JP2007236215A - Method for detecting biological sample - Google Patents

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Kiyohiko Igarashi
圭日子 五十嵐
Masahiro Samejima
正浩 鮫島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for simply detecting a specimen, in which it is feared that contain a biological sample in slight amount, in a short time and high sensitivity. <P>SOLUTION: The method for detecting the biological sample comprises (1) a step for non-specifically amplifying a genome DNA in the biological sample contained in the specimen in the presence of DNA polymerase and random hexamer enabling a MDA (Multiple Displacement Amplification) method and (2) a step for carrying out PCR analysis by using the resultant amplified product as a template. The detection method is suitably used for detecting or monitoring a wood-decaying fungus, a sanitary insect pest, a fungus, a stored grain insect pest each contained in a minute amount in housing construction materials, bedding, grains, soil, fruit trees, etc., in high sensitivity. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、検体から生物試料を高感度に検出する方法に関し、より詳細にはゲノムDNAの非特異的増幅とPCR分析とを組み合わせた新規な高感度検出方法に関する。   The present invention relates to a method for detecting a biological sample from a specimen with high sensitivity, and more particularly to a novel high-sensitivity detection method that combines non-specific amplification of genomic DNA and PCR analysis.

人の生活圏には、人や動物、あるいは人の所有する資産に対して有害であるが目に見え難く、また判定し難い生物や生体組織が無数に存在する。それを人に最も近い環境に見ると、家屋内には人のアレルゲンとなるダニやその遺骸・排泄物、あるいはカビの菌糸・胞子が多数付着、堆積している。それらは、人に喘息、鼻炎、眼アレルギー、アトピー性湿疹、刺咬症等のアレルギーを発症させる。病院内や公共施設内には、院内感染や空気感染を引き起こすような細菌や薬剤耐性菌が侵入することがある。木質の中古住宅や神社仏閣のような文化遺産を見ると、そこはシロアリや木材腐朽菌による侵食にさらされている。さらに広い生活圏を見わたすと、圃場等の土壌や農作物には土壌病原菌や作物病害菌が生息し、作物の収穫をおびやかす。ゴルフ場や耕地では、農薬の効かないような農薬耐性菌の増殖や、過度の農薬使用による環境汚染が危惧される。これらの生命体や生体組織が人の検知できる程度に繁殖、蔓延等した場合には、人の健康や所有資産に対して大きな被害を与える。   There are a myriad of living organisms and living tissues that are harmful to humans, animals, or assets owned by humans but difficult to see and difficult to judge. Looking at it in the environment closest to humans, a large number of mites, their remains and excrement, or fungal hyphae and spores are deposited and deposited in the house. They cause allergies such as asthma, rhinitis, ocular allergies, atopic eczema and bites in humans. Bacteria and drug-resistant bacteria that cause nosocomial infections and airborne infections may enter hospitals and public facilities. Looking at cultural heritage such as wooden second-hand houses and shrines and temples, they are subject to erosion by termites and wood-rotting fungi. When a wider living area is found, soil pathogens and crop pests inhabit soils and crops in fields and the like, and the harvest of crops is threatened. In golf courses and arable land, there are concerns about the growth of pesticide-resistant bacteria that do not work with pesticides and environmental pollution caused by excessive use of pesticides. If these living organisms or living tissues propagate or spread to such an extent that humans can detect them, they will cause serious damage to human health and property.

これらの生物試料を早期かつ高感度に検出することが有意義であるが、難しいのが現状である。それを、木材腐朽菌を例にとって詳しく説明すると、木材腐朽菌は、木質構造物の強度劣化を起こし、地震による木質住宅の破損や倒壊の大きな原因の一つとされている有害菌である。木材腐朽菌は担子菌の一種であり、木材中のセルロース、ヘミセルロースを分解してリグニンを残す褐色腐朽菌と、木材中の全ての成分を分解する白色腐朽菌とに大別される。子嚢菌のように木材の表面を黒化する表面汚染菌も知られている。それらの侵食力は、白色・褐色腐朽菌が木を駆逐するほど大きく、一方、表面汚染菌が表層程度の軽微であるという差異がある。   Although it is meaningful to detect these biological samples early and with high sensitivity, the current situation is difficult. This will be explained in detail by taking an example of wood-rotting fungi. Wood-destroying fungi are harmful bacteria that cause deterioration of the strength of wooden structures and are one of the major causes of damage and collapse of wooden houses due to earthquakes. Wood decay fungi are a kind of basidiomycete, and are roughly classified into brown decay fungi that decompose cellulose and hemicellulose in wood and leave lignin, and white decay fungi that degrade all components in wood. Surface-contaminating bacteria that blacken the surface of wood, such as ascomycetes, are also known. Their erosive power is so great that white and brown rot fungi destroy trees, while the surface pollutants are as slight as the surface layer.

木材腐朽菌の住環境における動態を長期にわたってモニタリングしていくことは、木質住宅等の維持管理のために重要である。特に、木材に対する影響の大きい白色・褐色腐朽菌を腐朽初期に検出することや、被害の軽微な表面汚染菌と区別することは、適切な木材腐朽対策を講じる上で意義深い。   Monitoring the behavior of wood-rotting fungi in the living environment over a long period is important for the maintenance of wooden houses. In particular, it is significant to detect white / brown rot fungi, which have a large impact on wood, at the beginning of decay, and to distinguish them from surface-contaminated fungi that cause minor damage, in taking appropriate measures against wood decay.

褐色腐朽菌は、多湿、風通しや陽あたりの悪い場所を好んで生育し、白色腐朽菌は、褐色腐朽菌よりも寒さや直射日光に強く乾湿のくりかえしが激しい所や寒暖差の大きな場所で生育し、表面汚染菌は通常のカビの繁殖条件で生育するといったように、繁殖条件がそれぞれ異なるものの、腐朽初期にそれらを形態学的に判別することは、非常に困難といえる。   Brown rot fungus prefers to be moist, well ventilated and badly exposed to the sun, while white rot fungus grows in cold and direct sunlight more intensely and repeatedly in dry and wet places than in brown rot fungus However, it can be said that it is very difficult to distinguish them morphologically in the early stage of decay, although the surface-contaminating bacteria have different propagation conditions such as growth under normal mold growth conditions.

従来は、腐朽材から採取した菌を木に植え継いで、何週間もかけてキノコ(子実体)やカビまで成長させ、その形態的特徴をもって腐朽菌を判定していた。これでは、時間と手間がかかりすぎる。別法として、採取した菌をシャーレ内培地で培養し、培養した菌を顕微鏡下で観察して、その菌学的特徴から腐朽菌を同定する方法がとられている。しかし、培養は操作が煩雑であり、外菌を培養してしまう危険性がある上、菌種を菌学的形態から判定することは専門家でも難しい。   In the past, fungi collected from rotting wood were planted on trees and grown over many weeks to mushrooms and fungi, and the rotting fungi were judged by their morphological characteristics. This takes too much time and effort. As another method, a method is employed in which the collected bacteria are cultured in a petri dish medium, the cultured bacteria are observed under a microscope, and the decaying bacteria are identified from their bacteriological characteristics. However, culturing is complicated and there is a risk of culturing exogenous bacteria, and it is difficult even for an expert to determine the bacterial species from the mycological form.

最近、腐朽菌の検出と同定を目的として、分子生物学的手法を利用する方法が提案されている(木材保存Vol.30(2004)No.5 p192-203社団法人日本木材保存協会編、非特許文献1)。その手法として最も汎用されているものの一つは、一部のDNA領域を短時間かつ簡便に大量に増幅することが可能なPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)法である。ここで大量に増幅された特定のDNA領域をさらに遺伝子解析にかけて、腐朽菌を同定する。   Recently, a method using molecular biological techniques has been proposed for the detection and identification of decaying fungi (Wood Preservation Vol.30 (2004) No.5 p192-203, edited by Japan Wood Conservation Association, Patent Document 1). One of the most widely used techniques is the PCR (polymerase chain reaction) method, which can amplify a part of a DNA region in a short time and easily in large quantities. Here, a specific DNA region amplified in large quantities is further subjected to genetic analysis to identify decaying fungi.

PCR法は、一般に少量の鋳型DNAから特定のDNA領域を大量に増幅する方法として汎用されている。それでも、実効的なPCR反応を行うには、比較的多量(例えばDNA量で20〜50ng、あるいは胞子数でいうと1×102〜5個分)のサンプルを必要とする。これでは、菌量の少ない腐朽初期の段階の判定が困難である。一方、多量の菌を採取するために検体を大量に確保することは、建築物等を大きく損傷させ、現実的でない。 The PCR method is generally used as a method for amplifying a specific DNA region in a large amount from a small amount of template DNA. Nevertheless, in order to perform an effective PCR reaction, a relatively large amount of sample (for example, 20 to 50 ng in terms of DNA amount, or 1 × 10 2 to 5 in terms of the number of spores) is required. This makes it difficult to determine the initial stage of decay with a low amount of bacteria. On the other hand, securing a large amount of specimens for collecting a large amount of bacteria greatly damages buildings and the like, and is not practical.

そこで、PCR法の前処理として、通常、検体中の生体組織を培養し、さらにDNAを抽出することが一般に行われている。しかし、培養には、2週間以上の期間、手間、費用がかかり、また、未知の外菌を増やす危険性を伴う。   Therefore, as a pretreatment for the PCR method, generally, a living tissue in a specimen is cultured and DNA is further extracted. However, culturing is time-consuming and expensive for a period of two weeks or more, and involves the risk of increasing unknown ectobacterium.

DNAを多量に含む培養物や多量のDNAを取得できたとしても、真菌等の固い細胞壁からDNAを抽出するには、培養物を凍結後、乳鉢等ですりつぶし、界面活性剤、有機溶媒等に懸濁させ、抽出を繰り返す工程を経る必要があり、時間と手間がかかる。   To extract DNA from hard cell walls such as fungi even if a large amount of culture or DNA can be obtained, freeze the culture and then grind it in a mortar, etc., in a surfactant, organic solvent, etc. It is necessary to go through a process of suspending and repeating the extraction, which takes time and labor.

さらに、検体に含まれる生物試料をすべて、培養により増幅することは困難であり、したがって、培養による分析結果が実際の腐朽状態を反映していないという問題もある。   Furthermore, it is difficult to amplify all the biological samples contained in the specimen by culturing. Therefore, there is a problem that the analysis result by culturing does not reflect the actual decayed state.

北海道林産試験場報17巻2号(2003年3月)pp6-11(非特許文献2)には、ナミダタケを腐朽させた腐朽木材(トドマツ)から腐朽菌の鋳型DNAの抽出するに際し、プロテナーゼKを用いた比較的迅速かつ簡易な手法を採用し、そのDNA抽出物に含有されるrDNAのITS領域をPCR分析することによって、腐朽菌を同定したことが記載されている。しかし、この方法は、腐朽初期等の木材に微量に含まれる菌のモニタリング法としては課題が残っている。   Hokkaido Forestry Experiment Station Report Vol. 17 No. 2 (March 2003) pp6-11 (Non-patent Document 2) contains proteinase K when extracting template DNA of decaying fungi from decayed wood (Todomatsu) that has decayed It is described that the decaying bacteria were identified by adopting the relatively quick and simple technique used and performing PCR analysis of the ITS region of rDNA contained in the DNA extract. However, this method still has a problem as a method for monitoring bacteria contained in trace amounts in wood at the early stage of decay.

