora tritici-repentis Rhynchosporium secalis Septoria tritici Trichothecium roseum Ramularia collo-cygni Pyrenophora teres f. Teres
přičemž výběr DNA lokusů, tedy genu pro ribosomální DNA včetně mezerníků, genu pro glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenázu (gpd) a genu pro velkou podjednotku RNA polymerázy II (RPB1) pro sekvenaci a návrh hybridizačních sond, je charakteristický tím, že aplikací těchto tří lokusů je zaručena robustnost a specifičnost vyvinutých hybridizačních sond na detekci patogenů způsobujících listové skvrnitosti pšenice a ječmene.whereas the selection of DNA loci, i.e. the ribosomal DNA gene including spacers, the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (gpd) gene and the RNA polymerase II large subunit (RPB1) gene for sequencing and hybridization probe design, is characterized by the application of these three loci the robustness and specificity of the developed hybridization probes for the detection of pathogens causing leaf spot in wheat and barley is guaranteed.
Hybridizační sondy podle vynálezu jsou vyvinuté pro detekci patogenů způsobujících listové skvrnitosti pšenice a ječmene pomocí technologie DNA mikročipů. Pro účinnost a citlivost hybridizačních sond pro DNA mikročipy a pro celkovou robustnost metody je klíčový výběr DNA lokusu nebo lépe lokusů, jejichž sekvence je základem pro jejich návrh.The hybridization probes of the invention are developed for the detection of pathogens causing leaf spot in wheat and barley using DNA microarray technology. For the efficiency and sensitivity of hybridization probes for DNA microarrays and for the overall robustness of the method, the key is the selection of the DNA locus or better the loci whose sequence is the basis for their design.
Podstata vynálezu tedy spočívá v hybridizačních sondách specifických každá k jednomu druhu patogena navržených na základě sekvencí DNA lokusů: genu pro ribosomální DNA včetně mezerníků, genu pro glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenázu (gpd) a zároveň genu pro velkou podjednotku RNA polymerázy II (RPB1). Hybridizační sondy podle vynálezu jsou kovalentně navázány na pevný nosič (komerčně dodávané sklo) a takto vytvořený mikročip umožní hybridizaci DNA patogenů přítomných ve vzorku DNA extrahované z napadeného pletiva pšenice nebo ječmene a značené fluorescenčně značenými primery nebo deoxycytidinovými zbytky (dCTP) během multiplexové PCR. Vizualizace je prováděna při vlnových délkách 532 a 635 nm podle použité fluorescenční značky Cy3 nebo Cy5. Výhodou aplikace metody DNA mikročipů s hybridizačními sondami podle vynálezu je fakt, že je možné detekovat takový počet patogenů v jedné reakci, pro které jsou připraveny tyto hybridizační sondy a které se skutečně ve vzorku nachází. Tento fakt výrazně urychluje detekci a determinaci patogenů.Thus, the present invention relates to hybridization probes specific to one pathogen species based on DNA locus sequences: the ribosomal DNA gene, including spacers, the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (gpd) gene, and the RNA polymerase II large subunit (RPB1) gene. The hybridization probes of the invention are covalently attached to a solid support (commercially available glass) and the microarray thus formed allows hybridization of DNA pathogens present in a DNA sample extracted from infected wheat or barley tissue and labeled with fluorescently labeled primers or deoxycytidine residues (dCTP) during multiplex PCR. Visualization is performed at 532 and 635 nm at the Cy3 or Cy5 fluorescent labels used. The advantage of applying the DNA microarray method with hybridization probes according to the invention is the fact that it is possible to detect such a number of pathogens in one reaction for which these hybridization probes are prepared and which are actually present in the sample. This fact significantly accelerates the detection and determination of pathogens.
Dále je podána definice některých použitých pojmů:The following is a definition of some of the terms used:
Pojem patogenThe concept of pathogen
Patogen je obecným označením organismu parazitujícího na hospodářsky významných druzích rostlin. Patogenem může být houba, bakterie, virus, apod.Pathogen is a general term for an organism parasitizing on economically important plant species. The pathogen may be a fungus, bacteria, virus, etc.
