JP2023084968A - Oligonucleotides for detection of potato cyst nematodes - Google Patents

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至 坂田
Itaru Sakata
篤彦 串田
Atsuhiko Kushida
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Abstract

To provide a method that can efficiently detect only living potato cyst nematodes (Globodera pallida), an important potato pest.SOLUTION: Provided is a method for detecting living potato phyllocyst nematodes, comprising performing an amplification reaction of a target nucleic acid region of Potato cyst nematode by RT-PCR using a potato phyllocyst nematode-specific primer set designed on the sequence of Y45F10D.4 gene of potato phylocyst nematode.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、例えばジャガイモの重要害虫である、生存しているジャガイモシロシストセンチュウの検出方法に関する。 The present invention relates to a method for detecting live potato phyllocyst nematode, which is an important pest of potatoes, for example.

現在、網走市や斜里町等でジャガイモシロシストセンチュウ(Globodera pallida;以下、「Gp」と称する場合がある)の緊急防除が行われているが、毎年度の防除後にその効果を評価し、次年度以降の防除の継続又は終了を判定するための調査が植物防疫所によって行われている。この調査はカップ検診法によって行われているが、2ヶ月以上の長期間を要することが問題となっている。一方、これまでにDNAを用いた分子生物学的手法による検出法等が開発されてきたが、DNAは死亡した個体からも検出されるために防除効果を実際よりも低く判定しがちである。そこで、生きている個体だけを効率的に検出・評価できる手法の開発が求められている。 Currently, Abashiri City, Shari Town, etc. are conducting emergency control of potato cyst nematode (Globodera pallida; hereinafter sometimes referred to as "Gp"). Surveys are being conducted by the Plant Protection Station to determine whether to continue or terminate the control after the fiscal year. This survey is conducted by the cup examination method, but it is a problem that it requires a long period of two months or more. On the other hand, detection methods based on molecular biological methods using DNA have been developed so far, but since DNA can be detected even from dead individuals, the pest control effect tends to be judged to be lower than it actually is. Therefore, there is a demand for the development of a method that can efficiently detect and evaluate only living individuals.

土壌中の生きている線虫個体だけを検出する従来技術は、以下の2つの方法がある。
一つは、上述のように、現在Gpの緊急防除でも実施されているカップ検診法(非特許文献1及び2)である。本法は、透明なプラスチック製のカップに圃場の土壌を充填してジャガイモシストセンチュウ(Globodera rostochiensis;以下、「Gr」と称する場合がある)抵抗性ジャガイモ品種の種イモを植え付け、70日程度培養後に根の表面に形成するシストの有無をカップの外側から調査するものである。しかしながら、カップ検診法は、結果が得られるまでに長時間(70日程度)を要す上、カップの内側に形成したシストは見えないために感度がやや低い難点がある。
Conventional techniques for detecting only living nematode individuals in soil include the following two methods.
One is the cup examination method (Non-Patent Documents 1 and 2), which is currently being implemented for emergency control of Gp as described above. In this method, transparent plastic cups are filled with field soil, seed potatoes of potato cyst nematodes (Globodera rostochiensis; hereinafter sometimes referred to as "Gr") resistant potato varieties are planted, and cultured for about 70 days. The presence or absence of cysts formed later on the surface of the root is investigated from the outside of the cup. However, the cup screening method requires a long period of time (about 70 days) to obtain results, and the cysts formed inside the cup cannot be seen, so the sensitivity is somewhat low.

もう一つは、mRNAを検出対象とする方法である。この方法は、遺伝子発現(mRNAの合成)が生きている細胞に特異的な現象であることやRNAが易分解性である特徴を利用し、生存個体の検出・評価に応用したものである。これまでにGpのmRNAを鋳型とした逆転写リアルタイムPCRにより、生存Gpを検出する手法が報告されている(非特許文献3及び4)。しかしながら、これまでに開発された逆転写リアルタイムPCRによる手法は、近縁他種であるGrやGlobodera ellingtonaeも検出し、特異性が低い問題がある(非特許文献3)他、蛍光色素プローブを使用するため、ランニングコストが高くなる問題がある(非特許文献3及び4)。 The other is a method in which mRNA is targeted for detection. This method utilizes the fact that gene expression (mRNA synthesis) is a phenomenon specific to living cells and that RNA is easily degradable, and is applied to the detection and evaluation of living individuals. A technique for detecting viable Gp by reverse transcription real-time PCR using Gp mRNA as a template has been reported so far (Non-Patent Documents 3 and 4). However, the reverse transcription real-time PCR method developed so far has the problem of low specificity, as it detects other closely related species such as Gr and Globodera ellingtonae (Non-Patent Document 3), and the use of fluorescent dye probes. Therefore, there is a problem that the running cost increases (Non-Patent Documents 3 and 4).