腐朽菌で述べたような検体中に微量に含む生物試料を短時間、簡易かつ高感度に検出したいという課題は、腐朽菌に限らず、人に有害な貯穀害虫、衛生害虫、農薬耐性菌等の検出においても同様に当てはまる。したがって、現在でも、これらの生物試料を微量に含むことが懸念される検体を、短時間で簡易かつ高感度に検出する手法が求められている。
木材保存Vol.30(2004)No.5 p192-203 北海道林産試験場報17巻2号(2003年3月)pp6-11の第5図
The challenges of detecting biological samples contained in trace amounts in specimens as described in rot fungi in a short time, simply and with high sensitivity are not limited to rot fungi. The same applies to the detection of. Therefore, even now, there is a need for a method that can easily and highly sensitively detect a specimen that is likely to contain a trace amount of these biological samples in a short time.
Wood Preservation Vol.30 (2004) No.5 p192-203 Hokkaido Forest Products Laboratory Report Vol.17 No.2 (March 2003) pp6-11 Figure 5

本発明者等は、上記課題を鋭意検討した結果、DNA非特異的増幅と特異的PCRとからなる2段階増幅によれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、(1)検体中に含まれる生物試料中のゲノムDNAを、MDA(Multiple Displacement Amplification)法の可能なDNAポリメラーゼおよびランダムヘキサマーの存在下で非特異的増幅させる工程、および(2)得られた増幅産物を鋳型としてPCR分析を行う工程からなる、生物試料の検出方法を提供するものである。本発明の方法は、DNA非特異的増幅を積極的に用いる点で、そして検体から生物試料を培養することなくPCR分析にかける点で、従来の方法と明確に相違する。   As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by two-step amplification comprising DNA non-specific amplification and specific PCR, and have completed the present invention. Specifically, the present invention includes (1) a step of non-specifically amplifying genomic DNA in a biological sample contained in a specimen in the presence of a DNA polymerase capable of MDA (Multiple Displacement Amplification) method and a random hexamer, and (2) The present invention provides a method for detecting a biological sample, comprising a step of performing PCR analysis using the obtained amplification product as a template. The method of the present invention is clearly different from the conventional method in that DNA non-specific amplification is actively used and PCR analysis is performed without culturing a biological sample from a specimen.

なお、本明細書において、「生物試料」とは、肉眼では視認困難であるか、あるいは形態学的に判定できないような微小な生体またはその遺骸の全体または一部の組織を総称する意味で使用する。生物試料には、例えば細菌、菌とその胞子、卵胞子、菌糸、子実体、微小動物とその卵、幼虫、抜け殻や排泄物を含む。微小動物の成虫がゴキブリ、シロアリのように視認できても、その卵や幼虫のように視認し難いもの、あるいはその遺骸や破片のように判定し難いものは、本発明にいう生物試料に含まれる。同様に、成長した子実体(キノコ)が形態学的に明確であっても、その菌糸や胞子のように判定が困難なものは、本発明にいう生物試料に含まれる。   In this specification, the term “biological sample” is used to collectively refer to a minute living body or the whole or a part of a tissue that is difficult to visually recognize or cannot be morphologically determined. To do. Biological samples include, for example, bacteria, fungi and their spores, follicular spores, mycelia, fruiting bodies, micro animals and their eggs, larvae, shells and excreta. Biological samples referred to in the present invention include adults that can be visually recognized as minute animals such as cockroaches and termites, but that are difficult to determine such as eggs and larvae, or those that are difficult to determine such as remains and fragments. It is. Similarly, even if the grown fruit bodies (mushrooms) are morphologically clear, those that are difficult to determine, such as mycelia and spores, are included in the biological sample referred to in the present invention.

検体には、生物試料がさまざまな態様で含有されている。例えば、検体が固体であれば含有、付着、侵入、侵食等の状態で、液体および気体であれば、沈積、浮遊等の状態で存在している。   The specimen contains a biological sample in various forms. For example, if the specimen is solid, it exists in a state of inclusion, adhesion, invasion, erosion, and the like, and if it is a liquid and gas, it exists in a state of deposition, suspension, or the like.

本発明の方法は、(1)非特異的増幅工程において、検体に含まれる生物試料のDNA量が1.0〜10 ngになるように検体量を調整した後、該生物試料のDNA量を1.0〜10μgへ増幅させることが好ましい。   In the method of the present invention, (1) in the non-specific amplification step, after adjusting the amount of the sample so that the amount of DNA of the biological sample contained in the sample becomes 1.0 to 10 ng, the amount of DNA of the biological sample is changed to 1.0 to Amplification to 10 μg is preferred.

本発明の方法は、(2)PCR分析工程において、PCRによるITS領域の増幅、エタノール沈殿、ライゲーション、トランスフォーメーション、コロニーPCR、ミニプレップおよびDNAシークエンスを用いることが好ましい。   In the method of the present invention, (2) PCR analysis step preferably uses ITS region amplification by PCR, ethanol precipitation, ligation, transformation, colony PCR, miniprep, and DNA sequence.

本発明の方法は、(2)PCR分析工程においてPCR−RFLP法を用いることが好ましい。   In the method of the present invention, it is preferable to use the PCR-RFLP method in the (2) PCR analysis step.

本発明の方法では、前記生物試料が、木材腐朽菌、衛生害虫、細菌、真菌、貯穀害虫、農薬耐性菌、作物病害菌、土壌病原菌、拮抗微生物の少なくとも一種に由来することが好ましい。   In the method of the present invention, the biological sample is preferably derived from at least one of wood decay fungi, sanitary pests, bacteria, fungi, stored grain pests, pesticide resistant fungi, crop pests, soil pathogens, and antagonistic microorganisms.

前記検体は、樹木、木材、住宅建材、木工製品、衣類、装寝具、殻類、加工食物、土壌、果樹、農作物、植物、海洋、河川、湖沼、プール、浴場、室内空気のいずれかであることが好ましい。   The specimen is any of tree, wood, residential building material, woodwork product, clothing, bedding, shellfish, processed food, soil, fruit tree, crop, plant, ocean, river, lake, pool, bathhouse, indoor air It is preferable.

本発明の方法は、樹木、木材、住宅建材または木工製品を侵食する木材腐朽菌を判定することによって、これらの腐朽診断や耐用年数の予測を行うのに有用である。   The method of the present invention is useful for diagnosis of decay and prediction of useful life by determining wood decay fungi that erode trees, wood, residential building materials or woodwork products.

本発明の方法は、衣類または装寝具に付着する衛生害虫および/または真菌を判定することによって、人体のアレルゲンの検出または殺虫剤・殺菌剤の選択に使用するのに有用である。   The method of the present invention is useful for use in detecting human allergens or selecting insecticides / bactericides by determining sanitary pests and / or fungi adhering to clothing or bedding.

本発明の方法は、殻類または乾燥加工食物内に夾雑される貯穀害虫を判定することによって、貯蔵管理を行うのに有用である。   The method of the present invention is useful for performing storage management by determining stored pests contaminated in shellfish or dry processed food.

本発明の方法は、土壌、果樹、農作物または植物に混入または付着される農薬耐性菌、作物病害菌および/または土壌病原菌を判定することによって、これらに対する農薬管理を行うのに有用である。   The method of the present invention is useful for pesticide management of these by determining pesticide-resistant bacteria, crop diseases and / or soil pathogens that are mixed or attached to soil, fruit trees, crops or plants.

本発明は、検体中に含まれる生物試料のゲノムDNAを、MDA法の可能なDNAポリメラーゼおよびランダムヘキサマーの存在下で非特異的増幅させるための試薬、および得られた増幅産物を鋳型とするPCR反応を行うための試薬を含む、検体から生物試料の高感度に検出するためのキットもまた提供する。   The present invention uses a reagent for non-specific amplification of genomic DNA of a biological sample contained in a specimen in the presence of a DNA polymerase capable of MDA method and a random hexamer, and the obtained amplification product as a template. A kit for sensitive detection of a biological sample from an analyte is also provided, which includes reagents for performing a PCR reaction.

本発明の検出方法は、従来行われていた生物試料の培養工程に代えて(1)検体中のゲノムDNAの非特異的増幅工程を採用するとともに、DNAを抽出する工程を省略するという特徴を有する。この特徴は、従来培養の困難であった生物や死骸など培養できないものをはじめとしてあらゆる生物試料のDNAを増幅させることを可能にする。   The detection method of the present invention is characterized in that (1) a non-specific amplification step of genomic DNA in a specimen is employed instead of a conventional biological sample culturing step and the step of extracting DNA is omitted. Have. This feature makes it possible to amplify the DNA of all biological samples including those that cannot be cultivated, such as organisms and carcasses that have been difficult to culture.

本発明の方法は、培養と抽出を行わないことから、従来方法に比べて簡易な操作で短時間に生体組織の検出が可能にする。具体的には、従来、2週間以上要していた培養、抽出作業が、約4〜11時間の非特異的DNA増幅にとってかわる。その結果、検出に要する総時間は、3日以内に短縮される。   Since the method of the present invention does not perform culturing and extraction, it enables detection of a living tissue in a short time with a simple operation compared to the conventional method. Specifically, the culture and extraction operations that conventionally required two weeks or more are replaced with nonspecific DNA amplification of about 4 to 11 hours. As a result, the total time required for detection is shortened within 3 days.

本発明の検出方法は、(1)非特異的増幅工程において生物試料のDNA量を1.0〜10ngから1.0〜10μgへ増幅させることが可能である。生物試料のDNA量を胞子でいうと、1〜5個程度の胞子数という極微量でも、非特異的増幅の出発量とすることができる。これは、木材の腐朽初期のように極微量の試料しか採取できない場合や、文化遺産のように検体を傷つけたくない場合に極めて有効である。   The detection method of the present invention can (1) amplify the DNA amount of a biological sample from 1.0 to 10 ng to 1.0 to 10 μg in a non-specific amplification step. When the amount of DNA in a biological sample is referred to as spores, even a trace amount of about 1 to 5 spores can be used as a starting amount for non-specific amplification. This is extremely effective when only a very small amount of sample can be collected as in the early stage of decay of wood or when it is not desired to damage the specimen as in cultural heritage.

非特異的増幅にかけるDNA出発量の調整は、採取した検体がPCR分析可能な量のDNAを有する検体(例えば腐朽しきった木材)においても有効である。検体中にはヤニのようなPCR阻害成分が多量に含まれているので、そのままPCR分析にかけると、反応が効率よく行われない。本発明の方法によって、生物試料のDNA量が1.0〜10ngになるように検体量を調整し、そこから非特異的増幅を行わせると、核酸部分のみが増幅され、PCR阻害成分は増幅されないので、いわゆるSN比が100〜10,000倍改善される。すなわち、(1)非特異的増幅工程は検体中の生物試料の精製の役割も担っており、(2)PCR分析工程の精度向上をもたらす。本発明の検出方法は、検体中の生物試料のDNA量の多少に関わらず、すべての検体に適用でき、かつ本発明特有の効果を奏する。   The adjustment of the DNA starting amount to be subjected to non-specific amplification is also effective for a sample (for example, decayed wood) whose collected sample has an amount of DNA that can be subjected to PCR analysis. Since the sample contains a large amount of PCR-inhibiting components such as spears, the reaction will not be carried out efficiently if subjected to PCR analysis as it is. By adjusting the amount of the sample so that the amount of DNA in the biological sample becomes 1.0 to 10 ng by the method of the present invention and performing non-specific amplification therefrom, only the nucleic acid portion is amplified, and the PCR-inhibiting component is not amplified. The so-called SN ratio is improved by 100 to 10,000 times. That is, (1) the non-specific amplification step also plays a role of purifying the biological sample in the specimen, and (2) improves the accuracy of the PCR analysis step. The detection method of the present invention can be applied to all specimens regardless of the amount of DNA of the biological sample in the specimen, and exhibits effects unique to the present invention.