Pojem listové skvrnitostiThe concept of leaf spot
Listové skvrnitosti je komplex chorob obilnin, v tomto případě pšenice a ječmene, způsobených cca 20 druhy zejména houbových patogenů, z nichž nejdůležitějšími jsou: Blumeria graminis, Cochliobolus sativus, Rhynchosporium sativum, Pyrenophora teres, Pyrenophora tritici-repentis, Alternaria alternata a Septoria tritici. Způsobují na listech rostlin nekrotické skvrny, které zmenšují asimilační plochu listu a vedou k jeho předčasnému odumírání. Dochází tak ke značným ekonomickým ztrátám v důsledku snížení výnosu zrna.Leaf spot is a complex of cereal diseases, in this case wheat and barley, caused by about 20 species, especially fungal pathogens, the most important of which are: Blumeria graminis, Cochliobolus sativus, Rhynchosporium sativum, Pyrenophora teres, Pyrenophora tritici-repentis, Alternaria alternata and Sepia. They cause necrotic spots on the leaves of plants, which reduce the assimilation area of the leaf and lead to its premature death. This results in significant economic losses due to reduced grain yields.
Pojem DNAThe concept of DNA
Molekula DNA je uzpůsobena pro uchovávání a kopírování genetické informace. DNA je tvořena dvěma řetězci. V každém řetězci se střídá pětiuhlíkový cukr deoxyribóza se zbytkem kyseliny fosforečné (tzv. fosfátem). Na deoxyribózu je po straně připojena heterocyklické sloučenina, tzv. báze. Na místě báze se mohou v DNA vyskytnout čtyři různé heterocyklické sloučeniny. Dvě z nich jsou odvozeny od struktury purinu - adenin (A) a guanin (G) - a dvě od pyrimidinu - thymin (T) a cytosin (C). Trojice deoxyribóza-zbytek kys. fosforečné-báze, tzv. nukleotid, tvoří základní jednotku (monomer) DNA. Protože na místě báze se mohou vyskytovat čtyři různé molekuly (A, T, G nebo C), existují i čtyři různé základní stavební jednotky (nukleotidy) - deoxyadenosinfosfát, deoxytymidinfosfát, deoxyguanosinfosfát a deoxycytidinfosfát. Genetická informace je v DNA zapsána v pořadí bází.The DNA molecule is adapted to store and copy genetic information. DNA is made up of two strands. In each chain, the five-carbon sugar deoxyribose alternates with the rest of the phosphoric acid (so-called phosphate). A heterocyclic compound, the so-called base, is attached to the deoxyribose on the other side. Four different heterocyclic compounds may be present in the DNA at the base site. Two of them are derived from the structure of purine - adenine (A) and guanine (G) - and two from pyrimidine - thymine (T) and cytosine (C). The deoxyribose-phosphoric acid-base residue, the so-called nucleotide, forms the basic unit (monomer) of DNA. Because four different molecules (A, T, G or C) can occur at the base site, there are also four different basic building blocks (nucleotides) - deoxyadenosine phosphate, deoxythymidine phosphate, deoxyguanosine phosphate and deoxycytidine phosphate. Genetic information is written in DNA in the order of bases.
Pojem DNA lokusThe concept of DNA locus
DNA lokus znamená konkrétní úsek DNA, a to buď úsek kódující, tedy oblast genu nebo úsek nekódující.DNA locus means a specific section of DNA, either a coding region, i.e. a region of a gene, or a non-coding region.
