JP2002142771A - ヒト腸内フローラ検出用プローブ又はプライマー - Google Patents
ヒト腸内フローラ検出用プローブ又はプライマーInfo
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Abstract
luster CA75由来のものから選ばれる特定の
塩基配列又は該塩基配列に相補的な配列を有するヒト腸
内に存在するプレボテラ クラスター又はクロストリジ
ウム クラスターに属する未同定菌群検出用プローブ又
はプライマー。 【効果】 本発明のプローブ又はプライマーを使用すれ
ば、菌を培養することなく、迅速、簡便に腸内細菌叢の
解析等を行うことができる。更に、解析の結果から消化
管等の状態が把握できるため、種々疾病等の予防・治療
が容易になる。
Description
の解析、評価に有用なヒト腸内に存在する未同定菌群検
出用プローブ及びプライマー及びこれを用いた当該菌の
検出方法に関する。
バクテリアが存在し、健康者は常時ほぼ一定のバランス
を保っている。これらの細菌は、消化の補助、ビタミン
の合成、外来菌の感染に対する防御的役割等をしている
といわれている。これらの腸内フローラ構成細菌のう
ち、プレボテラ属(Prevotella)やクロストリジウム属
(Clostridium)は、ビフィドバクテリウム属の細菌と
同様にヒト腸内フローラにおける最優勢菌群である。
細菌は嫌気性菌であることから、その多くが未だに培養
困難であり、分離・同定されていない菌種が多い。従っ
て、既に同定されている菌種だけを検出したのでは、腸
内フローラのバランスを正確に把握したとは言えない。
特に前記のプレボテラ属やクロストリジウム属に属する
菌の解析、評価は、前述のようにこれらの菌が腸内の最
優勢菌であり、特に重要な役割をしていることから特に
重要であり、これらに属する未同定菌群を検出する方法
が望まれていた。従って、本発明の目的はヒト腸内フロ
ーラを構成する重要菌のうち未同定菌群を検出できるプ
ローブ、プライマー及びこれを用いた当該菌群の検出法
を提供することにある。
糞便から得られたDNAを用いて16SrDNAクロー
ンライブラリー法によりクローニングしたところ、プレ
ボテラ クラスター、クロストリジウム クラスター
IV、クロストリジウム クラスター XIVに属する未同
定菌由来の配列が得られた。そしてさらに検討したとこ
ろ、これらの菌群に特異的なプローブ及びプライマーが
得られ、それを用いればこれらの未同定菌群が検出でき
ることを見出し、本発明を完成した。
ら選ばれる塩基配列又は該塩基配列に相補的な配列を有
するヒト腸内に存在するプレボテラ クラスターに属す
る未同定菌群検出用プローブを提供するものである。ま
た、本発明は、配列番号8及び9から選ばれる塩基配列
又は該塩基配列に相補的な配列を有するヒト腸内に存在
するプレボテラ クラスターに属する未同定菌群検出用
プライマーを提供するものである。また、本発明は、上
記のプローブ又はプライマーを用いることを特徴とする
ヒト腸内に存在するプレボテラ クラスターに属する未
同定菌群の検出方法を提供するものである。また、本発
明は、配列番号3及び4から選ばれる塩基配列又は該塩
基配列に相補的な配列を有するヒト腸内に存在するクロ
ストリジウム クラスター IVに属する未同定菌群検出
用プローブを提供するものである。また、本発明は、配
列番号10及び11から選ばれる塩基配列又は該塩基配
列に相補的な配列を有するヒト腸内に存在するクロスト
リジウム クラスター IVに属する未同定菌群検出用プ
ライマーを提供するものである。また、本発明は、上記
のプローブ又はプライマーを用いることを特徴とするヒ
ト腸内に存在するクロストリジウム クラスター IVに
属する未同定菌群の検出方法を提供するものである。ま
た、本発明は、配列番号5〜7から選ばれる塩基配列又
は該塩基配列に相補的な配列を有するヒト腸内に存在す
るクロストリジウム クラスター XIVに属する未同定
菌群検出用プローブを提供するものである。また、本発