プラスチックカップを用いたジャガイモシストセンチュウの簡易検出・密度推定法, 北海道農業研究成果情報, 平成19年度(http://www.naro.affrc.go.jp/org/harc/seika/h19/304.html)Simple detection and density estimation method of potato cyst nematodes using plastic cups, Hokkaido Agricultural Research Results Information, 2007 (http://www.naro.affrc.go.jp/org/harc/seika/h19/304. html) 今城剛. (2017). ジャガイモシロシストセンチュウに係る緊急防除について. 植物防疫 71(7), 484-486.Imajo, T. (2017). Emergency control of potato cyst nematodes. Plant Protection 71(7), 484-486. Mimee, B., Soufiane, B., Dauphinais, N., & Belair, G. (2017). A qRT-PCR method to evaluate viability of potato cyst nematode (Globodera spp.). Canadian Journal of Plant Pathology, 39(4), 503-513.Mimee, B., Soufiane, B., Dauphinais, N., & Belair, G. (2017). A qRT-PCR method to evaluate viability of potato cyst nematode (Globodera spp.). Canadian Journal of Plant Pathology, 39( 4), 503-513. Beniers, J. E., Been, T. H., Mendes, O., van Gent-Pelzer, M. P., & van der Lee, T. A. (2014). Quantification of viable eggs of the potato cyst nematodes (Globodera spp.) using either trehalose or RNA-specific Real-Time PCR. Nematology, 16(10), 1219-1232.Beniers, J. E., Been, T. H., Mendes, O., van Gent-Pelzer, M. P., & van der Lee, T. A. (2014). Quantification of viable eggs of the potato cyst nematodes (Globodera spp.) using either trehalose or RNA- specific Real-Time PCR. Nematology, 16(10), 1219-1232.

本発明は、上述の実情に鑑み、生存しているジャガイモシロシストセンチュウ(Gp)だけを効率的に検出できる方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method capable of efficiently detecting only viable potato phyllocyst nematode (Gp).

上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、RNAを用いる生存線虫検出法を採用し、様々な遺伝子領域を検討して高い種特異性を確保できる配列を選定しつつ、対象遺伝子のゲノムDNA由来の増幅を防止するため、フォワードプライマーとリバースプライマーとの間に500 bp程度のイントロンを挟むようにプライマーを設計した。これにより、RNA抽出時にゲノムDNAを分解する工程を省略でき、効率化と低コスト化をさらに図った。検討の結果、ジャガイモシロシストセンチュウ(Gp)のY45F10D.4遺伝子の配列上に設計したGp特異的プライマーを選定し、設計したプライマーを用いたRT-PCRを行うことにより、GpのRNAを特異的に検出でき、その結果、生存しているGpだけを効率的に検出できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to solve the above problems, a live nematode detection method using RNA was adopted, and various gene regions were examined to select sequences that can ensure high species specificity. To prevent DNA-derived amplification, the primers were designed such that an intron of about 500 bp was sandwiched between the forward and reverse primers. This made it possible to omit the step of degrading genomic DNA during RNA extraction, further improving efficiency and reducing costs. As a result of the examination, we selected Gp-specific primers designed on the sequence of the Y45F10D.4 gene of potato phyllocyst nematode (Gp), and performed RT-PCR using the designed primers. As a result, the present inventors have found that only living Gp can be efficiently detected, leading to the completion of the present invention.

すなわち、本発明は、以下を包含する。
[1]以下の(1)及び(2)のプライマーを含む、Gpに特異的な塩基配列をRT-PCRにより増幅し、生存しているGpを特異的に検出するためのプライマーセット。
(1)配列番号1記載の塩基配列から成るプライマー;及び
(2)配列番号2記載の塩基配列から成るプライマー。
[2][1]記載のプライマーセットを含む、RT-PCRによる生存しているGpの検出用キット。
[3][1]記載のプライマーセット又は[2]記載のキットを用いて、Gpの標的核酸領域の増幅反応をRT-PCRにより行う工程を含む、生存しているGpの検出方法。
[4]RT-PCRが、インターカレーター法による逆転写リアルタイムPCR(RT-qPCR)である、[3]記載の方法。
That is, the present invention includes the following.
[1] A primer set for specifically detecting viable Gp by amplifying a Gp-specific nucleotide sequence by RT-PCR, including the following primers (1) and (2).
(1) a primer consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1; and
(2) a primer consisting of the base sequence of SEQ ID NO:2;
[2] A kit for detecting viable Gp by RT-PCR, comprising the primer set described in [1].
[3] A method for detecting viable Gp, comprising the step of performing an amplification reaction of the target nucleic acid region of Gp by RT-PCR using the primer set of [1] or the kit of [2].
[4] The method of [3], wherein the RT-PCR is reverse transcription real-time PCR (RT-qPCR) by the intercalator method.