Pojem primeryThe concept of primers
Jsou to krátké oligonukleotidy (cca 20 nukleotidů), které se párují stemplátovou DNA na počátku a na konci amplifikovaného fragmentu, každý s jiným vláknem původní dvouřetězcové molekuly DNA. Tvoří počátek pro zahájení syntézy polynukleotidového řetězce. Unikátní kombinace nukleotidů primeru má za následek amplifikaci pouze požadované sekvence DNA.These are short oligonucleotides (approximately 20 nucleotides) that pair with the stem DNA at the beginning and end of the amplified fragment, each with a different strand of the original double-stranded DNA molecule. It forms the starting point for the synthesis of the polynucleotide strand. The unique combination of primer nucleotides results in amplification of only the desired DNA sequence.
Pojem amplifikace a PCRThe concept of amplification and PCR
Amplifikace DNA je zvyšování počtu kopií molekul DNA v laboratorních podmínkách. PCR - (Polymerase chain reaction) polymerázová řetězová reakce je proces, při kterém dochází k amplifikaci DNA. Tento proces probíhá ve třech krocích: 1. teplotní denaturace DNA (dojde k uvolnění vodíkových můstků a dvoušroubovice dsDNA se rozpadne na dvě samostatná vlákna ssDNA), 2. annealing čili nasednutí primerů na templátovou ssDNA a 3. elongace čili prodlužování nově vznikajícího řetězce pomocí enzymu DNA-dependentní DNA polymerázy. Odtud tedy název polymerázová řetězová reakce. Tento třístupňový proces se opakuje cca 30 až 40x. Běžné techniky molekulární biologie jsou vysvětleny v literatuře např. Sambrook a kol., 2001, Molecular cloning - a laboratory manual I., II., III.DNA amplification is the increase in the number of copies of DNA molecules in a laboratory setting. PCR - (Polymerase chain reaction) The polymerase chain reaction is a process in which DNA is amplified. This process takes place in three steps: 1. thermal denaturation of the DNA (hydrogen bonds are released and the double helix of the dsDNA breaks up into two separate strands of ssDNA), 2. annealing or annealing of the primers to the template ssDNA and DNA-dependent DNA polymerases. Hence the name polymerase chain reaction. This three-step process is repeated about 30 to 40 times. Common techniques of molecular biology are explained in the literature, eg Sambrook et al., 2001, Molecular cloning - a laboratory manual I., II., III.
Pojem hybridizaceThe concept of hybridization
Hybridizace je navázání jednovláknové molekuly DNA na jinou jednovláknovou molekulu DNA pomocí vodíkových můstků mezi příslušnými deoxyribonukleotidovými páry na základě sekvenční homologie.Hybridization is the attachment of a single-stranded DNA molecule to another single-stranded DNA molecule using hydrogen bonds between the respective deoxyribonucleotide pairs based on sequence homology.
Pojem hybridizační sondaHybridization probe concept
Jedná se o krátký oligonukleotid (cca 25 až 30 nukleotidů), který hybridizuje s cílovou sekvencí DNA organismu, pro kterou je sonda připravena. Sonda je kovalentně navázána na pevný nosič - obvykle sklo s příslušnou povrchovou úpravou.It is a short oligonucleotide (approximately 25 to 30 nucleotides) that hybridizes to the target DNA sequence of the organism for which the probe is prepared. The probe is covalently attached to a solid support - usually glass with an appropriate surface treatment.