本発明の方法は、(2)PCR分析工程において、PCRによるITS領域の増幅、エタノール沈殿、ライゲーション、トランスフォーメーション、コロニーPCR、ミニプレップおよびDNAシークエンスを採用することによって、ゲノムの増幅とPCR分析を含む総処理時間が、従来方法の2週間以上から3日以内へ短縮される。   In the method of the present invention, (2) in the PCR analysis step, amplification of the ITS region by PCR, ethanol precipitation, ligation, transformation, colony PCR, miniprep, and DNA sequencing are employed to perform genome amplification and PCR analysis. The total processing time is reduced from 2 weeks or more of the conventional method to 3 days or less.

本発明の方法は、(2)PCR分析工程において、PCR−RFLP分析を採用することで、判定時間のさらなる短縮(例えば8時間)も可能である。   The method of the present invention can further reduce the determination time (for example, 8 hours) by employing PCR-RFLP analysis in the (2) PCR analysis step.

本発明の方法によれば、従来の方法では検出が容易ではなかった生物試料、特に木材腐朽菌、衛生害虫、細菌、真菌、貯穀害虫、農薬耐性菌、作物病害菌、土壌病原菌、拮抗微生物の少なくとも一種に由来する生物試料を、樹木、木材、住宅建材、木工製品、衣類、装寝具、殻類、加工食物、土壌、果樹、農作物、植物、海洋、河川、湖沼、プール、浴場、室内空気等の検体から簡易かつ短時間、高感度に検出することができる。   According to the method of the present invention, biological samples that were not easily detected by conventional methods, in particular, wood decay fungi, sanitary pests, bacteria, fungi, stored grain pests, pesticide-resistant fungi, crop pests, soil pathogens, antagonistic microorganisms Biological samples derived from at least one species such as trees, wood, residential building materials, woodwork products, clothing, bedding, shellfish, processed food, soil, fruit trees, crops, plants, oceans, rivers, lakes, pools, baths, indoor air Can be detected with high sensitivity from a sample such as

本発明の検出方法は、さまざまな用途に応用することできる。それは樹木、木材、住宅建材または木工製品からなる検体を侵食する木材腐朽菌を判定し、該樹木、木材、住宅建材または木工製品の腐朽診断や耐用年数の予測を行うのに用いる、衣類または装寝具からなる検体に付着する衛生害虫および/または真菌を判定し、人や動物のアレルゲンの検出または殺虫剤・殺菌剤の選択に用いる、殻類または乾燥加工食物からなる検体に夾雑される貯穀害虫を判定し、該殻類または乾燥加工食物の貯蔵管理を行うのに用いる、土壌、果樹、農作物または植物からなる検体に混入または付着される農薬耐性菌、作物病害菌および/または土壌病原菌を判定し、該土壌、果樹、農作物または植物の農薬管理を行うのに用いるといったように、産業上の利用性が非常に高い。   The detection method of the present invention can be applied to various applications. It is used to determine wood decay fungi that erode specimens consisting of trees, timber, residential building materials or woodwork products, and to use clothing or equipment used to diagnose decay or predict the service life of the trees, wood, housing materials or woodwork products. Stored pests contaminated with samples of shellfish or dried processed food, used to determine sanitary pests and / or fungi adhering to samples made of bedding, and to detect allergens in humans and animals or to select pesticides and fungicides And determine pesticide-resistant bacteria, crop pests and / or soil pathogens that are mixed in or attached to specimens made of soil, fruit trees, crops or plants used to store and manage the shellfish or dry processed food In addition, the industrial applicability is very high, such as use for pesticide management of the soil, fruit trees, agricultural crops or plants.

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を用いて説明する。本発明の方法は、図1に示すように、(1)検体中のゲノムDNAの非特異的増幅工程、および(2)増幅産物をPCR分析する工程とからなる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, the method of the present invention comprises (1) a non-specific amplification step of genomic DNA in a specimen, and (2) a PCR analysis of the amplification product.

(1)非特異的増幅工程
まず、本発明の検出方法が扱うのが好ましい生物試料と検体を説明する。生物試料では、特に木材腐朽菌、衛生害虫、ゴルフ場害虫、病原性細菌、人や動物にとって有害な真菌、農薬耐性菌、作物病害菌および土壌病原菌、拮抗微生物等が好適である。その具体例を以下に列挙する。
(1) Non-specific amplification step First, biological samples and specimens that are preferably handled by the detection method of the present invention will be described. Among biological samples, wood-destroying fungi, sanitary pests, golf field pests, pathogenic bacteria, fungi harmful to humans and animals, pesticide-resistant fungi, crop pests and soil pathogens, antagonistic microorganisms and the like are suitable. Specific examples are listed below.

前記木材腐朽菌の具体例には、イチョウダケ、イドダケ、オオウズラダケ、キカイガラタケ、ナミダタケ、マツオオジ(以上、褐色腐朽菌)、カイガラダケ、カワラダケ、スエヒロタケ、ヒイロタケ、ホシゲタケ(以上、白色腐朽菌)、ケトミウム、トリコデルマのような子嚢菌(一般に表面汚染菌に類別される)が挙げられる。   Specific examples of the wood-rotting fungi include Ginkgo biloba, Idodake, Ozuradake, Kikaigaratake, Namitake, Matsuooji (above, brown rot fungus), Kaidatake, Kawaratake, Suhirotake, Hiirotake, Hoshigetake (above, white rot fungus), Ketomi Ascomycetes (generally classified as surface-contaminating bacteria).

前記衛生害虫の具体例には、チリダニ、ケナガコナダニ、ツメダニ、イエダニ(以上、ダニ類)、アカイエカ、コカダアカイエカ、シナハマダラカ、トウゴウヤブカ、ヒトスジシマカ(以上、カ類)、イシバエ、ヒメイエバエ、センチニクバエ、オオクロバエ、ノミバエ(以上、ハエ類)、ヒトノミ、ネコノミ、イヌノミ、ケオフスネズミノミ、ヨーロッパネズミノミ、ヤマトネズミノミ、メクラネズミノミ(以上、ノミ類)、コロモジラミ、アタマジラミ、ケジラミ、トコジラミ(以上、シラミ類)、チャバネゴキブリ、クロゴキブリ、ワモンゴキブリ、ヤマトゴキブリ、トビイロゴキブリ(以上、ゴキブリ類)、ヤマトシロアリ、イエシロアリ、アメリカカンザイシロアリ、タカサゴシロアリ、ニトベシロアリ、タイワンシロアリ、ダイコクシロアリ、カタンシロアリ、サツマシロアリ、ナカジマシロアリ、コダマシロアリ、クシモトシロアリ、コウシュンシロアリ、オオシロアリ、アマミシロアリ、キアシシロアリ(以上、シロアリ類)、ヒタラキクイムシ、ナガシンクイムシ、シバンムシ、カミキリムシ、オサゾウムシ、ゾウムシおよびチビナガヒラタムシが挙げられる。   Specific examples of the sanitary pests include dust mites, staghorn mites, mites, house dust mites (more than mites), oyster mites, mosquito mosquitoes, mosquito mosquitoes, mushrooms, mosquito mosquitoes (more than mosquitoes), mosquito flies, mosquito flies, large flies, large flies, Fleas (and above, flies), human fleas, cat fleas, dog fleas, European mouse minamis, European rat minnows, mountain rat minamis (meat rats) (my fleas), body lice, head lice, white lice, bed bugs (and above, lices) ), German cockroach, Black cockroach, American cockroach, Japanese cockroach (Over, cockroach), Japanese termite, Japanese termite, American termite, Japanese termite, Japanese termite, Thai termite, die Termites, Caterpillars, Saturn Termites, Long-tailed Termites, Kodama Termites, Kushimoto Termites, Crested Termites, Termites, Amphic Termites, Termites And tiger beetle.

前記ゴルフ場害虫の具体例には、ヒラタアオコガネ、ウスチャコガネ、コイチャコガネ、チビサクラコガネ、セマダラコガネ、マメコガネ、ヒメコガネ、オオサカスジコガネ、シバオサゾウムシ、シバツトガ、スジキリヨトウ、タマナヤガおよびミミズが挙げられる。   Specific examples of the golf field pests include hirataookogane, uschakogane, koichakogane, chibi-sakuragane, sedaragagane, beangane, himekogane, osakasakokogane, shibao weevil, shibata toga, tsujikiriyoto, and tadpole mushroom.

病原性細菌の具体例には、サルモネラ属菌、病原性大腸菌、腸管出血性大腸菌、レジオネラ菌、耐性黄色ブドウ球菌、セレウス菌、ボツリヌス菌、ウエルシュ菌、エロモナス菌、バシラス・セレウス菌、カンピロバクター菌、腸炎ビブリオ菌、チフス菌、パラチフス菌、赤痢菌およびコレラ菌が挙げられる。   Specific examples of pathogenic bacteria include Salmonella, pathogenic Escherichia coli, enterohemorrhagic Escherichia coli, Legionella, resistant Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Bacillus cereus, Bacillus cereus, Campylobacter, Examples include Vibrio parahaemolyticus, Salmonella typhi, Salmonella paratyphi, Shigella and Cholera.

前記人や動物にとって有害な真菌の具体例には、ススカビ、ツチアオカビ、クモノスカビ、ケカビ、サファエロスペルマ、ペニシリウム、フザリウム、ユーロチウム、ヒトプラズマー、イミディス、コクシオイデス、ネオフォルマンス、クリプトコッカス、フュミガタス、アスペルギルス、カンジダ、アルビカンス、ルブラム、メンタグルフィテス、トリコフィートン、ビオラセウム、ツキヨタケ、カキシメジ、クサウラベニタケ、ニガクリタケ、ドクツルタケおよびシロタマゴテングタケが挙げられる。   Specific examples of fungi that are harmful to humans and animals include Suscabi, Tuciamobi, Kumonosukabi, Kekabi, Saphaerosperma, Penicillium, Fusarium, Eurotium, Humanplasma, Imidis, Cocciosides, Neoformans, Cryptococcus, Fumigatus, Aspergillus, Candida, Examples include albicans, rubrum, mentagul phytes, trichofteon, violaceum, tsukiyotake, kakimeji, kusaurabenita, garlic, sardine and white agaric.