本発明によれば、ジャガイモの重要害虫である、生存しているジャガイモシロシストセンチュウ(Gp)を簡便且つ特異的に検出することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, living potato phyllocyst nematodes (Gp), which are important pests of potatoes, can be easily and specifically detected.

ジャガイモシロシストセンチュウ(Gp)及びその近縁種のY45F10D.4遺伝子のアラインメント及び本発明に係るプライマーのアニーリング位置を示す。上からジャガイモシロシストセンチュウ(G. pallida)のY45F10D.4遺伝子のゲノムDNA配列、G. pallidaの同遺伝子のcDNA配列、ジャガイモシストセンチュウ(G. rostochiensis)の同遺伝子のcDNA配列、Globodera ellingtonae(G. ellingtonae)の同遺伝子のcDNA配列、タバコシストセンチュウ(Globodera tabacum;G. tabacum)の同遺伝子のcDNA配列を示す。実線がプライマーY45_0803_F1(図中の46塩基目から65塩基目まで)、破線がプライマーY45_0715_R4(952塩基目から970塩基目まで)のアニーリング位置を示す。プライマーY45_0715_R4の3'末端から4番目の塩基は本来ならばAであるが、プライマーダイマーの軽減及び特異性の向上のために意図的にTに置き換えている。4 shows the alignment of the Y45F10D.4 gene of potato phyllostomy nematode (Gp) and its related species and the annealing positions of the primers according to the present invention. From the top, the genomic DNA sequence of the Y45F10D.4 gene of G. pallida, the cDNA sequence of the same gene of G. pallida, the cDNA sequence of the same gene of G. rostochiensis, and the Globodera ellingtonae (G. ellingtonae) and that of the tobacco cyst nematode (Globodera tabacum; G. tabacum). The solid line indicates the annealing position of primer Y45_0803_F1 (46th to 65th bases in the figure), and the dashed line indicates the annealing position of primer Y45_0715_R4 (952nd to 970th bases). The 4th base from the 3' end of primer Y45_0715_R4 is originally A, but it is intentionally replaced with T in order to reduce primer dimers and improve specificity. 図1-1の続きである。This is a continuation of Figure 1-1.

以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.

本発明に係るプライマーセットは、ジャガイモシロシストセンチュウ(Globodera pallida;Gp)に特異的な塩基配列と選択的にハイブリダイズする1対のプライマーを含む、Gpに特異的な塩基配列を逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)により増幅し、生存しているGpを特異的に検出するためのプライマーセットである。 The primer set according to the present invention includes a pair of primers that selectively hybridize with a nucleotide sequence specific to potato cyst nematode (Globodera pallida; Gp). Primer set for amplification by reaction (RT-PCR) and specific detection of viable Gp.

図1に、Gp及びその近縁種のY45F10D.4遺伝子のアラインメント及び本発明に係るプライマーのアニーリング位置を示す。Y45F10D.4遺伝子は生体内における鉄硫黄クラスター形成に関与する酵素をコードする遺伝子である。本発明では、Gp特異的プライマーを、GpのY45F10D.4遺伝子の配列上において、死滅したGpからも検出されるゲノムDNA由来の増幅を防止するために、フォワードプライマーとリバースプライマーとの間に500 bp程度のイントロンを挟むように設計した。設計したプライマーを用いたRT-PCRを行うことにより、GpのRNA(mRNA)を特異的に検出でき、生存しているGpに由来するRNAの検出から、生存しているGpを特異的に検出することができる。 FIG. 1 shows the alignment of the Y45F10D.4 genes of Gp and its related species and the annealing positions of the primers according to the present invention. The Y45F10D.4 gene is a gene encoding an enzyme involved in iron-sulfur cluster formation in vivo. In the present invention, Gp-specific primers were placed on the Y45F10D.4 gene sequence of Gp by 500 between the forward and reverse primers to prevent amplification from genomic DNA that is also detected from dead Gp. It was designed to sandwich an intron of about bp. By performing RT-PCR using the designed primers, it is possible to specifically detect Gp RNA (mRNA), and specifically detect living Gp from detection of RNA derived from living Gp. can do.

本発明に係るプライマーセットは、以下の1対のGp特異的プライマーを含む:
(1)配列番号1記載の塩基配列(CAAAAATGACCCATCGGTTG)を含むか又はそれから成るプライマー(フォワードプライマーY45_0803_F1);及び
(2)配列番号2記載の塩基配列(GCAATGAATGCAACGTTCG)を含むか又はそれから成るプライマー(リバースプライマーY45_0715_R4)。
A primer set according to the invention comprises the following pair of Gp-specific primers:
(1) a primer (forward primer Y45_0803_F1) comprising or consisting of the nucleotide sequence (CAAAATGACCCATCGGTTG) set forth in SEQ ID NO: 1; and
(2) A primer (reverse primer Y45_0715_R4) containing or consisting of the nucleotide sequence (GCAATGAATGCAACGTTCG) of SEQ ID NO:2.

