PL233891B1 - Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Mesocriconema curvatum, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR - Google Patents

Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Mesocriconema curvatum, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR Download PDF

Info

Publication number
PL233891B1
PL233891B1 PL415505A PL41550515A PL233891B1 PL 233891 B1 PL233891 B1 PL 233891B1 PL 415505 A PL415505 A PL 415505A PL 41550515 A PL41550515 A PL 41550515A PL 233891 B1 PL233891 B1 PL 233891B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
identification
time pcr
curvatum
nematode
pcr
Prior art date
Application number
PL415505A
Other languages
English (en)
Other versions
PL415505A1 (pl
Inventor
Wiesław BOGDANOWICZ
Wiesław Bogdanowicz
Ewa DMOWSKA
Ewa Dmowska
Łukasz FLIS
Łukasz Flis
Aleksandra GRALAK
Aleksandra Gralak
Katarzyna KOWALEWSKA
Katarzyna Kowalewska
Tadeusz MALEWSKI
Tadeusz Malewski
Robert TURLEJ
Robert Turlej
Katarzyna WIŚNIEWSKA
Katarzyna Wiśniewska
Olga WIŚNIEWSKA
Olga Wiśniewska
Original Assignee
Muzeum I Instytut Zoologii Polskiej Akademii Nauk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Muzeum I Instytut Zoologii Polskiej Akademii Nauk filed Critical Muzeum I Instytut Zoologii Polskiej Akademii Nauk
Priority to PL415505A priority Critical patent/PL233891B1/pl
Publication of PL415505A1 publication Critical patent/PL415505A1/pl
Publication of PL233891B1 publication Critical patent/PL233891B1/pl

Links

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Mesocriconema curvatum, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR. Dzięki specyficznie dobranym starterom i sondom rozwiązanie to umożliwia precyzyjną identyfikację wskazanego gatunku nicienia niezależnie od rodzaju prób badanych, ich pochodzenia i przeznaczenia oraz stadium rozwoju.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Mesocriconema curvatum, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR.
Mesocriconema curvatum jest pasożytem i groźnym szkodnikiem drzew, który żyjąc w przewodach żywicznych, namnaża się. Tym doprowadza do ich zatykania, a w konsekwencji do śmierci rośliny.
Identyfikacja gatunków nicieni oparta jest na analizie cech morfologicznych i morfometryczn ych, w tym diagnozowane są m.in.: zabarwienie samicy na poszczególnych etapach rozwojowych, kształt cysty, długość i kształt guzów sztyletu, długość larwy inwazyjnej, wzór na płytce perinealnej. Jest to jednak analiza bardzo pracochłonna i czasochłonna. Wymaga dużo wiedzy i doświadczenia w pracy z materiałem biologicznym. Ponadto, istnieje możliwość nachodzenia na siebie wymiarów różnych gatunków. Metody opartej na analizie cech morfologicznych i morfometrycznych nie można zastosować do identyfikacji młodocianych osobników, u których cechy morfologiczne nie są jeszcze wykształcone.
Obecnie w diagnostyce nematologicznej coraz częściej stosowane są techniki oparte na analizie kwasów nukleinowych, w tym wykorzystujące łańcuchową reakcję polimerazy (PCR). Podstawą techniki PCR jest powielenie fragmentu/ów DNA, specyficznego dla określonego organizmu, do poziomu umożliwiającego jego szybką i prostą detekcję przy użyciu elektroforezy. Uzyskuje się to stosując krótkie jednoniciowe oligonukleotydy (12-40 nukleotydów), tzw. startery, specyficzne dla powielanego fragmentu DNA oraz enzym - termostabilną polimerazę, która umożliwia powielenie żądanego fragmentu w cyklicznej, trzyetapowej reakcji, złożonej z denaturacji, wiązania starterów oraz syntezy DNA. Zazwyczaj po około 30 cyklach reakcji uzyskuje się ponad milion kopii powielanego fragmentu DNA, co pozwala zidentyfikować go techniką elektroforezy żelowej.