貯穀害虫の具体例には、イッテンクガ、オオメノコギリヒラタムシ、ガイマイゴミムシダマシ、ガイマイツヅリガ、ガイマイデキオスイ、カクムネヒラタムシ、カシノシマメイガ、カシミールコクヌストモドキ、クロゴミムシダマシ、コクゾウムシ、コクヌスト、コクヌストモドキ、ココクゾウムシ、コナナガシンクイムシ、コメノケシキスイ、コメノゴミムシダマシ、コメノシマメイガ、ジンサンシバンムシ、スジコナマダラメイガ、スジマダラメイガ、タバコシバンムシ、チビタケナガシンクイムシ、ノコギリヒラタムシ、ノシメマダラメイガ、バクガ、ヒメゴミムシダマシ、ヒラタコクヌストモドキ、フタオビツヤゴミムシダマシ、ホソチビコクヌスト、アカイロマメゾウムシ、アズキゾウムシ、インゲンマメゾウムシ、オビヒメカウトブシムシ、ガイマイツヅリガ、ガイマイデオキスイ、カシノシマメイガ、コクゾウムシ、ココクゾウムシ、ジンサンシバンムシ、スジマダラメイガ、タバコシバンムシ、チャマダラメイガ、ノシメマダラメイガ、ハラジロカツオブシムシ、ヒメカツオブシムシ、ヒメマルカツオブシムシ、オビヒメカワトブシムシ、コクヌスト、ジンサンシバンムシ、タバコシバンムシ、チビタケナガシンクイムシチャマダラメイガ、ニセセマルヒョウホンムシ、ハラジロカツオブシムシ、ヒメカツオブシムシ、ヒメマルカツオブシムシおよびワタミヒゲナガゾウムシが挙げられる。   Specific examples of stored-grain pests include: Ittenkuga, Omeno-Kirihira-Tameshi, Guyi-myme-nosed beetle, Guymite moth Riga, Guymyde-kiosui, Kakumunehira-mushi, Kashino-no-Mameiga, Kashmir Kokunustomodoki, Kuromome-shidamashi, Kokuzoumushi Bark beetle, Pterocarpus longiflora, Rice-bellied beetle, Rice-nosed beetle, Rice-nosed-eye moth, Ginseng-bamboo, Sujiko-no-sama-mae-gai, Suda-no-madagai, Tobacco beetle, Citrus terrestris, B. elegans Beetle, stag beetle, scotch beetle, cabbage weevil, beetle weevil, bean weevil, lobster beetle Bushimushi, scallop moth Riga, scallop moth, oak weevil, scotch weevil, sorghum weevil, ginseng weevil, scallop moth, tobacco scallop, chamadara moth, scallop moth, harajiro katsushi sushi, sword worm Examples include worms, cocknuts, cinna beetles, cigarette beetles, cigarette beetle moth chamadarameiga, narcissus leopard hornworm, yellow-bellied beetle, long-horned beetle, long-horned beetle, and weevil weevil.

農薬耐性菌、作物病害菌および土壌病原菌の具体例には、灰色カビ病菌、赤カビ病菌、宿根カスミソウ黒班病菌、モヤシ黒すみ病菌、イネいもち病菌、葉枯れ炭疽病菌、シクラメン炭疽病菌、黒点根腐病菌、イチゴ根腐病菌、トマト根腐萎ちょう病菌、ゴボウ萎ちょう病菌、ダイズ萎ちょう病菌、花ショウブ萎ちょう病菌、ユリ萎ちょう病菌、トマト萎ちょう病菌、トマト半身萎ちょう病菌、ナス半身萎ちょう病菌、シクラメン萎ちょう病菌、ストック萎ちょう病菌、ホウレンソウ萎ちょう病菌、トマト青枯病菌、イチゴ萎黄病菌、ダイコン萎黄病菌、キュウリつる割病菌、ユウガオつる割病菌、スイカつる割病菌、ニンニク乾腐病菌、タマネギ乾腐病菌、ラッキョウ乾腐病菌、ニラ乾腐病菌、コンニャク乾腐病菌、ユリ乾腐病菌、ニラ白絹病菌、ダイズ白絹病菌、シャコバサボテン腐敗病菌、クジャクバサボテン腐敗病菌、シンビジウム腐敗病菌、デンドロビウム腐敗病菌、イネばか苗病菌、菌核病菌、フザリウム菌、リゾクトニア菌、フィトフラ菌およびピシウム菌が挙げられる。   Specific examples of pesticide-resistant bacteria, crop diseases and soil pathogens include gray mold, red mold, periwinkle black spot fungus, green coconut black spot fungus, rice blast fungus, leaf blight anthracnose fungus, cyclamen anthracnose fungus, black spot root Rot fungus, Strawberry root rot fungus, Tomato root rot fungus, Burdock wilt fungus, Soybean wilt fungus, Flower ginger wilt fungus, Lily wilt fungus, Tomato wilt fungus, Tomato half wilt fungus, Eggplant half wilt fungus Fungus, cyclamen wilt fungus, stock wilt fungus, spinach wilt fungus, tomato bacterial wilt fungus, strawberry wilt fungus, radish wilt fungus, cucumber vine split fungus, yugao vine split fungus, watermelon vine split fungus, garlic dry rot fungus , Onion dry rot fungus, rakkyo dry rot fungus, leek dry rot fungus, konjac dry rot fungus, lily dry rot fungus, leek white silk Bacteria, soybean white silk fungus, Schlumbergera Rot, peacock bar cactus Rot, Cymbidium Rot, Dendrobium Rot, Gibberella fujikuroi, Sclerotinia sclerotiorum, Fusarium, Rhizoctonia fungi include Fitofura bacteria and Pythium.

拮抗微生物の具体例には、枯草菌、放線菌、シュードモナス、トリコデルマ、アグロバクテリウム、乳酸菌、酵母、アスペルギウス、ペニシリウム、リゾープス(以上、抗菌微生物)、シュードモナス・フローレッセンス、シュードモナス・グラジオリー(以上、根圏微生物)、ならびにVA菌根菌、トリュフ圏根菌、マツタケ菌(以上、菌根菌)、が挙げられる。   Specific examples of antagonistic microorganisms include Bacillus subtilis, Actinomyces, Pseudomonas, Trichoderma, Agrobacterium, Lactic acid bacteria, Yeast, Aspergius, Penicillium, Rhizopus (above, antibacterial microorganism), Pseudomonas florescence, Pseudomonas gladioli (above, root) Bacterium), VA mycorrhizal fungi, truffle rhizobial fungi, and matsutake fungi (above, mycorrhizal fungi).

上記生物試料を含むような検体として、人の生活圏にかかわるあらゆる物と場所が存在するが、特に以下の対象が優先される。それは、樹木、木材、住宅建材(一般家屋、神社仏閣等の文化遺産)、木工製品(炊事・料理道具、食器)、家具(下駄箱、押入、ソファ、椅子、ぬいぐるみ、畳、壁紙)、住宅設備(浴室、冷暖房器具、トイレ)、装寝具(布団、毛布、ベッド、マットレス、シーツ、枕、座布団、カーテン、絨毯、カーペット)、衣類、履物、皮革製品、穀類(米、麦、豆)、乾燥加工食物、土壌(田、畑、山林、圃場、ゴルフ場芝、ダイオキシン・鉱油で汚染された土壌)、果樹、農作物、植物、海洋、河川、湖沼、ため池、プール、浴場(公衆浴場、温泉施設)、水利施設(上下水処理場、工場排水処理施設、クーリングタワー、水耕栽培施設)、室内空気(病院、食品加工場)である。   Although there are all objects and places related to the human sphere as specimens including the biological sample, the following subjects are particularly prioritized. It includes trees, wood, housing materials (cultural heritage such as general houses, shrines and temples), woodworking products (cooking / cooking utensils, tableware), furniture (clogging boxes, closets, sofas, chairs, stuffed animals, tatami mats, wallpaper), houses Equipment (bathroom, air conditioner, toilet), bedding (futon, blanket, bed, mattress, bed sheet, pillow, cushion, curtain, carpet, carpet), clothing, footwear, leather products, cereals (rice, wheat, beans), Dry processed food, soil (fields, fields, forests, fields, golf courses, soil contaminated with dioxin / mineral oil), fruit trees, crops, plants, oceans, rivers, lakes, ponds, pools, baths (public baths, hot springs) Facilities), water use facilities (water and sewage treatment plants, factory wastewater treatment facilities, cooling towers, hydroponic cultivation facilities), indoor air (hospitals, food processing plants).

該検体と前記生物試料との相関関係を示すと、樹木、木材、住宅建材または木工製品とそれを侵食する木材腐朽菌、衣類または装寝具とそれに付着する衛生害虫および/または真菌、殻類または乾燥加工食物とそれに夾雑される貯穀害虫、土壌、果樹、農作物または植物とそこに混入または付着される農薬耐性菌、作物病害菌および/または土壌病原菌、室内空気や温泉とそこに含有される病原性細菌や人や動物に有害な真菌のような関係が成立する。   When the correlation between the specimen and the biological sample is shown, a tree, wood, residential building material or woodwork product and wood decaying fungus, clothing or bedding that erodes the sanitary pest and / or fungus, shellfish or Dry processed food and stored grain pests, soil, fruit trees, crops or plants and pesticide-resistant bacteria, crop diseases and / or soil pathogens, indoor air and hot springs, and pathogens contained therein Relationships like sex bacteria and fungi that are harmful to people and animals.

生物試料を含有すると推定される検体は、後述するゲノムDNAの非特異的増殖工程に供するためにDNAをある程度露出させる必要がある。しかし、DNAを抽出することまでは要さない。具体的には、検体を適宜、破砕後、生体組織の細胞を細胞破砕機で破砕すればよい。   A specimen presumed to contain a biological sample needs to expose DNA to some extent in order to be subjected to a non-specific growth process of genomic DNA described later. However, it is not necessary to extract DNA. Specifically, after crushing the specimen as appropriate, the cells of the living tissue may be crushed with a cell crusher.

非特異的増幅工程に供する生物試料のDNA量は、好ましくは1.0〜10ngであり、特に好ましくは2.0〜5.0ngである。一方、非特異的増幅産物の量は、(2)工程のPCR分析に足りる量でよく、通常、1.0〜10μgである。検体中のDNA量が、すでにPCR可能な量であっても、上記した出発濃度を調整してから非特異的増幅かけるのが好ましい。これにより、核酸部分は増幅され、ヤニ等のPCR阻害成分は増幅されない。後述のPCR分析の分析精度が、いわゆるSN比で100〜10,000倍改善されることになる。したがって、本発明のより好ましい実施態様は、採集した検体に含まれる生物試料のDNA量が1.0〜10ngになるように検体量を調整する工程、検体中に含まれる生物試料のゲノムDNAを、MDA法の可能なDNAポリメラーゼおよびランダムヘキサマーの存在下で、DNA量が1.0〜10μgなるまで非特異的増幅させる工程、および得られた増幅産物を鋳型としてPCR分析を行う工程からなる、生物試料の検出方法である。   The amount of DNA of the biological sample subjected to the non-specific amplification step is preferably 1.0 to 10 ng, particularly preferably 2.0 to 5.0 ng. On the other hand, the amount of the non-specific amplification product may be an amount sufficient for the PCR analysis in the step (2), and is usually 1.0 to 10 μg. Even if the amount of DNA in the sample is already a PCR-capable amount, it is preferable to perform non-specific amplification after adjusting the above starting concentration. As a result, the nucleic acid portion is amplified, and PCR-inhibiting components such as spears are not amplified. The analysis accuracy of PCR analysis described later is improved by 100 to 10,000 times in the so-called SN ratio. Therefore, in a more preferred embodiment of the present invention, the step of adjusting the amount of the sample so that the amount of DNA of the biological sample contained in the collected sample becomes 1.0 to 10 ng, the genomic DNA of the biological sample contained in the sample, Non-specific amplification in the presence of DNA polymerase and random hexamer that can be processed until the amount of DNA reaches 1.0 to 10 μg, and PCR analysis using the obtained amplification product as a template. It is a detection method.