あるいは、本発明に係るプライマーセットは、各プライマーの配列番号で示される塩基配列において、1又は数個(例えば、1~10個、1~5個、1~3個、好ましくは1又は2個)の塩基が欠失、置換、挿入又は付加した塩基配列を有し、且つそれぞれのプライマー機能を有するプライマー(GpのY45F10D.4遺伝子由来のmRNAから逆転写されたcDNAにストリンジェントな条件下で(好ましくは、高度にストリンジェントな条件下で)ハイブリダイズするプライマー)を代替的に含むことができる。ここで、「ストリンジェントな条件」とは、例えばハイブリダイゼーションのための条件として、「5×SSPE、5×Denhardt's液、0.5%SDS、50%ホルムアミド、200μg/mLサケ精子DNA、42℃で一晩」、洗浄のための条件として、「0.5×SSC、0.1%SDS、42℃」の条件である。「高度にストリンジェントな条件」とは、例えばハイブリダイゼーションのための条件として、「5×SSPE、5×Denhardt's液、0.5%SDS、50%ホルムアミド、200μg/mLサケ精子DNA、42℃で一晩」、洗浄のための条件として、「0.2×SSC、0.1%SDS、65℃」の条件である。 Alternatively, the primer set according to the present invention has 1 or several (eg, 1 to 10, 1 to 5, 1 to 3, preferably 1 or 2) in the nucleotide sequence indicated by the SEQ ID NO of each primer. ) has a nucleotide sequence in which the nucleotides of ) are deleted, substituted, inserted or added, and primers having the respective primer functions (under stringent conditions for cDNA reverse transcribed from mRNA derived from Y45F10D.4 gene of Gp A primer that hybridizes (preferably under highly stringent conditions) can alternatively be included. Here, "stringent conditions" refer to, for example, conditions for hybridization such as "5×SSPE, 5×Denhardt's solution, 0.5% SDS, 50% formamide, 200 μg/mL salmon sperm DNA, at 42° C. "Night", the conditions for washing are "0.5×SSC, 0.1% SDS, 42° C.". "Highly stringent conditions" are, for example, conditions for hybridization such as "5 × SSPE, 5 × Denhardt's solution, 0.5% SDS, 50% formamide, 200 μg / mL salmon sperm DNA, overnight at 42 ° C. ” and “0.2×SSC, 0.1% SDS, 65° C.” as conditions for washing.

また、本発明は、本発明に係るプライマーセットを含む、RT-PCRによる生存しているGpの検出用キットに関する。当該キットは、例えばRT-PCRに使用する逆転写酵素、DNAポリメラーゼ;RT-PCRに使用する核酸合成基質(dNTP)、緩衝液、塩類、容器等;RT-PCR増幅産物の検出に必要な試薬類(例えば、アガロースゲル、エチジウムブロマイド、核酸検出可能な染色用試薬(インターカレーター)等);使用説明書等を更に含むことができる。 The present invention also relates to a kit for detecting viable Gp by RT-PCR, containing the primer set of the present invention. The kit includes, for example, reverse transcriptase and DNA polymerase used for RT-PCR; substrates for nucleic acid synthesis (dNTPs) used for RT-PCR, buffers, salts, containers, etc.; reagents necessary for detecting RT-PCR amplification products (eg, agarose gel, ethidium bromide, nucleic acid-detectable staining reagents (intercalators), etc.); instructions for use;

さらに、本発明は、以上に説明する本発明に係るプライマーセット又はキットを使用して、Gpの標的核酸領域の増幅反応をRT-PCRにより行う工程を含む、生存しているGpの検出方法(以下、「本方法」と称する)に関する。 Furthermore, the present invention provides a method for detecting viable Gp ( hereinafter referred to as "this method").