Pojem DNA mikročipy (angl. DNA microarrays)The term DNA microarrays
DNA Mikročipy je technologie, kdy jsou sondy v podobě krátkých úseků DNA kovalentně navázány na pevný nosič - obvykle sklo potažené aldehydovými zbytky. Vzorek - obvykle roztok obsahující DNA extrahovanou z analyzovaného rostlinného pletiva je značen flurorescenční značkou Cy3 nebo Cy5 buď pomocí primerů nebo deoxycytidinových zbytků během PCR reakce. Takto připravený vzorek je nanesen na pevný nosič s navázanými sondami. Během inkubace při dané teplotě a po danou dobu dochází k hybridizaci složek vzorku k příslušným sondám. Fluorescenční signál je následně detekován ve specielním zařízení pomocí CCD scanneru při vlnových délkách 532 nebo 635 nm podle použité fluorescenční značky. Přítomnost či nepřítomnost signálu je vyhodnocena příslušným softwarem a je základem stanovení přítomnosti či nepřítomnosti sledované složky vzorku, v našem případě konkrétního druhu patogena.DNA Microchips are a technology in which probes in the form of short sections of DNA are covalently bound to a solid support - usually glass coated with aldehyde residues. Sample - usually a solution containing DNA extracted from the analyzed plant tissue is labeled with the fluorescent label Cy3 or Cy5 using either primers or deoxycytidine residues during the PCR reaction. The sample thus prepared is applied to a solid support with bound probes. During incubation at a given temperature and for a given time, the components of the sample hybridize to the appropriate probes. The fluorescence signal is then detected in a special device using a CCD scanner at wavelengths of 532 or 635 nm, depending on the fluorescence label used. The presence or absence of the signal is evaluated by the appropriate software and is the basis for determining the presence or absence of the monitored component of the sample, in our case a specific type of pathogen.
Následný příklad provedení vynález pouze dokládá, aniž by ho jakkoliv omezoval.The following example merely illustrates the invention without limiting it in any way.
Příklady provedeníExemplary embodiments
Výsledky všech měření jsou souhrnně uvedeny v přiložené Tabulce 1.The results of all measurements are summarized in the attached Table 1.
Příklad 1Example 1
Ověření funkčnosti a spolehlivosti hybridizačních sond na biologickém materiálu (vzorky listových pletiv pšenice a ječmene různého původu s viditelnými symptomy listových skvrnitostí).Verification of functionality and reliability of hybridization probes on biological material (samples of leaf tissues of wheat and barley of various origins with visible symptoms of leaf spots).
Ze sběrů listových čepelí s příznaky listových skvrnitostí z ČR a ze Skotska byly získány izoláty houbových původců a určeny podle morfologických charakteristik. Izoláty byly pěstovány na PDA živných půdách v Petriho miskách na celofánové folii. DNA byla extrahována pomocí komerční soupravy UltraClean Microbial DNA Isolation Kit (Mobio). DNA z listů pšenice a ječmene byla extrahována pomocí detergentu CTAB podle optimalizovaného protokolu. Kvalita a koncentrace vzorků DNA byla ověřena elektroforeticky v 0,8% agarózovém gelu. Celkem bylo získáno 10 vzorků, u kterých byla přítomnost nejvýznamnějších patogenů potvrzena pomocí PCR reakce s druhově specifickými primery. Pro testování DNA mikročipu bylo použito 7 vzorků, jak vyplývá z následující Tabulky 1.Isolates of fungal pathogens were obtained from leaf blade collections with symptoms of leaf spots from the Czech Republic and Scotland and determined according to morphological characteristics. Isolates were grown on PDA broths in petri dish on cellophane foil. DNA was extracted using a commercial UltraClean Microbial DNA Isolation Kit (Mobio). DNA from wheat and barley leaves was extracted with CTAB detergent according to an optimized protocol. The quality and concentration of the DNA samples were verified electrophoretically on a 0.8% agarose gel. A total of 10 samples were obtained, in which the presence of the most important pathogens was confirmed by PCR reaction with species-specific primers. 7 samples were used to test the DNA microarray, as shown in Table 1 below.