明は、配列番号12〜14から選ばれる塩基配列又は該
塩基配列に相補的な配列を有するヒト腸内に存在するク
ロストリジウム クラスター XIVに属する未同定菌群
検出用プライマーを提供するものである。さらに、本発
明は、上記のプローブ又はプライマーを用いることを特
徴とするヒト腸内に存在するクロストリジウム クラス
ター XIVに属する未同定菌群の検出方法を提供するも
のである。
は、ヒト糞便から抽出したDNAについて16SrDN
Aクローンライブラリー法を実施し、得られたクローン
DNAの配列を解読し、データベースにより系統解析を
行い、未同定菌群に属する細菌の16SrDNA配列を
解析し、これをさらにデータベースに登録されている近
縁菌種の塩基配列を比較検討して設計することができ
る。
より解析した未同定菌群は、表2〜4に示す如く、プレ
ボテラ クラスターに属するクローンCA75とCB0
3はCA75菌群に分類でき;クロストリジウム クラ
スター IVに属するクローンCB25はCB25菌群に
分類でき;クロストリジウム クラスター XIVに属す
るクローンGA36、CA16及びCB29はGA36
菌群に分類でき;クロストリジウム クラスター XIV
に属するクローン、GA21、CB19、EB06、E
A29及びCA23はGA21菌群に分類できた。これ
らの配列のうち、CA75菌群の配列を配列番号15
に、CB25菌群の配列を配列番号16に、GA36菌
群の配列を配列番号17に、GA21菌群の配列を配列
番号18にそれぞれ示した。これらの配列は、クローン
ライブラリー作成時に検体C、E、Gをそれぞれ用いた
ときの異なった系統プライマーペア(系統A;8F/B
i8と15R、系統B;63MFと1391R)で得ら
れた独立したクローン配列である。また、配列表で示す
クローン配列とそれぞれの菌群内の細菌の配列とは、9
9%以上の相同性を示す。
いる近縁菌種の塩基配列との対比により、既知の菌種に
ない共通配列を設計したところ、表2記載の配列を有す
るプローブ及び表3記載のプライマーが得られた。
ーに属するCA75菌群に特異的であり、当該CA75
菌群の検出用プローブである。配列番号8及び9はプレ
ボテラ クラスターに属するCA75菌群に特異的であ
り、当該CA75菌群の検出用プライマーである。
ラスター IVに属するCB25菌群に特異的であり、当
該CB25菌群の検出用プローブである。配列番号10
及び11はクロストリジウム クラスター IVに属する
CB25菌群に特異的であり、当該CB25菌群の検出
用プライマーである。
ー XIVに属するGA36菌群に特異的であり、当該G
A36菌群検出用プローブである。配列番号6はクロス
トリジウム クラスター XIVに属するGA21菌群及
びGA36菌群に特異的であり、当該GA21菌群及び
GA36菌群検出用プローブである。配列番号7はクロ
ストリジウム クラスター XIVに属するGA21菌群
に特異的であり、当該GA21菌群検出用プローブであ
る。配列番号12及び13はクロストリジウムクラスタ
ー XIVに属するGA36菌群に特異的であり、当該G
A36菌群検出用プライマーである。配列番号12及び
14はクロストリジウム クラスターXIVに属するGA
21菌群に特異的であり、当該GA21菌群検出用プラ
イマーである。
は、上記配列に相補的な配列も使用可能であり、また上
記配列に1〜数個の塩基を付加させた配列でも使用可能
である。
それぞれの未同定菌群のみに特異的であるので、糞便か
ら得たDNAを対象にしてPCR反応やFISH(Fluo
rescence in situ hybridazation)を行うことにより、
これらの未同定菌群をそれぞれ容易に検出できる。
ができる。
のサンプルとする。糞便等の希釈液からDNAを抽出す
る方法としては、定法であるMarmur法、その変法である
酵素法、及びベンジルクロライド法が好ましい。これら
の方法は多少煩雑になるものの、酵素法において、幅広
い菌種から収率よくDNAを抽出できる。また、菌体の
一部をバッファー又は滅菌水に懸濁し、95℃、15分