本方法では、先ず、例えばGpを含むか又は含むと疑われる畑地土壌サンプル(例えばジャガイモの栽培履歴がある畑地土壌サンプル)から分離されたシスト及び/又は卵を含む分離物、又は当該畑地土壌サンプルから分離されたシスト及び/又は卵からRNAを抽出及び精製する。RNA抽出法としては、市販のRNA抽出試薬を用いる方法が挙げられる。なお、本発明に係るプライマーセットは、GpのY45F10D.4遺伝子の配列上において、死滅したGpからも検出されるゲノムDNA由来の増幅を防止するために、フォワードプライマーとリバースプライマーとの間に500 bp程度のイントロンを挟むように設計されており、長い塩基配列のためにPCRによって当該イントロンを含むゲノムDNAからは増幅されないので、RNA抽出時にゲノムDNAを分解する工程を省略することができる。 In this method, first, for example, an isolate containing cysts and/or eggs separated from a field soil sample containing or suspected of containing Gp (for example, a field soil sample with a history of potato cultivation), or the field soil sample Extract and purify RNA from cysts and/or eggs isolated from Examples of the RNA extraction method include a method using a commercially available RNA extraction reagent. In addition, the primer set according to the present invention has 500 primers between the forward primer and the reverse primer in order to prevent amplification derived from genomic DNA that is also detected from dead Gp on the sequence of the Y45F10D.4 gene of Gp. It is designed to sandwich an intron of about bp, and since it is not amplified from genomic DNA containing the intron by PCR due to its long base sequence, the step of degrading the genomic DNA can be omitted during RNA extraction.

次いで、ワンステップRT-PCR法を使用する場合には、精製したRNAを鋳型として、本発明に係るプライマーセットを用いたPCRに供する。PCR反応液は、例えば反応液10μL当たり、本発明に係るプライマーセットに含まれる各プライマーを終濃度300~400nM(好ましくは400nM)、鋳型RNA 1~2μL(好ましくは1μL)、並びに製造業者のマニュアルに準じた各容量のDNAポリメラーゼ、逆転写酵素、及びdNTPを含むように調製する。また、PCRのサーマルサイクリング条件としては、例えば逆転写反応:42℃ 5分→初期変性:95℃ 10秒→PCR反応:変性:95℃5秒、並びにアニーリング及び伸長62~64℃(好ましくは63℃) 33~35秒(好ましくは35秒)の30~40サイクル(好ましくは40サイクル)が挙げられる。 Then, when using the one-step RT-PCR method, the purified RNA is used as a template for PCR using the primer set according to the present invention. The PCR reaction solution contains, for example, 300 to 400 nM (preferably 400 nM) final concentration of each primer contained in the primer set according to the present invention, 1 to 2 µL (preferably 1 µL) of template RNA, and the manufacturer's manual per 10 µL of the reaction solution. Prepare to contain each volume of DNA polymerase, reverse transcriptase, and dNTP according to . Thermal cycling conditions for PCR include, for example, reverse transcription reaction: 42°C for 5 minutes → initial denaturation: 95°C for 10 seconds → PCR reaction: denaturation: 95°C for 5 seconds, and annealing and extension at 62 to 64°C (preferably 63°C). ° C.) 33-35 seconds (preferably 35 seconds) for 30-40 cycles (preferably 40 cycles).

次いで、PCR反応後、反応液をアガロースゲル電気泳動に供し、エチジウムブロマイド等による染色により、想定されるサイズの増幅産物(367 bpの増幅産物)の有無を確認する。増幅産物の有無により、生存しているGpの存在を検出することができる。 Next, after the PCR reaction, the reaction solution is subjected to agarose gel electrophoresis and stained with ethidium bromide or the like to confirm the presence or absence of an amplification product of the expected size (367 bp amplification product). The presence of viable Gp can be detected by the presence or absence of amplification products.

本方法において、逆転写(RT-)リアルタイムPCR等の定量的RT-PCR(RT-qPCR)を使用する場合には、例えばRT-PCRで使用する試薬以外に、核酸検出可能な染色用試薬(インターカレーター;インターカレーターを用いる方法を「インターカレーター法」と称する)、又は増幅領域内に相補的に結合する蛍光色素プローブ(例えば、使用するプライマーがアニーリングする領域間に存在する配列に特異的にアニーリングできる塩基配列を有し、5'末端にレポーターを標識し、且つ3'末端にクエンチェーを標識した蛍光色素プローブ等)を使用してPCRを行い、当該核酸検出可能な染色用試薬又は蛍光色素プローブからの蛍光シグナルを指標として増幅産物を定量することができる。 In this method, when quantitative RT-PCR (RT-qPCR) such as reverse transcription (RT-) real-time PCR is used, for example, in addition to the reagents used in RT-PCR, staining reagents capable of detecting nucleic acids ( intercalator; a method using an intercalator is referred to as an "intercalator method"), or a fluorochrome probe that binds complementary within the amplified region (e.g., a specific PCR is performed using a fluorescent dye probe having an annealing base sequence, a reporter labeled at the 5' end and a quencher labeled at the 3' end, etc.), and a staining reagent or fluorescent dye that can detect the nucleic acid Amplification products can be quantified using the fluorescence signal from the probe as an indicator.