Značení bylo prováděno během multiplexové PCR reakce pomocí značených primerů a značených dCTP. Reakční směs o celkovém objemu 25 pl obsahovala 0,2 μΜ každého forward primeru (ITS, gpd, RPB1), 0,2 μΜ každého reverse primeru (ITS, gpd, RPB1) značeného Cy3 na 5' konci, 0,2 mM dATP, 0,2 mM dTTP, 0,2 mM dGTP, 0,1 mM dCTP, 0,04 mM Cy5 značený dCTP, 1x pufr, 4 mM MgCI2, 1U Tth polymerázy Biotools a 2 μΙ vzorku DNA o koncentraci 100 ng/μΙ. Reakce byly prováděny v cykleru Sensoquest (Goettingen, Germany); reakční cyklus sestával z kroků: počáteční denaturace při 95 °C po dobu 2 min., 35 cyklů: 95 °C 30sec., 50 °C 40 sec. 72 °C 1 min. a závěrečná fáze syntézy při 72 °C po dobu 7 min. Kontrola amplifikace byla prováděna elektroforeticky v 1,6% agarózovém gelu a následné vizualizaci pomocí ethidiumbromidu v UV světle porovnání s velikostním standardem 100 bp Plus (Fermentas, Lithuania).Labeling was performed during the multiplex PCR reaction using labeled primers and labeled dCTP. The reaction mixture with a total volume of 25 μl contained 0.2 μΜ of each forward primer (ITS, gpd, RPB1), 0.2 μΜ of each Cy3-labeled reverse primer (ITS, gpd, RPB1), 0.2 mM dATP, 0.2 mM dTTP, 0.2 mM dGTP, 0.1 mM dCTP, 0.04 mM Cy5 labeled dCTP, 1x buffer, 4 mM MgCl 2 , 1U Tth polymerase Biotools and 2 μΙ DNA sample at 100 ng / μΙ. Reactions were performed in a Sensoquest cycler (Goettingen, Germany); the reaction cycle consisted of the steps: initial denaturation at 95 ° C for 2 min., 35 cycles: 95 ° C 30 sec, 50 ° C 40 sec. 72 ° C 1 min. and the final step of the synthesis at 72 ° C for 7 min. Amplification control was performed electrophoretically on a 1.6% agarose gel and subsequent visualization with ethidium bromide in UV light compared to a 100 bp Plus size standard (Fermentas, Lithuania).
Při spotování byly sondy v předem určeném pořadí roboticky naneseny na skleněný nosič - spotovacím robotem BioRobotics Microgrid Compact na skla s aldehydovou modifikací Super Aldehyde Substrates. 10 μί každé sondy bylo na zdrojovém platu smícháno s10 μί spotovacího roztoku Microspotting Solution Plus a důkladně promícháno. Spotování takto připravených sond bylo provedeno dvěma jehlami při 70% vlhkosti vzduchu. Před hybridizací byly nejprve zablokovány volné aldehydové skupiny na povrchu čipu a odmyty nenavázané sondy. Značené PCR produkty byly denaturovány a 4 μί denaturovaného produktu PCR bylo smícháno s 16 μί hybridizačního roztoku a těchto 20 μΙ bylo naneseno na připravený čip. Po nanesení byl čip překryt krycím sklíčkem, oblepen lepidlem (zamezení vysychání) a vložen do hybridizační komůrky (Takara hybridization chamber) se 300 μί 2x SSC. Po uzavření byla hybridizační komůrka s čipem inkubována ve vodní lázni při teplotě 50°C po dobu 2 hodin. Po hybridizací byla nenavázaná DNA z čipu odstraněna promytím v promývacích roztocích: promývací roztok 1 (2x SSC s 0,2% SDS) po dobu 15 min., 5 min. v promývacím roztoku 2 (2x SSC) a 5 min. v promývacím roztoku 3 (0,2x SSC). Nakonec byla skla osušena centrifugací a uložena na temné a suché místo.During spotting, the probes were robotically applied to a glass support in a predetermined order - by the BioRobotics Microgrid Compact spotting robot on glasses with aldehyde modification Super Aldehyde Substrates. 10 μί of each probe was mixed on the source plate with 10 μί of Microspotting Solution Plus and mixed thoroughly. The probes thus prepared were spotted with two needles at 70% humidity. Prior to hybridization, free aldehyde groups on the chip surface were first blocked and unbound probes were washed away. The labeled PCR products were denatured and 4 μl of the denatured PCR product was mixed with 16 μl of hybridization solution and this 20 μΙ was applied to the prepared chip. After application, the chip was covered with a coverslip, glued (preventing drying out) and placed in a hybridization chamber (Takara hybridization chamber) with 300 μί 2x SSC. After sealing, the hybridization chamber with the chip was incubated in a water bath at 50 ° C for 2 hours. After hybridization, unbound DNA was removed from the chip by washing in wash solutions: wash solution 1 (2x SSC with 0.2% SDS) for 15 min, 5 min. in wash solution 2 (2x SSC) and 5 min. in wash solution 3 (0.2x SSC). Finally, the glasses were dried by centrifugation and stored in a dark and dry place.