上記で得られた破砕試料を、MDA(Multiple Displacement Amplification)法の可能なDNAポリメラーゼおよびランダムヘキサマーを用いてゲノムDNA非特異的増幅する。MDA法の詳細についてはPNAS April 16, 2002 vol. 99 No. 8 pp5261-5266に記載されている。ゲノムの非特異的増幅に使用するポリメラーゼは、MDA法の可能なDNAポリメラーゼであれば特に制限がないが、現在のところ同法に適用可能なDNAポリメラーゼは、枯草菌ファージphi29に由来するDNAポリメラーゼ(以下、Phi29DNAポリメラーゼという)である。このポリメラーゼは、鎖置換および前進的な合成特異性をもっており、また、3’→5’方向へのプルーフリーディングエキソヌクレアーゼ活性も有する。   The disrupted sample obtained above is amplified non-specifically with genomic DNA using a DNA polymerase capable of MDA (Multiple Displacement Amplification) method and a random hexamer. Details of the MDA method are described in PNAS April 16, 2002 vol. 99 No. 8 pp5261-5266. The polymerase used for non-specific amplification of the genome is not particularly limited as long as it is a DNA polymerase that can be subjected to the MDA method. Currently, a DNA polymerase that can be applied to this method is a DNA polymerase derived from Bacillus subtilis phage phi29. (Hereinafter referred to as Phi29 DNA polymerase). This polymerase has strand displacement and forward synthetic specificity and also has a proofreading exonuclease activity in the 3 'to 5' direction.

Phi29DNAポリメラーゼおよびランダムヘキサマープライマーを含んだゲノムDNA増幅キットが、GEヘルスケア バイオサイエンス株式会社(旧アマシャム バイオサイエンス株式会社)から製品名GenomiPhi DNA Apmliphication Kitとして市販されている。以下に、この増幅キットを使用する非特異的増幅工程を説明する。   A genomic DNA amplification kit containing Phi29 DNA polymerase and random hexamer primers is commercially available from GE Healthcare Biosciences (formerly Amersham Biosciences) as the product name GenomiPhi DNA Apmliphication Kit. Below, the non-specific amplification process using this amplification kit is demonstrated.

まず、Phi29DNAポリメラーゼとランダムヘキサマーの存在下で、等温のポリメラーゼ反応を開始させるにあたり、生物試料粉砕後の溶液とランダムヘキサマーとを混合し、95℃で3分間熱変性後、4℃に急冷後、dNTPsおよびPhi29DNAポリメラーゼを投入し、30℃の温度に置く。放置後、プライマーがゲノムDNAの複数箇所にアニールし、Phi29DNAポリメラーゼが一本鎖の直鎖DNA上で一斉に複製を開始する。ポリメラーゼの鎖置換機能によって、鎖を剥がしながら合成が進み、剥がされた部分からも合成反応が進む。その結果、ゲノムDNAが等温下で指数関数的に増幅される。反応時間は、出発濃度に依存するが、通常、3〜15時間、好ましくは4〜11時間である。   First, in order to initiate an isothermal polymerase reaction in the presence of Phi29 DNA polymerase and random hexamer, the biological sample pulverized solution and random hexamer are mixed, heat-denatured at 95 ° C for 3 minutes, and then rapidly cooled to 4 ° C. Later, dNTPs and Phi29 DNA polymerase are added and placed at a temperature of 30 ° C. After being allowed to stand, the primer anneals to a plurality of locations on the genomic DNA, and Phi29 DNA polymerase starts replication on the single-stranded linear DNA all at once. By the strand displacement function of the polymerase, the synthesis proceeds while peeling the strand, and the synthesis reaction also proceeds from the peeled portion. As a result, genomic DNA is exponentially amplified under isothermal conditions. While the reaction time depends on the starting concentration, it is generally 3 to 15 hours, preferably 4 to 11 hours.

(2)PCR分析工程
上記で得られたゲノムDNAの非特異的増幅産物を、PCR分析にかける。PCR反応は、ゲノムDNAの入ったバッファーに特定のプライマーおよび耐熱性DNAポリメラーゼを加えて、(1)90〜95℃で二本鎖DNAの一本鎖への変性、(2)アニーリング温度でのDNA一本鎖とプライマーとのアニーリング、(3)アニーリング温度よりも高温度でのDNAポリメラーゼによる相補鎖合成という一連反応を通常20〜50回程度繰り返すことによって、特異的塩基配列を指数関数的に増幅させる手法である。
(2) PCR analysis step The non-specific amplification product of genomic DNA obtained above is subjected to PCR analysis. PCR reaction is performed by adding specific primers and thermostable DNA polymerase to a buffer containing genomic DNA, (1) denaturation of double-stranded DNA into single strands at 90-95 ° C, and (2) annealing temperature. A specific base sequence is exponentially repeated by repeating a series of reactions of DNA strand and primer annealing, and (3) complementary strand synthesis by DNA polymerase at a temperature higher than the annealing temperature, usually about 20-50 times. It is a technique to amplify.

PCR分析には、同定したい生物試料に特異的なプライマーを用意する必要がある。そのプライマーの選定は、常法、例えばNCBIデータベースに登録されているDNAをclustalw解析することにより行うことができる。   For PCR analysis, it is necessary to prepare primers specific to the biological sample to be identified. Selection of the primer can be performed by a conventional method, for example, by clustalw analysis of DNA registered in the NCBI database.

同定したい生物試料が真核生物の場合には、ITS(Internal Transcribed Spacer)領域の配列情報に基づいて合成するのが有利である。ITS領域とは、図2に示すような、全ての真核生物の核内rDNAの間に存在する非転写領域をいう。図2中、ITS領域の両側にある18S rDNA、5.8S rDNAおよび28S rDNAは保存性が高いが、ITS領域は進化とともに配列の変異が起きやすい。したがって、ITS領域の配列の違いによって、生物の種属の同定が容易となる。具体的には、糸状菌(担子菌や子嚢菌が含まれる)を判別しようとする場合には、NCBIデータベース等に登録された塩基配列をもとに糸状菌に特異的なプライマーを設計する。担子菌を判別しようとする場合には、同様の検索で担子菌に特異的なプライマーを設計すればよい。   When the biological sample to be identified is a eukaryote, it is advantageous to synthesize it based on the sequence information of the ITS (Internal Transcribed Spacer) region. The ITS region refers to a non-transcribed region existing between all eukaryotic rDNAs as shown in FIG. In FIG. 2, 18S rDNA, 5.8S rDNA, and 28S rDNA on both sides of the ITS region are highly conserved, but the ITS region is likely to undergo sequence variation with evolution. Therefore, identification of organism species is facilitated by the difference in the sequence of the ITS region. Specifically, when trying to discriminate filamentous fungi (including basidiomycetes and ascomycetes), a primer specific to the filamentous fungus is designed based on the base sequence registered in the NCBI database or the like. In order to discriminate basidiomycetes, a primer specific to basidiomycetes may be designed by the same search.

プライマーの塩基配列の長さは、検出対象とする生体組織のゲノムDNA中の特異的な塩基配列の長さなどに応じて適宜設計することができる。長さは、通常、10〜50bp、好ましくは15〜30bpである。   The length of the base sequence of the primer can be appropriately designed according to the length of the specific base sequence in the genomic DNA of the biological tissue to be detected. The length is usually 10 to 50 bp, preferably 15 to 30 bp.

前記種特異的プライマーと非特異的増幅産物(鋳型DNA)を用いたPCR反応によって、前記ゲノムDNA中の特異的塩基配列を選択的に複製する際の耐熱性DNAポリメラーゼの選定と量、ゲノムDNA量、プライマー量、反応時間、温度等は、適宜、決定する。   Selection and amount of thermostable DNA polymerase when selectively replicating a specific base sequence in the genomic DNA by PCR reaction using the species-specific primer and a non-specific amplification product (template DNA), genomic DNA The amount, primer amount, reaction time, temperature, etc. are appropriately determined.

増幅されたDNA断片が推定される種であるか否かを簡易に判定する方法として、PCR増幅産物をゲル電気泳動することが有効である。すなわち、複製されたPCR産物を、エチジウムブロマイドを加えたアガロースゲルの電気泳動にかけ、あるいは電気泳動後にエチジウムブロマイド染色またはその他のDNA染色を行う。その結果、生体組織に特異的な塩基配列に基づくバンドが出現した場合には、予想した生体組織に由来するゲノムDNAがPCR産物に含まれ、さらに検体中には予想した生物試料が存在していることになる。   As a method for easily determining whether or not the amplified DNA fragment is a presumed species, it is effective to perform gel electrophoresis of the PCR amplification product. That is, the replicated PCR product is subjected to electrophoresis on an agarose gel to which ethidium bromide is added, or after electrophoresis, ethidium bromide staining or other DNA staining is performed. As a result, when a band based on a base sequence specific to living tissue appears, genomic DNA derived from the predicted living tissue is included in the PCR product, and the expected biological sample exists in the specimen. Will be.

より確度の高い同定のためには、PCR増幅産物をサブクローニングして、シークエンスによりDNA配列を決定すればよい。PCR産物のシークエンスに至る工程は常法に従い、例えばエタノール沈殿、ライゲーション、トランスフォーメーション、コロニーPCR、ミニプレップ、シークエンスの順である。シークエンスで得た配列は、Blast検索等にかけて、生体組織の種属を同定する。   For identification with higher accuracy, the PCR amplification product may be subcloned and the DNA sequence determined by sequencing. The steps leading up to the sequencing of the PCR product are in the order of, for example, ethanol precipitation, ligation, transformation, colony PCR, miniprep, and sequencing. The sequence obtained in the sequence is subjected to Blast search and the like to identify the species of the biological tissue.

本発明の検出方法をシークエンスまで行った場合、その処理時間を表1にまとめる。本発明の方法によれば、従来の時間を要した培養と抽出作業に代えて、DNA非特異的増幅のみを行うことによって、従来3週間以上かかった種の同定作業を、シークエンスを行っても3日以内で処理することが可能である。   When the detection method of the present invention is performed up to the sequence, the processing time is summarized in Table 1. According to the method of the present invention, instead of conventional time-consuming culture and extraction operations, only DNA non-specific amplification is performed. It is possible to process within 3 days.

本発明の検出方法は、上記エタノール沈殿〜シークエンスまでの工程をPCR-RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism、制限酵素断片長多型)に代替してもよい。RFLPは、制限酵素によって切断されたDNA断片長の長さが、同一種内の個体間で異なる(すなわち多型となる)ことに基づく。非特異的増幅されたDNAをPCR後、DNAの切断、電気泳動、紫外線によるDNAの可視化まで、約2時間で行うことができるので、同定作業に必要な総時間はおよそ8時間まで短縮される。また、このフラグメント解析によれば、多種の混合サンプルの同定が同時に可能となる。   In the detection method of the present invention, the steps from ethanol precipitation to sequencing may be replaced with PCR-RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism). RFLP is based on the fact that the length of a DNA fragment cleaved by a restriction enzyme differs between individuals within the same species (ie, becomes polymorphic). Since non-specifically amplified DNA can be subjected to PCR, DNA cleavage, electrophoresis, and DNA visualization with UV light in about 2 hours, the total time required for identification can be reduced to about 8 hours. . Further, according to this fragment analysis, various mixed samples can be identified simultaneously.