程度加熱したものを、テンプレートとして、PCRに供
することも可能である。
組み合わせ、増幅反応を行うことにより、特異的なDN
A配列(PCR産物)を得ることができる。通常、PC
R法等にプライマーを使用する際には、2種類のプライ
マーを1組として用いることが好ましい。例えば、配列
番号8及び9に係るプライマーを用いれば、多種類存在
する細菌群のうち、プレボテラ クラスターに属するC
A75菌群のDNAにおいてのみ、両者のプライマー間
で増幅反応が起こり、これを同定することができる。こ
のように2種類のプライマーを組にして用いる場合は、
両者がリーディング鎖とラギング鎖との組み合わせにな
るようにする必要がある。また、PCR反応を行う際、
アニーリングの温度はほぼ一定に設定してあるので、複
数種類のプライマーを同時に検定することも可能であ
る。また、PCRを行う際に、予め鋳型のDNA量を段
階希釈し、検出限界を求め同様の解析を行えば、目的と
する菌群の定量化も可能である。
すれば、バンドの有無と用いたプライマーから菌群を同
定することができる。
れの未同定菌群特異的な配列を有しているため、単独で
もプローブとして使用できる。さらに、本発明のプライ
マー単独もしくは複数と他の公知のユニバーサルプライ
マーやオリゴヌクレオチドとを組み合わせても用いるこ
とができる。
Hを行うには、例えばまず糞便等をホモゲナイズ後、P
BSバッファー等で洗浄後、適当に希釈を行う。その糞
便希釈液を4%ホルマリン溶液で1晩固定する。そのホ
ルマリン固定サンプルをスライドに塗抹し乾燥後、FI
SH用サンプルとした。スライドに固定された糞便サン
プルに蛍光ラベルしたプローブを組み合わせハイブリダ
イゼーションを行うことにより、蛍光顕微鏡下で特異的
なリポソームRNA配列を持つ細菌のみを検出すること
ができる。例えば配列番号1に係るプローブを用いれ
ば、多種類存在する細菌群のうち、プレボテラ クラス
ターに属する未同定菌CA75菌群のリボソームRNA
においてのみハイブリダイゼーションが起こり、これを
同定することができる。また、それを計数することによ
り目的とする菌群の定量化も可能である。
用いれば、ヒト、動物等の腸内等の解析が行える。さら
に、その他の多岐にわたる細菌のプローブ又はプライマ
ーと組み合わせて用いれば、細菌叢の全体像を把握する
ことも可能である。
が、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
に従い、糞便中の菌の系統樹を作製した。 (1)糞便からのDNA抽出:25mgの糞便をPBSバ
ッファーに浮遊・遠心回収を3〜4回繰り返して洗浄
後、DNA抽出バッファー(100mM Tris-HCl, 40mM EDT
A, pH9.0)に懸濁して総量を450μLとし、50μL
の10%SDS、500μLのTE飽和フェノール、3
00mgのガラスビーズ(直径0.1mm)を加え、激しく振
とうし、菌体を破砕した。上清を別のチューブに移し、
フェノール・クロロホルム処理、イソプロパノール沈
殿、70%エタノールでの洗浄を順に行い、風乾して最
後に100μLのTE(10mM Tris-HCl(pH8.0)、1mM ED
TA)に溶解した。 (2)16SrDNA増幅PCR反応:増幅プライマー
の異なる2系統で行った。総量を25μLとし、10mM
Tris−HCl(pH8.3)、50mM KCl、1.5mM
MgCl2、200μM dNTP mixture、0.5
U Taq DNAポリメラーゼ(タカラ社製)、50
ngの鋳型糞便DNA、さらに系列Aとして全生物に共通
なプライマー(表1)8FとBi8をそれぞれ0.2μ
Mずつと15Rを0.4μM、又は、系列Bとして全生
物に共通なプライマー(表1)63MFと1391MR
を0.4μMを含む反応液でDNAサーマルサイクラー
PTC200(MJ Research社)により、94℃20
秒、55℃15秒、72℃180秒を25サイクル、P
CR反応を行った。
応によって得られた増幅産物をTAクローニングキット