Udoskonaleniem łańcuchowej reakcji polimerazy jest Real Time PCR, to jest rekcji PCR z pomiarem ilości powielonego fragmentu w każdym cyklu reakcji. Do pomiaru ilości powielonego fragmentu wykorzystuje się fluorochromy (barwniki fluorescencyjne), np.: SYBR Green I, SYTO9, Eva Green, SYBR Gold, których fluorescencja jest proporcjonalna do ilości powielonego fragmentu. Identyfikację powstałych produktów przeprowadza się poprzez pomiar wielkości fluorescencji oraz analizę krzywej topnienia produktów reakcji bez elektroforezy. Czułość reakcji Real Time PCR jest znacznie większa niż tradycyjnego PCR, a brak elektroforezy skraca czas analizy. Wadą Real Time PCR z barwnikami fluorescencyjnymi (podobnie jak tradycyjnego PCR) jest ograniczona specyficzność reakcji. W większości przypadków reakcja PCR zachodzi nie tylko w przypadku 100% identyczności sekwencji starterów do sekwencji matrycy lecz również gdy 1-2 nukleotydy sąnieidentyczne. Ta właściwość tradycyjnego PCR i Real Time PCR z barwnikami fluorescencyjnymi wymaga precyzyjnego ustawienia parametrów termicznych reakcji. Ponadto, barwniki fluorescencyjne wiążą się z każdym dwuniciowym fragmentem DNA, powstałym również w wyniku amplifikacji starterów (produkty primer-primer, primer-dimer), co wymaga również starannego doboru odpowiedniego stężenia starterów. Alternatywą dla barwników fluorescencyjnych są sondy DNA znakowane fluorescencyjnie. Są to krótkie odcinki DNA, komplementarne do poszukiwanej sekwencji, które po przyłączeniu do DNA podczas reakcji PCR emitują fluorescencję o określonej długości fali. Obecnie znanych jest kilka rodzajów sond, np.: TaqMan, FRET, molecular beacons, czy scorpions. Specyficzność reakcji Real Time PCR ze znakowanymi sondami jest znacznie wyższa niż z barwnikami fluorescencyjnymi. W odróżnieniu od starterów niedopasowanie jednego nukleotydu w sekwencji sondy prowadzi przeważnie do braku reakcji lub bardzo istotnego zmniejszenia wydajności, co jest łatwe do stwierdzenia podczas monitorowania przebiegu reakcji lub analizy wyników reakcji.
Dotychczas najczęściej stosowaną metodą molekularnej identyfikacji nicieni było PCR. McCuiston J.L, Hudson L.C. Subbotin S.A., Davis E.L., Warfield C.Y Conventional and PCR Detection of Aphelenchoides fragariae in Diverse Ornamental Host Plant Species. J Nematol. Dec 2007; 39(4): 343-355 opracowali startery do identyfikacji Aphelenchoides fragariae.
Stosowano metodę polimorfizmu długości fragmentów restrykcyjnych PCR-RFLP (Restriction Fragments Length Polymorphism) wykorzystującą enzymy restrykcyjne, które tną nić DNA w specyficznym dla siebie miejscu. Różnice w długości pociętych fragmentów DNA świadczą o zmienności. Burgermeister W., Metge K., Braasch H., Buchbach E. 2005. ITS-RFLP patterns for differentiation of 26 Bursaphelenchus species (Nematoda: Parasitaphelenchidae) and observations on their distribution. Russian Journal of Nematology, 13: 29-42 opracowali metodę PCR-RFLP do identyfikacji 44 gatunków Bursaphelenchus.