特に、本方法においては、RT-PCRとして、インターカレーター法による逆転写リアルタイムPCR(RT-qPCR)を行うことが好ましい。インターカレーター法を用いることで、蛍光色素プローブを用いる場合と比較して、ランニングコストを低く抑えることができる。 In particular, in this method, it is preferable to perform reverse transcription real-time PCR (RT-qPCR) by the intercalator method as RT-PCR. By using the intercalator method, the running cost can be kept low compared to the case of using a fluorescent dye probe.

本方法において、ツーステップRT-PCR法を使用する場合には、精製したRNAを鋳型として逆転写反応を行い、cDNAを作製した後に、PCR反応を別のチューブ内で行う。具体的には、畑地土壌サンプルから分離されたシスト及び/又は卵を含む分離物、又は畑地土壌サンプルから分離されたシスト及び/又は卵からのRNAを鋳型として、逆転写酵素及びランダムヘキサマー等のプライマーを用いてcDNAを作製する。その後、作製したcDNAを鋳型として、本発明に係るプライマーセットを用いてPCRを行う。 In this method, when the two-step RT-PCR method is used, a reverse transcription reaction is performed using the purified RNA as a template to prepare cDNA, and then a PCR reaction is performed in another tube. Specifically, using as a template an isolate containing cysts and/or eggs isolated from a field soil sample, or RNA from cysts and/or eggs isolated from a field soil sample, reverse transcriptase, random hexamer, etc. cDNA is prepared using the primers of Thereafter, PCR is performed using the prepared cDNA as a template and the primer set according to the present invention.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below using examples, but the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

〔実施例1〕生存しているジャガイモシロシストセンチュウ(Gp)の検出方法及び当該方法に使用するプライマーセット
本実施例では、RNAを用いる生存線虫検出法を採用し、ランニングコストを低く抑えるため、プローブを用いないインターカレーター法による検出を目指した。また、様々な遺伝子領域を検討して高い種特異性を確保できる配列を選定しつつ、対象遺伝子のゲノムDNA由来の増幅を防止するため、フォワードプライマーとリバースプライマーとの間に500 bp程度のイントロンを挟むようにプライマーを設計した。これにより、RNA抽出時にゲノムDNAを分解する工程を省略でき、効率化と低コスト化をさらに図った。
[Example 1] Method for detecting viable potato phyllocyst nematode (Gp) and primer set used in the method In this example, a method for detecting viable nematodes using RNA was adopted to keep running costs low. , aimed at detection by the intercalator method without using a probe. In addition, while examining various gene regions and selecting a sequence that can ensure high species specificity, in order to prevent amplification from the genomic DNA of the target gene, an intron of about 500 bp between the forward primer and the reverse primer The primers were designed to sandwich the This made it possible to omit the step of degrading genomic DNA during RNA extraction, further improving efficiency and reducing costs.

1.プライマー設計
検討の結果、GpのY45F10D.4遺伝子の配列上に設計したGp特異的プライマーを選定した(表1及び図1;産物サイズ:367 bp)。
1. Primer Design As a result of examination, Gp-specific primers designed on the sequence of the Y45F10D.4 gene of Gp were selected (Table 1 and Figure 1; product size: 367 bp).