本発明の検出方法は、検体に含まれる複数の生体組織の存在比を求めることも可能である。具体的には、同時に測定した複数種のPCR増幅産物の吸光度(A260)やゲル電気泳動時の蛍光強度の比を測定する。 The detection method of the present invention can also determine the abundance ratio of a plurality of biological tissues contained in a specimen. Specifically, the absorbance (A 2 60 ) of multiple types of PCR amplification products measured simultaneously and the ratio of fluorescence intensity during gel electrophoresis are measured.

本発明の検出方法は、検体に含まれる生体組織の定量も可能である。具体的には、生体組織の濃度を変えた試料を複数用意し、一定条件下でのゲノムの非特異的増幅とPCR反応の後、目的増幅産物の吸光度や蛍光強度を測定し、検量線を作成する。測定試料を本発明の方法により増幅後、検量線に当てはめて、検体中の試料の濃度を決定する。   The detection method of the present invention can also quantify biological tissues contained in a specimen. Specifically, prepare multiple samples with different biological tissue concentrations, measure the absorbance and fluorescence intensity of the target amplification product after non-specific amplification of the genome and PCR reaction under certain conditions, and then create a calibration curve. create. The sample to be measured is amplified by the method of the present invention, and then applied to a calibration curve to determine the concentration of the sample in the specimen.

本発明の方法は、エタノール沈殿〜シークエンスまでの工程をDNAアレイに代えてもよい。DNAアレイは、同定したい生体組織のDNA(アノテーション済み)を複数、基板上にスポットしたものである。生物試料のゲノムDNAの非特異的増幅し、その増幅産物をPCR増幅したものを、さらに蛍光物質等で染色して標識DNAを作成する。   In the method of the present invention, the steps from ethanol precipitation to sequencing may be replaced with a DNA array. A DNA array is obtained by spotting a plurality of DNA (annotated) of biological tissue to be identified on a substrate. Non-specific amplification of genomic DNA of a biological sample, and PCR amplification of the amplified product are further stained with a fluorescent substance to produce labeled DNA.

本発明は、また、生物試料を含有すると推定される検体を採取し、前記検体中のDNAをMDA法の可能なDNAポリメラーゼおよびランダムヘキサマーの存在下で非特異的増幅させるための試薬、および得られた増幅産物を鋳型とするPCR反応を行うための試薬を含む、検体から生物試料の高感度に検出するためのキットを提供する。   The present invention also collects a sample presumed to contain a biological sample, a reagent for non-specific amplification of DNA in the sample in the presence of a DNA polymerase capable of MDA method and a random hexamer, and Provided is a kit for detecting a biological sample from a specimen with high sensitivity, including a reagent for performing a PCR reaction using the obtained amplification product as a template.

以下に、実施例を用いて本発明の検出方法を詳細に説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
〔実施例1〕
(1)検体の採取
独立行政法人 農業生物資源研究所より入手した各種菌株(表2)をポテトデキストロース寒天培地上で、26.5℃、7〜14日間培養したものから、菌糸および胞子を採取した。図9に培養状況の写真を示す。
Hereinafter, the detection method of the present invention will be described in detail using examples, but the present invention is not limited to only the examples.
[Example 1]
(1) Collection of specimens Mycelia and spores were collected from various strains (Table 2) obtained from the National Institute of Agrobiological Sciences, cultured on potato dextrose agar at 26.5 ° C for 7 to 14 days. FIG. 9 shows a photograph of the culture state.

試料No.2、4、5および6の菌糸は、寒天培地上の菌糸をピンセットで摘んで採取した。試料No.1および3の胞子は、培養後、胞子を擦りとって水に懸濁し、ろ過することによって菌糸を取り除いて得た。それらを、凍結乾燥し、細胞破砕機(製品名:マルチビーズショッカー、安井器械社製)で粉砕した。   The mycelia of sample Nos. 2, 4, 5 and 6 were collected by picking the mycelium on the agar medium with tweezers. The spores of Samples No. 1 and 3 were obtained by removing the mycelium by culturing the spores after culturing, suspending them in water, and filtering. They were freeze-dried and pulverized with a cell crusher (product name: Multi-Bead Shocker, manufactured by Yasui Instruments Co., Ltd.).

No.7の腐朽木粉は、滅菌したブナ材を粉砕し、その木粉2.8gおよび水7.2mlを45ml容器に入れ、Flammulina populicola 株を植菌し、温度26.5℃で30日間放置させることにより得た。この木粉は、図9に示すように、木粉が白色を呈するほどの腐朽状態にあるものであった。この腐朽木粉を、体積約2ml分採取し、さらに細胞破砕機(ビーター)で粉砕した。   No. 7 decayed wood flour was obtained by grinding sterilized beech wood, placing 2.8 g of the wood flour and 7.2 ml of water in a 45 ml container, inoculating Flammulina populicola strain, and allowing to stand at a temperature of 26.5 ° C. for 30 days. . As shown in FIG. 9, this wood powder was in a decayed state so that the wood powder was white. The decayed wood flour was collected in a volume of about 2 ml and further pulverized with a cell crusher (beater).

No.8〜13の腐朽木片は、滅菌したスギ辺材の木片(1×1×2cm)を容器に入れ、表2に記載の標準菌株を植菌し、温度26℃で7日間(No.8、10、12)または14日間(No.9、11、13)放置させることにより得た。この検体の腐朽度は、図9に示すように、目視では腐朽しているか否かを全く判別できないほど軽度なものであった。この木片を、体積約2ml分採取し、さらに細胞破砕機(ビーター)で粉砕した。   The decayed wood pieces of Nos. 8 to 13 were placed in a container with sterilized cedar wood pieces (1 × 1 × 2 cm), inoculated with the standard strains listed in Table 2, and maintained at a temperature of 26 ° C. for 7 days (No. 8, 10, 12) or 14 days (No. 9, 11, 13). As shown in FIG. 9, the degree of decay of this specimen was so mild that it could not be discriminated at all whether or not it was decayed visually. This piece of wood was collected in a volume of about 2 ml and further pulverized with a cell crusher (beater).

(2)Phi29 DNAポリメラーゼによるゲノムDNAの非特異的増幅
上記で得た粉砕試料を、TEバッファー(10mM Tris-HCI (pH 8.0)、1mM EDTA))へ、そのDNAがおよそ<1ng/μlになる量にて懸濁させ、各サンプルの懸濁溶液を調製した。
(2) Non-specific amplification of genomic DNA with Phi29 DNA polymerase The ground sample obtained above is transferred to TE buffer (10 mM Tris-HCI (pH 8.0), 1 mM EDTA)), and the DNA becomes approximately <1 ng / μl. Suspended in a quantity to prepare a suspension solution of each sample.

各サンプルの懸濁溶液1μlを、PCRチューブに採取した。GenomiPhi DNA Amplification Kitに添付の説明書に従って、ランダムヘキサマーを添加し、95℃で3分間熱変性後、4℃に急冷し、次いで、適量のPhi29DNAポリメラーゼおよびdNTPsを添加し、温度30℃×18時間のゲノムの非特異的増幅を行った。   1 μl of each sample suspension was collected in a PCR tube. According to the instructions attached to the GenomiPhi DNA Amplification Kit, random hexamers are added, heat-denatured at 95 ° C. for 3 minutes, rapidly cooled to 4 ° C., and then added with appropriate amounts of Phi29 DNA polymerase and dNTPs at a temperature of 30 ° C. × 18 Nonspecific amplification of the genome of time was performed.

反応終了後、非特異的増幅産物1μlを、0.5μlのローディングバッファーと混合し、エチジウムブロマイドを加えた1.0%アガロースゲルで電気泳動(泳動漕:Mupid-EX (ADVANCE)、バッファー:1×TBE)した後、UVトランスイルミネーター上でDNAバンドの観察を行った。その結果を図3に示す(Mはマーカーである)。   After completion of the reaction, 1 μl of non-specific amplification product is mixed with 0.5 μl of loading buffer and electrophoresed on a 1.0% agarose gel with ethidium bromide added (electrophoresis: Mupid-EX (ADVANCE), buffer: 1 × TBE) After that, the DNA band was observed on a UV transilluminator. The results are shown in FIG. 3 (M is a marker).

図3に示すように、P.ch胞子、T.vi胞子、F.po菌糸、F.po木粉、S.la菌糸のいずれも、GenomiPhiを用いたゲノムDNAの非特異的増幅が可能であった。すなわち、担子菌、子嚢菌の違いを問わず、また、胞子、菌糸、木粉の形態を問わず、DNA非増幅可能であった。この結果から、GenomiPhiを用いると、培養やDNA抽出の必要なく、簡易な操作でゲノムDNAを増幅できることがわかる。   As shown in Fig. 3, P.ch spores, T.vi spores, F.po mycelia, F.po wood flour, and S.la mycelia can be used for non-specific amplification of genomic DNA using GenomiPhi. there were. That is, it was possible to non-amplify DNA regardless of the difference between basidiomycetes and ascomycetes, and in the form of spores, hyphae, and wood flour. From these results, it can be seen that GenomiPhi can be used to amplify genomic DNA by simple operations without the need for culture or DNA extraction.

(非特異的増幅の経時変化)
試料No.1(P.ch胞子)および試料No.3(T.vi胞子)を、それぞれ5胞子分(DNA量にして<1pgに相当)、時間を変えて非特異的増幅させた。反応後、上記と同様にしてゲル電気泳動した結果を、図4に示す。
(Non-specific amplification over time)
Sample No. 1 (P.ch spore) and sample no. 3 (T.vi spores) were each amplified for 5 spores (corresponding to <1 pg of DNA) and non-specifically amplified at different times. FIG. 4 shows the result of gel electrophoresis after the reaction in the same manner as described above.

図4から、増幅時間の経過とともに増幅産物の濃度が高くなっていること、そして4時間程度でプラトーに達していることがわかる。別の実験では、1胞子でも非特異的増幅可能であり、最終的に数μgのDNA量を確保することができた。以上の結果から、Genomiphiキットを用いた非特異的増幅によれば、1〜5胞子程度の微量の生物試料を用いてでも、4〜5時間という短時間で、PCR分析に供する程度の量のサンプルを取得することが可能である。   From FIG. 4, it can be seen that the concentration of the amplification product increases with the passage of the amplification time, and that the plateau is reached in about 4 hours. In another experiment, even a single spore could be amplified nonspecifically, and finally a DNA amount of several μg could be secured. From the above results, according to the non-specific amplification using the Genomiphi kit, even with a very small amount of biological sample of about 1 to 5 spores, the amount is sufficient for PCR analysis in a short time of 4 to 5 hours. Samples can be obtained.

(3)PCR分析
(ITS領域のPCR増幅)
上記で非特異的増幅させた試料1μgをPCR分析にかけた。PCR反応に使用するプライマーは、NCBIのデータベースからホモロジー検索を行って、rDNAのITS領域から表3に示す3種のプライマーを選定し、合成した。
(3) PCR analysis (ITS region PCR amplification)
1 μg of the sample non-specifically amplified as described above was subjected to PCR analysis. Primers used in the PCR reaction were synthesized by selecting a homology search from the NCBI database and selecting three types of primers shown in Table 3 from the ITS region of rDNA.

これらのプライマーを用いたPCR産物の、シークエンスデータから予測されるサイズを表4に示す。

※ T.viは子嚢菌であるため、担子菌特異的なR(basidiomycetes)プライマーを用いた場合には増幅されない。
Table 4 shows the sizes predicted from the sequence data of PCR products using these primers.

* Since T. vi is an ascomycete, it is not amplified when basidiomycetes-specific R (basidiomycetes) primers are used.