PL 233 891 Β1
Do identyfikacji B. xylophylus z powodzeniem stosowano metodę Real Time PCR (Cao AX, Liu XZ, Zhu SF, Lu BS. Detection ofthe Pinewood Nematode, Bursaphelenchus xylophilus, Using a Real-Time Polymerase Chain Reaction Assay. Phytopathology. 2005 May;95(5):566-571; Ye W, Giblin-Davis RM. Molecular characterization and development of real-time PCR assay for pine-wood nematode Bursaphelenchus xylophilus (Nematoda: Parasitaphelenchidae). PLoS One. 2013 Nov 11 ;8(11):e78804. doi:10.1371/joumal.pone.0078804). Identyfikację Mesocriconema curvatum poprzez sekwencjonowanie DNA opisano w publikacji Cordero MA, Robbins RT, Szalanski AL. 2012. Taxonomic and Molecular Identification of Mesocriconema and Criconemoides Species (Nematoda: Criconematidae). Journal of Nematology 44(4):399-426.
Przy aktualnym stanie techniki istnieje nadal potrzeba dostarczenia narzędzia umożliwiającego detekcję gatunków nicieni, które dotychczas nie były identyfikowane metodami genetycznymi, jak również dostarczenia udoskonalonego sposobu identyfikacji tych gatunków nicieni, które są wykrywane znanymi technikami genetycznymi natomiast nie zapewniają wysokiej precyzyjności i nie wykluczają błędów w analizie.
Celem wynalazku jest dostarczenie sposobu umożliwiającego identyfikację nicienia Mesocriconema curvatum z dużą czułością i specyficznością oraz dostarczenie nowych sekwencji nukleotydowych starterów i sondy, mających zastosowanie w sposobie wykrywania nicieni techniką PCR, zwłaszcza Real Time PCR, niezależnie od rodzaju prób badanych, ich pochodzenia i przeznaczenia oraz stadium rozwoju. Powyższe cele zrealizowano w niniejszym wynalazku.
Przedmiotem wynalazku jest sposób identyfikacji nicienia Mesocriconema curvatum w próbce gleby, obejmujący następujące etapy:
a) dostarczenie próbki gleby zawierające nicienie do identyfikacji;
b) wypłukanie nicieni z gleby;
c) izolację DNA;
d) przeprowadzenie reakcji PCR, zwłaszcza Real-Time PCR, z zastosowaniem pary starterów 3’ i 5’ oraz sondy;
e) porównanie krzywej amplifikacji badanej próby z krzywymi amplifikacji próby zerowej oraz kontroli negatywnej, przy czym do identyfikacji jednego z powyższych gatunków w reakcji PCR, zwłaszcza, Real-Time PCR stosuje się właściwe dla danego gatunku startery 3’ i 5’ oraz sondę wybrane z listy:
Gatunek 5’ starter 3 ’ starter Sonda
Nazwa Sekwencja Nazwa Sekwencja Nazwa Sekwencja
Mtsacrtconema iurvalum MecuT AGCTGAAACTT AAAGGAATTG Mecurev CAACCACCGAA TCATGAA Mecurs ATCAATCTGTCAAT CCTTACGGTGTC
Przedmiotem wynalazku jest również zestaw do identyfikacji nicienia Mesocriconema curvatum, metodą PCR, zwłaszcza Real -Time PCR, zawierający właściwe dla danego gatunku startery 3’ i 5’ oraz sondę:
Gatunek 5' starter 3’ starter Sonda
Nazwa Sekwencja Nazwa Sekwencja Nazwa Sekwencja
Mesocriconema eurva!um Mecurf AGCTGAAACTT AAAGGAATTG Mecure V CAACCACCGAA TCATGAA Mecurs ATCAATCTGTCAAT CCTTACGGTGTC
Mieszanina reakcyjna zawiera bufor, termostabilną Taq polimerazę, jony magnezu, startery i sondę. Stężenie starterów w mieszaninie reakcyjnej wynosi 1-2 μΜ, sondy 50-100 nM, jonów magnezu 2-5 mM. Reakcję prowadzi się przy temperaturze przyłączania starterów 55-60°C, w objętości mieszaniny reakcyjnej 10-20 μΙ, przy zastosowaniu od 35 do 40 cykli reakcji. Identyfikacji produktów dokonuje się poprzez porównanie krzywych amplifikacji badanej próby z krzywymi amplifikacji próby zerowej.