Figure 2023084968000001
Figure 2023084968000001

2.Gp及びその近縁種を供試した、インターカレーター法による逆転写リアルタイムPCR(RT-qPCR)
表1に示す設計したプライマーを用いて、Gp及びその近縁種を供試した、インターカレーター法による逆転写リアルタイムPCR(RT-qPCR)を行った。RT-qPCRに用いた鋳型核酸が由来する線虫種、シスト数又は卵数、鋳型核酸の種類を表2に示す。
(1)RNA抽出:
Takara社のNucleoSpin RNAを用いて各センチュウサンプルからRNAを抽出した。
(2)PCR反応液の調製:
Takara社のOne Step TB Green(登録商標) PrimeScriptTM PLUS RT-PCR kitを用いて逆転写定量PCRを行った。PCR反応液の構成は、2×One Step TB Green RT-PCR Buffer 5 μl、Takara Ex Taq HS Mix 0.6 μl、PrimeScript PLUS RTase Mix 0.2 μl、フォワードプライマーY45_0803_F1 (10 μM) 0.4 μl、リバースプライマーY45_0715_R4 (10 μM) 0.4 μl、RNase free water 2.4 μl、鋳型RNA 1 μlであった(合計で10 μl)。
(3)PCRの温度条件:
PCRの温度条件は、以下の通りであった:逆転写反応:42℃ 5分→初期変性:95℃ 10秒→PCR反応:変性95℃ 5秒→アニーリング/伸長63℃ 35秒(40サイクル)→融解曲線解析:95℃ 15秒→60℃ 1分→60℃から95℃まで0.3℃/秒ずつ上昇。
(4)インターカレーター法によるRT-qPCRの結果
インターカレーター法によるRT-qPCRの結果を表2に示す。
2. Intercalator-based reverse transcription real-time PCR (RT-qPCR) using Gp and its relatives
Using the designed primers shown in Table 1, reverse transcription real-time PCR (RT-qPCR) by the intercalator method was performed using Gp and its related species. Table 2 shows the nematode species from which the template nucleic acid used for RT-qPCR was derived, the number of cysts or eggs, and the type of template nucleic acid.
(1) RNA extraction:
RNA was extracted from each nematode sample using Takara's NucleoSpin RNA.
(2) Preparation of PCR reaction solution:
Reverse transcription quantitative PCR was performed using Takara's One Step TB Green (registered trademark) PrimeScript PLUS RT-PCR kit. The composition of the PCR reaction mixture is 2×One Step TB Green RT-PCR Buffer 5 μl, Takara Ex Taq HS Mix 0.6 μl, PrimeScript PLUS RTase Mix 0.2 μl, Forward Primer Y45_0803_F1 (10 μM) 0.4 μl, Reverse Primer Y45_0715_R4 (10 μM) μM) 0.4 μl, RNase free water 2.4 μl, template RNA 1 μl (10 μl in total).
(3) PCR temperature conditions:
The temperature conditions for PCR were as follows: reverse transcription reaction: 42°C 5 minutes → initial denaturation: 95°C 10 seconds → PCR reaction: denaturation 95°C 5 seconds → annealing/extension 63°C 35 seconds (40 cycles). → Melting curve analysis: 95°C 15 seconds → 60°C 1 minute → 0.3°C/second from 60°C to 95°C.
(4) Results of RT-qPCR by Intercalator Method Table 2 shows the results of RT-qPCR by the intercalator method.

Figure 2023084968000002
Figure 2023084968000002

表2の「検出可否」に示すように、GpのRNAを特異的に検出できた。また、この方法でGpの生存卵が10個しかないような非常に低密度条件でも検出することができた。 As shown in Table 2, "Detectability", Gp RNA could be specifically detected. In addition, this method was able to detect even very low-density conditions, such as only 10 viable Gp eggs.

3.1,3-ジクロロプロペンにより殺線虫処理した土壌のGpシストを供試した、インターカレーター法による逆転写リアルタイムPCR(RT-qPCR)
1,3-ジクロロプロペン(殺線虫剤「D-D」の有効成分、以下「1,3-D」と称する)により殺線虫処理した土壌のGpシストを用い、ジャガイモへの接種試験を行うと共に、RNAを抽出してRT-qPCRを行った。RT-qPCRは、上記第2節のGp及びその近縁種に関するRT-qPCRと同様の方法で行った。
結果を以下の表3に示す。
3. Reverse transcription real-time PCR (RT-qPCR) by intercalator method using Gp cysts in soil treated with nematicidal 1,3-dichloropropene
Using Gp cysts in soil treated with nematicides with 1,3-dichloropropene (active ingredient of nematicide "DD", hereinafter referred to as "1,3-D"), we conducted an inoculation test on potatoes. , RNA was extracted and RT-qPCR was performed. RT-qPCR was performed in the same manner as RT-qPCR for Gp and its relatives in Section 2 above.
The results are shown in Table 3 below.

Figure 2023084968000003
Figure 2023084968000003

表3に示すように、接種試験でのGp生残状況とRT-qPCRでの核酸の増幅はよく相関し、死滅したと考えられるサンプルでは核酸の増幅は認められなかった。 As shown in Table 3, Gp survival in the inoculation test correlated well with nucleic acid amplification in RT-qPCR, and nucleic acid amplification was not observed in the sample considered to be dead.