(invitorogen社製)を用いて付属のマニュアル通りに
クローニングを行った。すなわちPCR2.1ベクター
にPCR増幅産物を挿入後、大腸菌に導入し形質転換さ
せた。その後、50μg/mLのアンピシリンと40mg/
mLのX−galを含むLB(Luria Bertani)寒天培地
上に塗抹し、形成した青色コロニーをLB液体培地で増
菌後、DNAを抽出してクローンDNAを得た。 (4)クローンDNA配列の系統解析:得られたクロー
ンDNAの配列を解読後、DDBJ等のデータベースよ
り得られた近縁な細菌の16SrDNA塩基配列と系統
解析を行った(図1)。
い未同定菌群に属する細菌の16SrDNA配列(配列
番号15〜18)とDDBJ等のデータベースに登録さ
れている近縁菌種の塩基配列を比較・検討して設計し
た。その結果、配列番号1〜14の塩基配列を有するプ
ローブ(表2)及びプライマー(表3)が得られた。こ
うして設計した塩基配列に従い、DNA合成機を用いて
プローブ又はプライマーを合成した。
特異性を確認した。 (1)プライマーの特異性の確認 (1−1)菌株の純粋培養及びDNA抽出:表4に示
す、7菌属35菌種の腸内細菌を1%グルコース添加の
GAMブロス(ニッスイ社製)を用いて37℃、嫌気的
に一晩培養した。これらの菌体からそれぞれDNAを実
施例1−(1)の方法で抽出した。 (1−2)PCR反応:総量を25μLとし、10mM
Tris−HCl(pH8.3)、50mM KCl、1.5m
M MgCl2、200μM dNTP混合物、0.5U
Taq DNAポリメラーゼ(タカラ社製)、50ng
の鋳型DNA、さらにそれぞれ0.4μMのプライマー
を含む反応液でDNAサーマルサイクラーPTC200
(MJ Research社製)により、94℃20秒、55℃1
5秒、72℃20秒を30サイクルのPCR反応を行っ
た。 (1−3)プライマーの特異性の検討:PCR反応によ
って得られた増幅産物を電気泳動し、バンドの有無によ
りプライマーの各菌種のDNAとの結合能を確認するこ
とで、プライマーの特異性を判定した。すなわち1.5
%アガロース(Molecular Biology Certified Agaros
e;バイオラッド社)でMupid−2(コスモ・バイ
オ社)によりTAEバッファー中で100V、20分電
気泳動し、エチヂウムプロマイド(0.5mg/mL)で染色
後、紫外線ランプ下でバンドを確認した。その結果を表
4に示す。
の(1−2)のPCR反応液に実施例1の(1)の方法
で抽出した健康成人5例の糞便DNAの50ngを鋳型と
してそれぞれの未同定菌群特異的プライマー(表3)を
用いてDNAサーマルサイクラーPTC200(MJ Res
earch社製)により、94℃20秒、55℃15秒、7
2℃20秒を30サイクルのPCR反応を行った。その
結果、全例にこれらの未同定菌の存在が確認された。
e cell hybridization)の使用菌株及びサンプル調製
法:菌株は、表4に示した7菌属35菌種を用いた。こ
れらの菌株を1%グルコース添加GAMブロス(ニッス
イ社製)で37℃10時間培養し、冷PBSにて2回洗
浄後3.7%ホルマリン加PBSに懸濁し、一晩固定し
た。そして、冷PBSにて2回洗浄後50%エタノール
PBSに懸濁し、−20℃にて30分以上置いたものを
サンプルに供した。 (2−2)ホールセル ハイブリダイゼーション及び検
出:ホールセル ハイブリダイゼーションは、エッペン
ドルフチューブ内で固定菌液5μLに未同定菌群特異的
DNAプローブ(表2)450ngを含むハイブリダイゼ
ーション溶液100μL(750mM NaCl, 100mM Tris-HCl
(pH7.8), 5mM EDTA,0.01% BSA, 0.2% Poly-A, 10%
デキストラン硫酸)を加え、40℃で一晩ハイブリダイ
ゼーション反応を行った。その後、45℃の洗浄溶液
(50mM NaCl,4mM Tris-HCl(pH7.8), 0.02mM EDTA)中
で20分間洗浄し、その一部をドットブロッターで0.