Poniżej podano przykład identyfikacji Mesocriconema curvatum. Każdorazowo identycznym warunkom izolacji i amplifikacji poddawano próbę zerową (dejonizowana H2O wolna od nukleaz) oraz próbę ujemną. Materiałem dla próby ujemnej było DNA gatunku nicienia należącego do tego samego rodzaju co badany, mieszanina równych ilości DNA nicieni należących do tego samego gatunku co badany gatunek lub w przypadku braku gatunków należących do tego samego rodzaju z tej samej rodziny.
PL 233 891 Β1
Przykład 1
Identyfikacja nicieni z gatunku Mesocriconema curyatum
DNA izolowano przy użyciu komercyjnych zestawów do izolacji DNA NucleoSpin Tissue XS firmy Macherey-Nagel. W reakcji użyto starterów i sondy o następujących sekwencjach:
Starter/sonda Sekwencja
Mecurf AGCTGAAACTTAAAGGAATTG
Mecurev CAACCACCGAATCATGAA
Mecurs ATCAATCTGTCAATCCTTACGGTGTC
Reakcję Real Time PCR przeprowadzano w mieszaninie o objętości 20 μΙ w aparacie RotorGene 6000 firmy Qiagen przy użyciu odczynników z zestawu LuminoCt qPCR ReadyMix (Sigma-Aldrich) w następujących ilościach:
- H2O wolna od nukleaz do objętości 20 μΙ,
- 2 μ110,0 μΜ każdego ze starterów Mecurf i Mecurev,
- 1 μΙ 4,0 μΜ sondy Mecurs znakowanej na końcu 5’ barwnikiem JOE, a 3’-końcu wygaszaczem HBQ1,
- 10 μΙ 2X LuminoCt qPCR ReadyMix (Sigma-Aldrich),
- 2 μΙ DNA.
Mieszaninę reakcyjną umieszczano w probówce o objętości 20 μΙ, umieszczano w rotorze termocyklera RotorGene 6000 i przeprowadzano reakcję amplifikacji w 40 cyklach w następujących warunkach:
Etap Temperatura [°C] Czas [s] Pomiar fluorescencji
fre-inkubacja 95 I80 -
Amplifikacja denaturacja 95 30 -
przyłączanie 55 30 pojedynczy
synteza 72 30 -
Chłodzenie 40 20 -
Kontrolę negatywną stanowiło DNA nicieni Mesocriconema xenoplax.
Krzywe amplifikacji uzyskane w wyniku przeprowadzonej analizy przedstawiono na Fig. 1.
Rozwiązanie według wynalazku pozwala na wykrycie Mesocriconema curvatum w glebie w przeciągu kilku godzin, uwzględniając w tym etapy przygotowania prób, izolacji DNA oraz reakcji Real-Time PCR. Metodę według wynalazku, można zastosować do identyfikacji wyżej wymienionych gatunków nicieni niezależnie od rodzaju prób badanych, ich pochodzenia i przeznaczenia oraz stadium rozwoju.
Proponowany zestaw sond pozwala identyfikować wyżej wymienione gatunek nicienia w reakcji Real Time PCR, która jest znacznie czulsza i szybsza od innych metod PCR. Zastosowanie w reakcji Real Time PCR sond znacznie zwiększa specyficzność reakcji w stosunku do reakcji Real Time PCR z barwnikami fluorescencyjnymi.
PL 233 891 Β1
Wykaz sekwencji starterów i sond
Nr startera/sondy Nazwa
Sekwencja
Nr 1
Mecurf
AGCTGAAACTTAAAGGAATTG
Nr 2
Mecurev
CAACCACCGAATCATGAA
Nr 3
Mecurs
ATCAATCTGTCAATCCTTACGGTGTC

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe
1. Sposób identyfikacji nicienia Mesocriconema curvatum w próbce gleby, obejmujący następujące etapy:
a) dostarczenie próbki gleby zawierające nicienie identyfikacji;
b) wypłukanie nicieni z gleby;
c) izolację DNA;
d) przeprowadzenie reakcji PCR, zwłaszcza Real-Time PCR, z zastosowaniem pary starterów 3’ i 5’ oraz sondy;
e) porównanie krzywej amplifikacji badanej próby z krzywymi amplifikacji i próby zerowej oraz kontroli negatywnej, znamienny tym, że do identyfikacji gatunku Mesocriconema cun/afum w reakcji PCR, zwłaszcza Real-Time PCR, stosuje się właściwe dla danego gatunku startery 5’ (nr 1) i 3’ (nr 2) oraz sondę nr 3.