なお、DNAを対象としたPCRを行った場合には、全てのサンプルから核酸増幅が認められた。このときのPCR反応液の構成は、Dream Taq(TM) Hot Start Green Master Mix 5.0 μl、プライマー(ITS5およびPITSp4、ともに濃度は10 μM) 各0.3 μl、鋳型DNA 1 μl、RNase free water 3.4 μlであった(合成10 μl)。ITS5の配列情報はWhite et al. (1990) Amplification and Direct Sequencing of Fungal Ribosomal RNA Genes for Phylogenetics. In: Innis, M.A., Gelfand, D.H., Snisky, J.J. and White, T.J., Eds., PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, Academic Press, San Diego, 315-322(DOI:10.1016/B978-0-12-372180-8.50042-1)、PITSp4の配列情報はBulman and Marshall (1997) Differentiation of Australasian potato cyst nematode (PCN) populations using the polymerase chain reaction (PCR), New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science, Volume 25, Issue 2, pp. 123-129(DOI: 10.1080/01140671.1997.9513998)に記載のとおりである。これらのプライマーは、rDNAのITS(Internal Transcribed Spacer:内部転写領域)を標的とするプライマーである。PCRの温度条件は、以下の通りであった:初期変性:94℃2分→PCR反応:変性 94℃30秒、アニーリング 60℃30秒、伸長72℃30秒(35サイクル)。PCR産物はアガロースゲルを用いて電気泳動し、バンド(265 bp)の有無を確認した。 In addition, when PCR was performed on DNA, nucleic acid amplification was observed in all samples. At this time, the composition of the PCR reaction mixture was 5.0 μl of Dream Taq (TM) Hot Start Green Master Mix, 0.3 μl each of primers (ITS5 and PITSp4, both at a concentration of 10 μM), 1 μl of template DNA, and 3.4 μl of RNase free water. (10 μl synthetic). The sequence information of ITS5 is from White et al. (1990) Amplification and Direct Sequencing of Fungal Ribosomal RNA Genes for Phylogenetics. In: Innis, M.A., Gelfand, D.H., Snisky, J.J. and White, T.J., Eds., PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, Academic Press, San Diego, 315-322 (DOI:10.1016/B978-0-12-372180-8.50042-1), the sequence information of PITSp4 is from Bulman and Marshall (1997) Differentiation of Australasian potato cyst nematode ( PCN) populations using the polymerase chain reaction (PCR), New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science, Volume 25, Issue 2, pp. 123-129 (DOI: 10.1080/01140671.1997.9513998). These primers are primers targeting the ITS (Internal Transcribed Spacer) of rDNA. The temperature conditions for PCR were as follows: initial denaturation: 2 minutes at 94°C → PCR reaction: denaturation at 94°C for 30 seconds, annealing at 60°C for 30 seconds, extension at 72°C for 30 seconds (35 cycles). The PCR product was subjected to agarose gel electrophoresis to confirm the presence or absence of a band (265 bp).

4.まとめ
以上より、本実施例で設計したGp特異的プライマーを用いた、インターカレーター法によるRT-qPCRによれば、高価な蛍光色素プローブを使用せず、カップ検診法(2か月以上)より迅速に(数日以内)生存Gpを特異的に検出することができる。その結果、本実施例で設計したGp特異的プライマーを用いたRT-qPCRにより、低コスト且つ迅速に生存Gpを特異的に検出・評価することができるようになり、2ヶ月以上を要している現行の防除効果評価の大幅な効率化・迅速化が期待できる。
4. Summary From the above, according to the RT-qPCR by the intercalator method using the Gp-specific primers designed in this example, it can be performed more quickly than the cup screening method (more than 2 months) without using expensive fluorescent dye probes. Within a few days (within a few days) viable Gp can be specifically detected. As a result, RT-qPCR using the Gp-specific primers designed in this example enables the specific detection and evaluation of viable Gp at a low cost and quickly, requiring more than 2 months. It can be expected to significantly improve the efficiency and speed of the current evaluation of control effects.

Claims (4)

以下の(1)及び(2)のプライマーを含む、ジャガイモシロシストセンチュウ(Globodera pallida)に特異的な塩基配列をRT-PCRにより増幅し、生存しているジャガイモシロシストセンチュウを特異的に検出するためのプライマーセット。
(1)配列番号1記載の塩基配列から成るプライマー;及び
(2)配列番号2記載の塩基配列から成るプライマー。
Amplify a nucleotide sequence specific to potato cyst nematode (Globodera pallida), including the following primers (1) and (2), by RT-PCR, and specifically detect surviving potato cyst nematodes primer set for
(1) a primer consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1; and
(2) a primer consisting of the base sequence of SEQ ID NO:2;
請求項1記載のプライマーセットを含む、RT-PCRによる生存しているジャガイモシロシストセンチュウの検出用キット。 A kit for detecting viable potato phyllocyst nematodes by RT-PCR, comprising the primer set according to claim 1. 請求項1記載のプライマーセット又は請求項2記載のキットを用いて、ジャガイモシロシストセンチュウの標的核酸領域の増幅反応をRT-PCRにより行う工程を含む、生存しているジャガイモシロシストセンチュウの検出方法。 A method for detecting viable potato psyllocyst nematode, comprising the step of performing an RT-PCR amplification reaction of a target nucleic acid region of potato psyllocyst nematode using the primer set of claim 1 or the kit of claim 2. . RT-PCRが、インターカレーター法による逆転写リアルタイムPCR(RT-qPCR)である、請求項3記載の方法。
The method according to claim 3, wherein the RT-PCR is reverse transcription real-time PCR (RT-qPCR) by the intercalator method.
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