Fluorescenční signál byl detekován pomocí skeneru GenePi 400a Microarray Scanner při vlnových délkách 532 nm a 635 nm pomocí programu Gene PixPro. Vyhodnocení, zda je signál pozitivní nebo negativní bylo provedeno vizuálně pomocí programu Spotfinder. Exaktní data intenzit detekovaného záření byla převedena do tabulky MS Excel.The fluorescence signal was detected using a GenePi 400a Microarray Scanner at 532 nm and 635 nm using Gene PixPro. The evaluation of whether the signal is positive or negative was done visually using the Spotfinder program. Exact data of the detected radiation intensities were converted into an MS Excel spreadsheet.
Měření prokázalo dobrou funkčnost hybridizačních sond, které byly schopny prokázat přítomnost DNA houbových patogenů v infikovaném biologickém materiálu s detekovatelnou mírou patogena v rostlinném pletivu a naopak netvořit pozitivní odezvu v případě nepřítomnosti DNA patogena (Tabulka 1). V každém vzorku bylo nalezeno více druhů patogenů, což odpovídá určení, předchozímu ověření a zkušenostem fytopatologů. Hybridizační sondy podle vynálezu byly původci ověřeny v laboratořích Výzkumného ústavu rostlinné výroby, v.v.i., Praha, CZ.Measurements showed good functionality of hybridization probes, which were able to demonstrate the presence of fungal pathogen DNA in infected biological material with detectable pathogen levels in plant tissue and, conversely, did not generate a positive response in the absence of pathogen DNA (Table 1). Multiple species of pathogens were found in each sample, which corresponds to the identification, previous verification and experience of phytopathologists. The hybridization probes according to the invention were verified by the inventors in the laboratories of the Research Institute of Plant Production, v.v.i., Prague, CZ.
Tabulka 1Table 1
Seznam testovaného biologického materiálu DNA mikročip a výsledkyList of tested biological material DNA microchip and results
* výpis patogenů, určených fytopatologem a pomocí PCR se specifickými primery; zkratky patogenů: PTT- Pyrenophora teres f. teres, PTM - Pyrenophora teres f. maculata, CS Cochliobolus sativus, RS - Rhynchosporium secalis, BG - Blumeria graminis, RCC Ramularia collo-cygni, AA - Alternaria alternata, PTR - Pyrenophora tritici-repentis, PUTPuccinia tritici;* list of pathogens determined by a phytopathologist and by PCR with specific primers; pathogen abbreviations: PTT- Pyrenophora teres f. teres, PTM - Pyrenophora teres f. maculata, CS Cochliobolus sativus, RS - Rhynchosporium secalis, BG - Blumeria graminis, RCC Ramularia collo-cygni, AA - Alternaria alternata, PTR - Pyrenophoris repativa tr , PUTPuccinia tritici;
** více sond specifických k druhu patogena bylo sloučeno pod názvem patogena Pozitivní výsledek reakce vyznačující se amplifikací cílové DNA je označen znaménkem + (plus), negativní odezva znaménkem - (minus).** more probes specific to the pathogen species were merged under the name pathogen Positive result of the reaction characterized by amplification of the target DNA is marked with a + (plus) sign, negative response with a - (minus) sign.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Mikročip s uvedenými hybridizačními sondami má využití v rostlinolékařství při diagnostice nejdůležitějších patogenů způsobujících listové skvrnitosti pšenice a ječmene, což umožní cílenou volbu účinné ochrany porostů pšenice a ječmene. Nové hybridizační sondy na detekci patogenů způsobujících listové skvrnitosti pšenice a ječmene pomocí techniky DNA mikročipů (DNA microarrays) a dále výběr DNA lokusů, které byly použity pro sekvenační analýzu a přípravu uvedených sond. DNA mikročip s uvedenými hybridizačními sondami umožní specifickou detekci patogenů způsobujících listové skvrnitosti v listových pletivech pšenice a ječmene odebraných ze zemědělských produkčních ploch pšenice a ječmene.The microchip with the mentioned hybridization probes is used in phytosanitary medicine in the diagnosis of the most important pathogens causing leaf spot in wheat and barley, which will enable a targeted choice of effective protection of wheat and barley stands. New hybridization probes for the detection of pathogens causing leaf spot in wheat and barley using the technique of DNA microarrays (DNA microarrays) and the selection of DNA loci that were used for sequencing analysis and preparation of these probes. The DNA microchip with the mentioned hybridization probes will enable the specific detection of pathogens causing leaf spots in the leaf tissues of wheat and barley taken from agricultural production areas of wheat and barley.