2. Zestaw do identyfikacji nicienia Mesocriconema curvatum, metodą PCR, zwłaszcza Real-Time PCR, zawierający właściwe dla danego gatunku startery 5’ (nr 1) i 3’ (nr 2) oraz sondę nr 3.
PL415505A 2015-12-23 2015-12-23 Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Mesocriconema curvatum, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR PL233891B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL415505A PL233891B1 (pl) 2015-12-23 2015-12-23 Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Mesocriconema curvatum, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL415505A PL233891B1 (pl) 2015-12-23 2015-12-23 Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Mesocriconema curvatum, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL415505A1 PL415505A1 (pl) 2017-07-03
PL233891B1 true PL233891B1 (pl) 2019-12-31

Family

ID=59201411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL415505A PL233891B1 (pl) 2015-12-23 2015-12-23 Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Mesocriconema curvatum, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL233891B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL415505A1 (pl) 2017-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Webster et al. Rapid diagnostic multiplex PCR (RD-PCR) to discriminate Schistosoma haematobium and S. bovis
JPH10332701A (ja) 核酸融解温度測定法
CN108060257A (zh) 一种基于环介导等温扩增技术检测强雄腐霉的引物组合物及其检测方法
Alemu Real-time PCR and its application in plant disease diagnostics
PL233891B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Mesocriconema curvatum, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR
PL230914B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicieni, szkodników roślin leśnych, metodą Real Time PCR
PL231511B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Bursaphelenchus tiliae, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR
PL232392B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Bursaphelenchus fraudulentus, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR
PL232391B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Bursaphelenchus hofmanni, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR
PL233890B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Rotylenchus buxophilus, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR
PL233886B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Geocenamus longus, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR
PL231510B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Rotylenchus capitatus, szkodnika roślin leśnych, metodą Real Time PCR
PL233892B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Longidorus eonymus szkodzącego drzewom i krzewom owocowym, metodą Real Time PCR
PL233894B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Merlinius microdorus, szkodnika zbóż i traw, metodą Real Time PCR
PL232394B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Xiphinema diversicaudatum, szkodzącego drzewom i krzewom owocowym, metodą Real Time PCR
PL233888B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Paralongidorus maximus szkodzącego drzewom i krzewom owocowym, metodą Real Time PCR
PL231513B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Longidorus poessneckensis, szkodzącego drzewom i krzewom owocowym, metodą Real Time PCR
PL231512B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Longidorus intermedius, szkodzącego drzewom i krzewom owocowym, metodą Real Time PCR
PL233885B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Merlinius brevidens, szkodnika zbóż i traw, metodą Real Time PCR
PL233837B1 (pl) Sposob i zestaw do identyfikacji nicieni, szkodnikow upraw roslin motylkowych, metoda Real Time PCR
PL233893B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Heterodera goettingiana, ważnego szkodnika roślin uprawnych, metodą Real Time PCR
PL233889B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Paraphelenchus myceliophthorus, szkodnika grzybów, metodą Real Time PCR
PL231509B1 (pl) Sposób i zestaw do identyfikacji nicienia Paraphelenchus tritici, szkodników grzybów, metodą Real Time PCR
PL233839B1 (pl) Sposob i zestaw do identyfikacji nicieni, szkodnikow zboz i traw, metoda Real Time PCR
PL233836B1 (pl) Sposob i zestaw do identyfikacji nicieni szkodzacych drzewom i krzewom owocowym metoda Real Time PCR