PCR反応は、1μlの鋳型DNA溶液と、0.5ユニットのKOD DNAポリメラーゼ(製品名:KOD-Plus、TOYOBO製))を含み、最終濃度を10mM Tris-HCl(pH8.3)、50mM KCl、1.5mM MgCl2、0.2mM dNTPsに調製した25μlの反応液中で反応させた。 The PCR reaction contains 1 μl of template DNA solution and 0.5 units of KOD DNA polymerase (product name: KOD-Plus, manufactured by TOYOBO). The final concentration is 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 50 mM KCl, 1.5 mM. The reaction was performed in 25 μl of a reaction solution prepared in MgCl 2 and 0.2 mM dNTPs.

PCR増幅条件は、(1)熱変性(94℃)×30秒間→(2)アニーリング(53℃)×30秒間→(3)伸長反応(68℃)×1分間を1サイクルとし、30サイクルをサーマルサイクラー(製品名:i-Cycler、BIO-RAD製)を用いて行った。サイクル後、68℃で1分放置した。   PCR amplification conditions are as follows: (1) heat denaturation (94 ° C) x 30 seconds → (2) annealing (53 ° C) x 30 seconds → (3) extension reaction (68 ° C) x 1 minute. A thermal cycler (product name: i-Cycler, manufactured by BIO-RAD) was used. After cycling, it was left at 68 ° C. for 1 minute.

(担子菌と子嚢菌との判別)
PCR反応終了後、前記操作と同様にしてゲル電気泳動した結果を、図5および図6に示す。図5では、糸状菌(担子菌および子嚢菌が含まれる)に特異的なプライマー対[F (universal)、R (universal)]を用いてPCRを行ったことに相応して、担子菌と子嚢菌の両方の増幅を確認した。各レーンには、シークエンスから予測されるサイズと相当するDNAバンドがそれぞれ観察された。
(Distinction between basidiomycetes and ascomycetes)
FIG. 5 and FIG. 6 show the results of gel electrophoresis in the same manner as described above after the PCR reaction. In FIG. 5, basidiomycetes and pups are detected in accordance with PCR using primer pairs specific to filamentous fungi (including basidiomycetes and ascomycetes) [F (universal), R (universal)]. Both amplifications of cysts were confirmed. In each lane, a DNA band corresponding to the size predicted from the sequence was observed.

一方、図6では、担子菌に特異的なプライマー対[F (universal)、R (basidiomycetes)]を用いてPCRを行ったことに相応して、担子菌のみに増幅を確認した。シークエンスから予測されるサイズも一致していた。   On the other hand, in FIG. 6, amplification was confirmed only for basidiomycetes, corresponding to PCR performed using primer pairs specific to basidiomycetes [F (universal), R (basidiomycetes)]. The size predicted from the sequence was also consistent.

図5および図6に示したように、本発明の検出方法によって担子菌(P.ch菌糸やS.la菌糸)と子嚢菌(T.vi菌糸)とを識別できたことは、本発明の方法が、検体に腐朽菌が存在するか否かを一次判断し、腐朽菌が存在した場合にはそれが被害の甚大な白色・褐色腐朽菌であるか、それとも被害の軽微な表面汚染菌であるかの二次判断まで行えることを意味する。   As shown in FIG. 5 and FIG. 6, basidiomycetes (P.ch hyphae and S.la mycelia) and ascomycetes (T.vi hyphae) could be distinguished by the detection method of the present invention. The method first determines whether or not there is a decaying fungus in the specimen, and if there is a decaying fungus, it is a serious white / brown decaying fungus, or it is a minor surface contamination. It means that you can make a secondary judgment of whether there is any.

(シークエンス)
試料No.1(P.ch菌糸)および試料No.5(S.la菌糸)のPCR増幅産物の同定を行うためシークエンスを行った。その具体的な手順は、以下のとおりである。
(Sequence)
Sample No. 1 (P.ch mycelium) and sample no. Sequencing was performed to identify the PCR amplification product of 5 (S.la mycelium). The specific procedure is as follows.

(ライゲーション)
PCR溶液1μlを新しいエッペンにとり、以下の試薬:滅菌水1μl、Salt Solution (1.2M NaCl, 0.06M MgCl2) 0.5μlプラスミドベクターZero Blunt(登録商標) TOPO(登録商標) PCR Cloning Kit for Sequencing (Invitrogen) 0.5μlを加え、5分間室温で放置した。
(Ligation)
Take 1 μl of the PCR solution in a new eppen, and use the following reagents: 1 μl of sterilized water, Salt Solution (1.2M NaCl, 0.06M MgCl 2 ) 0.5 μl Plasmid vector Zero Blunt® TOPO® PCR Cloning Kit for Sequencing (Invitrogen ) 0.5 μl was added and left at room temperature for 5 minutes.

(トランスフォーメーション)
市販の大腸菌コンピテントセル(E. coli JM109 Competent Cells (TAKARA BIO))を温めて融かした大腸菌懸濁液27μlに上記ライゲーション反応液3μl加えた。氷上に2分放置後、42℃で45秒間のヒートショックを与えた。次いで、SOC培養液(2% Tryptone, 0.5% Yeast Extract, 10mM NaCl, 2.5mM KCl, 10mM MgCl2, 10mM MgSO4, 20mM Glucose)を270μl 加え、60分振盪培養した。培養物を寒天培地に播き、スプレッダーで塗り広げる。37℃で一晩培養した。
(transformation)
3 μl of the above ligation reaction solution was added to 27 μl of an E. coli suspension obtained by warming and melting commercially available E. coli JM109 Competent Cells (TAKARA BIO). After being left on ice for 2 minutes, a heat shock was applied at 42 ° C. for 45 seconds. Next, 270 μl of SOC culture solution (2% Tryptone, 0.5% Yeast Extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgCl 2 , 10 mM MgSO 4 , 20 mM Glucose) was added, and cultured with shaking for 60 minutes. Spread the culture on an agar medium and spread with a spreader. Incubate overnight at 37 ° C.

(コロニーPCR)
前記培養物のコロニーの生えているところを楊枝でピックアップして、PCR用マスターミックス(滅菌水、バッファー、1.5mMのMgCl2、0.2mMのdNTPs、0.5μMフォワードプライマー、0.5μMリバーサルプライマー、0.25U/μl TaqDNAポリメラーゼ)10μlへ懸濁させ、楊枝を引き抜いてマスタープレートへ擦りつけた。サーマルサイクラーへPCRチューブをセットし、[94℃30秒、55℃30秒、72℃1分]×35サイクルのPCR反応を行った。PCR産物を1.0%アガロースゲル上で電気泳動を行った。エチジウムブロマイドでゲル染色後、現れたバンドが目的の長さであるかをチェックした。正しいバンドが出たコロニーをマスタープレートと照合して、シークエンスすべきプラスミドを確定した。
(Colony PCR)
Pick up where the colonies of the culture grew with a toothpick, PCR master mix (sterile water, buffer, 1.5 mM MgCl 2 , 0.2 mM dNTPs, 0.5 μM forward primer, 0.5 μM reversal primer, 0.25 U / μl Taq DNA polymerase) was suspended in 10 μl, and the toothpick was pulled out and rubbed against the master plate. A PCR tube was set in the thermal cycler, and [94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, 72 ° C. for 1 minute] × 35 cycles of PCR reaction was performed. The PCR product was electrophoresed on a 1.0% agarose gel. After gel staining with ethidium bromide, it was checked whether the band that appeared was the desired length. Colonies with correct bands were checked against the master plate to determine the plasmid to be sequenced.

(ミニプレップ)
プラスミド溶液10mlをチューブに移し3000gで5分遠心して集菌し、LB培地を完全に吸い出し、ペレットを500μlのTEに溶かした。0.2N NaOH/1% SDS溶液を1000μl加え、静かに混ぜ、溶菌させた。3M potassium acetate, 11.5% acetic acidを750μl加えて中和し、氷中に5分放置した。5000gで5分遠心し、上清を別のチューブに移し、イソプロピルアルコール沈殿、70%エタノールによるリンス後、15000rpmで5分遠心した後、沈殿物を乾燥した。
(Miniprep)
10 ml of the plasmid solution was transferred to a tube, collected by centrifugation at 3000 g for 5 minutes, the LB medium was completely sucked out, and the pellet was dissolved in 500 μl of TE. 1000 μl of 0.2N NaOH / 1% SDS solution was added and mixed gently to lyse. 750 μl of 3M potassium acetate, 11.5% acetic acid was added to neutralize, and left on ice for 5 minutes. After centrifuging at 5000 g for 5 minutes, the supernatant was transferred to another tube. After isopropyl alcohol precipitation and rinsing with 70% ethanol, centrifugation was performed at 15000 rpm for 5 minutes, and then the precipitate was dried.

(シークエンス)
ミニプレップした増幅断片を、1色ダイターミネーター法によるシークエンスを、自動シーケンサー(製品名:SQ5500E、HITACHI製)で行った。シークエンスデータをBlast検索等にかけて、生体組織の種属を同定した。シークエンンス結果の概要を図7に示す。図7に示すとおり、試料No.1(P.ch菌糸)および試料No.5(S.la菌糸)が、それぞれ、Phanerochaete chrysosporiumおよびSerpula lacrymansであることが確認された。
(Sequence)
The mini-prepared amplified fragments were sequenced by a one-color dye terminator method using an automatic sequencer (product name: SQ5500E, manufactured by HITACHI). The sequence data was subjected to Blast search and the like to identify the species of biological tissue. An overview of the sequence results is shown in FIG. As shown in FIG. 1 (P.ch mycelium) and sample no. 5 (S.la mycelium) were confirmed to be Phanerochaete chrysosporium and Serpula lacrymans, respectively.

図8は、試料No.8〜13の腐朽木片から試料を採取し、GenomiPhiキットによるゲノムの非特異的増幅と、その後の糸状菌特異的(F,R)プライマーを用いたITS領域のPCR増幅により得られた産物のゲル電気泳動写真である。電気泳動写真は、試料8と9、10と11、12と13の各同一菌組について、再現性のある結果を示している。さらに、増幅産物のシークエンスでは、菌の同定がなされた。これにより、本発明の方法によれば、図9に示すような非常に軽微な腐朽でも、腐朽の有無を確実に判定することができることがわかる。   Figure 8 shows samples taken from decayed wood pieces of samples Nos. 8-13, non-specific amplification of the genome using the GenomiPhi kit, and subsequent PCR amplification of the ITS region using filamentous fungus-specific (F, R) primers. It is a gel electrophoresis photograph of the product obtained by 1. The electrophoretograms show reproducible results for samples 8 and 9, 10 and 11, and 12 and 13. Furthermore, bacteria were identified in the sequence of amplification products. Thereby, according to the method of the present invention, it can be seen that the presence or absence of decay can be reliably determined even with very slight decay as shown in FIG.

本発明の方法は、判別困難または不可能な生物試料(生死を問わない)が微量でも存在する検体や環境から、該生物試料を簡便かつ高感度に検出方法として、さまざまな用途を有する。それを、同定したい生体組織とそれを含有する検体との関係に応じて、以下に例示するが、これらに限られるものではない。   The method of the present invention has various uses as a method for detecting a biological sample in a simple and highly sensitive manner from a specimen or environment in which a biological sample that is difficult or impossible to distinguish (whether it is alive or dead) is present even in a trace amount. This is exemplified below according to the relationship between the biological tissue to be identified and the specimen containing it, but is not limited thereto.