4μmのアイソポアメンブレン(ミリポア)上に吸引塗
抹した。最後にこのメンブレンを風乾後、無蛍光のスラ
イドグラス上に置きVECTASHIELD(Vector L
aboratories)にて封入した。また、シグナルの有無の
判定は、蛍光顕微鏡(OLYMPUS BX-FLA)下でシグナルの
有無を観察した。実施した35菌種からは、シグナルが
得られなかった。 (2−3)Fluorescence in situ hybridization(FISH)
法を用いた細菌叢の解析:試料には、健常成人5例の新
鮮大便を用いた。この大便を嫌気条件下で嫌気希釈液を
用いて10倍希釈した。大便希釈液1mLと3mLの4%パ
ラホルムアルデヒド溶液を混合後、4℃で一晩静置し
た。ゼラチンコートスライドグラス(温浴中で完全に溶
解した0.1%ゼラチン水溶液に最終濃度0.01%のKCr(S
O4)212H2Oを添加したものに30分間スライドグラスを浸
し、風乾したもの)の1cm2の枡目上にサンプル10μ
Lを均一に塗抹して風乾した。このスライドグラスを9
6%エタノールで10分間処理し、風乾後サンプル塗抹
上にプローブ500ngを含むハイブリダイゼーション溶
液100μL(750mM NaCl, 100mM Tris-HCl(pH7.8), 5
mMEDTA, 0.01%BSA, 0.2%Poly-A, 10% dextran sulfa
te)を滴下しカバーグラスを載せた後、湿潤下で45℃
にて一晩ハイブリダイゼーションを行った。その後、4
5℃の洗浄溶液(50mM NaCl, 4mM Tris-HCl(pH7.8), 0.
02mM EDTA)中で20分間洗浄し、さらに純水で一回洗
浄した。風乾後、スライドグラス上をVECTASHI
ELD(Vector Laboratories)にて封入した。標的で
ある未同定菌群の検出・計数には、蛍光顕微鏡(OLYMPU
S BX-FLA)とCCDカメラ(FUJIXHC-2500)を用いた。
その結果を表5に示した。
すれば、菌を培養することなく、迅速、簡便に腸内細菌
叢の解析等を行うことができる。さらに、解析の結果か
ら消化管等の状態が把握できるため、種々疾病等の予防
・治療が容易になる。
の系統樹を示す図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 配列番号1及び2から選ばれる塩基配列
又は該塩基配列に相補的な配列を有するヒト腸内に存在
するプレボテラ クラスターに属する未同定菌群検出用
プローブ。 - 【請求項2】 配列番号8及び9から選ばれる塩基配列
又は該塩基配列に相補的な配列を有するヒト腸内に存在
するプレボテラ クラスターに属する未同定菌群検出用
プライマー。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載のプローブ又はプラ
イマーを用いることを特徴とするヒト腸内に存在するプ
レボテラ クラスターに属する未同定菌群の検出方法。 - 【請求項4】 配列番号3及び4から選ばれる塩基配列
又は該塩基配列に相補的な配列を有するヒト腸内に存在
するクロストリジウム クラスター IVに属する未同定
菌群検出用プローブ。 - 【請求項5】 配列番号10及び11から選ばれる塩基
配列又は該塩基配列に相補的な配列を有するヒト腸内に
存在するクロストリジウム クラスター IVに属する未
同定菌群検出用プライマー。 - 【請求項6】 請求項4又は5記載のプローブ又はプラ
イマーを用いることを特徴とするヒト腸内に存在するク
ロストリジウム クラスター IVに属する未同定菌群の
検出方法。 - 【請求項7】 配列番号5〜7から選ばれる塩基配列又
は該塩基配列に相補的な配列を有するヒト腸内に存在す
るクロストリジウム クラスター XIVに属する未同定
菌群検出用プローブ。 - 【請求項8】 配列番号12〜14から選ばれる塩基配
列又は該塩基配列に相補的な配列を有するヒト腸内に存
在するクロストリジウム クラスター XIVに属する未
同定菌群検出用プライマー。 - 【請求項9】 請求項7又は8記載のプローブ又はプラ
イマーを用いることを特徴とするヒト腸内に存在するク
ロストリジウム クラスター XIVに属する未同定菌群
の検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000340874A JP2002142771A (ja) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | ヒト腸内フローラ検出用プローブ又はプライマー |
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JP (1) | JP2002142771A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007020423A (ja) * | 2005-07-12 | 2007-02-01 | Yakult Honsha Co Ltd | 腸内細菌群検出用核酸断片 |
JP2015188359A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 三菱重工業株式会社 | スフィンゴモナス属細菌の検出方法及びそのプライマー、生物処理槽の活性予測方法 |
US11529380B2 (en) | 2016-12-23 | 2022-12-20 | MURDOCH CHILDREN'S RESEARCH INSTITUTE Parkville | Methods and compositions for determining, and for minimizing, the likelihood of development of allergy in infants |
-
2000
- 2000-11-08 JP JP2000340874A patent/JP2002142771A/ja active Pending
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