PV 2044 - 8 ΗPV 2044 - 8 Η
PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20110874A CZ2011874A3 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Hybridization probes for detection of pathogens, causing wheat and barley leaf blotch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20110874A CZ2011874A3 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Hybridization probes for detection of pathogens, causing wheat and barley leaf blotch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2011874A3 true CZ2011874A3 (en) | 2013-07-03 |
Family
ID=48692916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ20110874A CZ2011874A3 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Hybridization probes for detection of pathogens, causing wheat and barley leaf blotch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ2011874A3 (en) |
-
2011
- 2011-12-22 CZ CZ20110874A patent/CZ2011874A3/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8673595B2 (en) | Sample analysis method and assay kit used therein | |
JP5663491B2 (en) | Target nucleic acid detection method | |
JP2007525998A (en) | Detection of STRP such as fragile X syndrome | |
US10538805B2 (en) | Quantitative multiplexed identification of nucleic acid targets | |
Wang et al. | Detection of genetically modified crops using multiplex asymmetric polymerase chain reaction and asymmetric hyperbranched rolling circle amplification coupled with reverse dot blot | |
Alemu | Real-time PCR and its application in plant disease diagnostics | |
KR20160097193A (en) | Multiplex Probes | |
JP5613160B2 (en) | Method for detecting or analyzing a target sequence in genomic DNA | |
KR101080087B1 (en) | Chip for cell amplification reaction and isothermal amplification device using the same | |
CZ2011874A3 (en) | Hybridization probes for detection of pathogens, causing wheat and barley leaf blotch | |
KR101464247B1 (en) | Single nucleotide polymorphism marker for selecting fusarium wilt-resistant or sensitive cabbage cultivar and uses thereof | |
CZ23401U1 (en) | Microchip for detection of pathogens causing wheat and barley leaf blotch | |
Kumar et al. | Molecular Approach for Detection of Plant pathogen | |
PL238698B1 (en) | Oligonucleotide primers hybridizing within the Cyp51 gene for detecting the wheat fungal pathogen Zymoseptoria tritici causing septoria leaf blotch, and method of its detection | |
KR101510306B1 (en) | Primer sets and probe for detecting Alternaria brassicicola, and leaf spot detction method using the same | |
EP1207209A2 (en) | Methods using arrays for detection of single nucleotide polymorphisms | |
KR101725647B1 (en) | Biomarkers for distinguishing vegitable food materials and uses thereof | |
EP3966346A1 (en) | Combined solution phase and solid phase dna amplification | |
CA3232702A1 (en) | Nucleic acid detection | |
KR101288522B1 (en) | Microsatellite marker for identifying species of red mold pathogen and method for identifying species of red mold pathogen using the marker | |
JP2013153706A (en) | Detection chip for burkholderia glumae and burkholderia plantarii and detection method using the same |