前記検体が、樹木、木材、住宅建材または木工製品ある場合に、それを侵食する木材腐朽菌を判定することによって、これらの腐朽診断や耐用年数の予測を行う。文化遺産等では、木材腐朽菌を腐朽の初期に同定することによる文化遺産の保護にも役立つ。   When the specimen is a tree, wood, house building material, or woodwork product, the decay diagnosis and the service life are predicted by determining the wood decay fungus that erodes the specimen. In cultural heritage, etc., it helps to protect cultural heritage by identifying wood-rotting fungi in the early stages of decay.

検体内が衣類または装寝具である場合に、それに付着する衛生害虫および/または真菌を判定することによって、人体のアレルゲンの検出、住環境の改善への補助、適切な殺虫剤・殺菌剤の選択等に有用である。   When the specimen is clothes or bedding, by detecting the hygienic pests and / or fungi attached to the specimen, detection of allergens in the human body, assistance in improving the living environment, selection of appropriate insecticides / bactericides Etc. are useful.

検体が殻類または乾燥加工食物である場合に、それに夾雑される貯穀害虫を判定することによって、殻類または乾燥加工食物の貯蔵管理や品質管理を行うのに有用である。   When the specimen is shellfish or dried processed food, it is useful for storage management and quality control of shellfish or dried processed food by determining the stored pests contaminated by the specimen.

検体が、土壌、果樹、農作物または植物である場合に、そこに混入または付着される農薬耐性菌、作物病害菌および/または土壌病原菌を早期かつ微量でも検出することによって、圃場や耕地の汚染状態の早期診断と早期の病害対策に資する。さらに、適切な農薬管理が可能となり、それはまた有機栽培、減農薬栽培へと発展させる。   If the specimen is soil, fruit trees, crops or plants, the contamination state of the field or cultivated land by detecting pesticide-resistant bacteria, crop pathogens and / or soil pathogens mixed in or attached to them at an early stage and even in trace amounts Contributes to early diagnosis and early disease control. In addition, appropriate pesticide management becomes possible, which also develops into organic and reduced pesticide cultivation.

土壌には人の生活圏に有用な菌も多種存在する。例えば、土壌に含まれる有用な拮抗微生物を検出することによって、無農薬栽培も可能である。土壌に含まれるダイオキシン分解菌(例えば白色腐朽菌)や油脂分解菌を検出することによって、ダイオキシンや鉱油で汚染された土壌のバイオレメディエーションに役立てることができる。本発明の方法は、また、土壌に含まれるトリュフ菌根菌やマツタケ菌(外生菌根菌の一種である)を検出することによって、それらの探索や人工繁殖の研究に役立つ。   There are many types of fungi that are useful in the living sphere of people. For example, pesticide-free cultivation is possible by detecting useful antagonistic microorganisms contained in the soil. By detecting dioxin-degrading bacteria (for example, white rot fungi) and oil-degrading bacteria contained in soil, it can be used for bioremediation of soil contaminated with dioxin or mineral oil. The method of the present invention is also useful for searching for artificial reproduction and detecting truffle mycorrhizal fungi and matsutake fungi (a kind of ectomycorrhizal fungi) contained in soil.

検体が、室内空気や温泉等である場合に、そこに含有される病原性細菌や人や動物に有害な真菌を検出することによって、院内感染予防や衛生管理を行うのに有用である。   When the specimen is indoor air, hot springs, etc., it is useful for the prevention of hospital infection and hygiene management by detecting pathogenic bacteria contained therein and fungi harmful to humans and animals.

本発明の検出方法の工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the detection method of this invention. 核内rDNAの間に存在する非転写領域(ITS)をターゲットとするプライマーの位置関係図である。FIG. 4 is a positional relationship diagram of primers targeting non-transcribed regions (ITS) existing between nuclear rDNAs. 本発明の方法のゲノムDNAの非特異的増幅産物のゲル電気泳動図(図面代用写真)である。It is a gel electrophoretic diagram (drawing substitute photograph) of the nonspecific amplification product of genomic DNA of the method of the present invention. 本発明の方法のゲノムDNAの非特異的増幅の経時変化を示す電気泳動図(図面代用写真)である。It is an electrophoretic diagram (drawing substitute photograph) which shows a time-dependent change of the nonspecific amplification of the genomic DNA of the method of this invention. 本発明の方法に従い、P.ch、S.laおよびT.viを、糸状菌特異的(F,R)プライマーを用いてPCR増幅した産物のゲル電気泳動図(図面代用写真)である。FIG. 3 is a gel electrophoresis diagram (drawing substitute photograph) of a product obtained by PCR amplification of P.ch, S.la and T.vi using filamentous fungus-specific (F, R) primers according to the method of the present invention. 本発明の方法に従い、P.ch、S.laおよびT.viを、糸状菌特異的(F)および担子菌特異的(R)プライマーを用いてPCR増幅した産物のゲル電気泳動図(図面代用写真)である。Gel electrophoresis diagram of products obtained by PCR amplification of P.ch, S.la and T.vi using filamentous fungus-specific (F) and basidiomycetes-specific (R) primers according to the method of the present invention (drawing substitute) Photo). 図6のPCR増幅産物のシークエンス結果を示す図である。It is a figure which shows the sequence result of the PCR amplification product of FIG. 本発明の方法に従い、腐朽木片(No.8〜13)を、糸状菌特異的(F,R)プライマーを用いてPCR増幅した産物のゲル電気泳動図(図面代用写真)である。It is a gel-electrophoresis diagram (drawing substitute photograph) of the product which PCR-amplified the decayed wood piece (No.8-13) using the filamentous fungus-specific (F, R) primer according to the method of this invention. 本発明の方法の実施例に使用した腐朽菌、腐朽木粉および腐朽木片の外観の図(図面代用写真)である。It is a figure (drawing substitute photograph) of the external appearance of the decaying fungi used in the Example of the method of the present invention, decayed wood flour, and decayed wood fragments.

Claims (11)

(1)検体中に含まれる生物試料のゲノムDNAを、MDA法の可能なDNAポリメラーゼおよびランダムヘキサマーの存在下で非特異的増幅させる工程、および
(2)得られた増幅産物を鋳型としてPCR分析を行う工程
からなる、生物試料の検出方法。
(1) A step of non-specific amplification of genomic DNA of a biological sample contained in a specimen in the presence of a DNA polymerase capable of MDA method and a random hexamer, and (2) PCR using the obtained amplification product as a template. A method for detecting a biological sample, comprising a step of performing an analysis.
(1)非特異的増幅工程において、検体に含まれる生物試料のDNA量が1.0〜10ngになるように検体量を調整した後、該生物試料のDNA量を1.0〜10μgへ増幅させることを特徴とする、請求項1に記載の生物試料の検出方法。   (1) In the non-specific amplification step, after adjusting the amount of the sample so that the amount of DNA of the biological sample contained in the sample becomes 1.0 to 10 ng, the amount of DNA of the biological sample is amplified to 1.0 to 10 μg The method for detecting a biological sample according to claim 1. (2)PCR分析工程は、PCRによるITS領域の増幅、エタノール沈殿、ライゲーション、トランスフォーメーション、コロニーPCR、ミニプレップおよびDNAシークエンスからなることを特徴とする、請求項1または2に記載の生物試料の検出方法。   (2) The PCR analysis step comprises amplification of an ITS region by PCR, ethanol precipitation, ligation, transformation, colony PCR, miniprep, and DNA sequence, The biological sample according to claim 1 or 2, Detection method. (2)PCR分析工程は、PCR−RFLPであることを特徴とする、請求項1または2に記載の生物試料の検出方法。   (2) The method for detecting a biological sample according to claim 1 or 2, wherein the PCR analysis step is PCR-RFLP. 前記生物試料が、木材腐朽菌、衛生害虫、細菌、真菌、貯穀害虫、農薬耐性菌、作物病害菌、土壌病原菌、拮抗微生物の少なくとも一種に由来することを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の生物試料の検出方法。   The biological sample is derived from at least one of wood decay fungi, sanitary pests, bacteria, fungi, stored grain pests, pesticide-resistant fungi, crop pests, soil pathogens, and antagonistic microorganisms. The method for detecting a biological sample according to any one of the above. 前記検体が、樹木、木材、住宅建材、木工製品、衣類、装寝具、殻類、加工食物、土壌、果樹、農作物、植物、海洋、河川、湖沼、プール、浴場、室内空気のいずれかであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の生物試料の検出方法。   The specimen is any of tree, wood, residential building material, woodwork product, clothing, bedding, shellfish, processed food, soil, fruit tree, crop, plant, ocean, river, lake, pool, bathhouse, indoor air The method for detecting a biological sample according to any one of claims 1 to 5, wherein: 前記検体内生物試料の検出は、樹木、木材、住宅建材または木工製品からなる検体を侵食する木材腐朽菌を判定し、該樹木、木材、住宅建材または木工製品の腐朽診断や耐用年数の予測を行うのに用いることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の生物試料の検出方法。   The detection of the biological sample in the specimen is carried out by determining a wood decay fungus that erodes a specimen composed of a tree, wood, a housing construction material or a woodwork product, and performing a diagnosis of the decay of the tree, wood, a housing construction material or a woodworking product and a prediction of a useful life. The method for detecting a biological sample according to claim 1, wherein the method is used for performing. 前記検体内生物試料の検出は、衣類または装寝具からなる検体に付着する衛生害虫および/または真菌を判定し、人や動物のアレルゲンの検出または殺虫剤・殺菌剤の選択に用いることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の生物試料の検出方法。   The detection of the biological sample in the specimen is characterized by determining sanitary pests and / or fungi adhering to a specimen composed of clothing or bedding, and used for detection of human or animal allergens or selection of insecticides / bactericides. The method for detecting a biological sample according to any one of claims 1 to 5. 前記検体内生物試料の検出は、殻類または乾燥加工食物からなる検体に夾雑される貯穀害虫を判定し、該殻類または乾燥加工食物の貯蔵管理を行うのに用いることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の生物試料の検出方法。   The detection of the biological sample in the specimen is characterized in that it is used to determine a stored grain pest contaminated by a specimen made of shells or dried processed food, and to perform storage management of the shells or dried processed food. Item 6. A biological sample detection method according to any one of Items 1 to 5. 前記検体内生物試料の検出は、土壌、果樹、農作物または植物からなる検体に混入または付着される農薬耐性菌、作物病害菌および/または土壌病原菌を判定し、該土壌、果樹、農作物または植物に対する農薬管理を行うのに用いることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の生物試料の検出方法。   The detection of the biological sample in the specimen is carried out by determining pesticide-resistant bacteria, crop pathogens and / or soil pathogens mixed in or attached to a specimen comprising soil, fruit trees, crops or plants, and detecting the soil, fruit trees, crops or plants. The method for detecting a biological sample according to any one of claims 1 to 5, which is used for pesticide management. 検体中に含まれる生物試料のゲノムDNAを、MDA法の可能なDNAポリメラーゼおよびランダムヘキサマーの存在下で非特異的増幅させるための試薬、および得られた増幅産物を鋳型とするPCR反応を行うための試薬を含む、検体から生物試料の高感度に検出するためのキット。   Reagents for nonspecific amplification of genomic DNA of biological samples contained in specimens in the presence of DNA polymerase and random hexamer capable of MDA method, and PCR reaction using the obtained amplification product as a template A kit for detecting a biological sample from a specimen with high sensitivity, including a reagent for the detection.
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