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利用内标为基础的多重+RT-PCR+技术检测草莓斑驳病毒和草莓轻型黄边病毒

浙江农业学报ActaAgriculturaeZhejiangensis,2014,26(1):105-109http://www.zjnyxb.cn

王红,王菁菁,张科立,等.利用内标为基础的多重RT-PCR技术检测草莓斑驳病毒和草莓轻型黄边病毒[J].浙江农业

学报,2014,26(1):105-109.

DOI:10畅3969/j.issn.1004-

1524畅2014畅01畅19收稿日期:2013-03-18

基金项目:农业科技成果转化资金项目(SQ2012ECC220008)作者简介:王红(1987—),女,山东临沂人,硕士,研究方向为植物病理学,E-mail:coco96812@163.com

利用内标为基础的多重RT-PCR技术检测草莓斑驳病毒和草莓轻型黄边病毒

王 红,王菁菁,张科立,成卓敏

(宁波华厦现代农业研究所,浙江宁波315000)

摘 要:草莓斑驳病毒(SMoV)和草莓轻型黄边病毒(SMYEV)分布较广,危害较重。应用CTAB法提取草莓总RNA,以优质的草莓总RNA为模板,结合扩增内标的检测体系,建立了SMoV和SMYEV的多重RT-PCR检测体系,可以对草莓田间植株和试管苗进行快速稳定的病毒检测。关键词:草莓病毒;内标;多重RT-PCR;病毒检测

中图分类号:S436畅639 文献标志码:A

文章编号:1004-1524(2014)01-0105-05

DetectionofStrawberrymottlevirusandStrawberrymildyellowedgeviruswithmultiplexRT-PCRbasedoninternalcontrol

WANGHong,WANGJing-jing,ZHANGKe-li,CHENGZhuo-min

(NingboHuaShaAgriculturalResearchInstitute,Ningbo315000,China)

Abstract:Strawberrymottlevirus(SMoV)andStrawberrymildyellowedgevirus(SMYEV),whicharefoundworld-wide,cancauseseriouscroplosses.TotalRNAforreversetranscriptase-polymerasechainreaction(RT-PCR)wasextractedfromstrawberrywithCTABmethod.AmultiplexRT-PCRassaywasusedforsimultaneousdetectingSMoVandSMYEVbasedonndhBgeneastheinternalcontrol.Bothfieldplantsandtest-tubeplantletsofstrawberrieswere

detectedeffectively.

Keywords:strawberryvirus;internalcontrol;multiplexRT-PCR;virusdetection

草莓是多年生草本植物,因其果实色泽鲜艳、营养丰富、酸甜可口、效益可观而备受栽培者和消费者喜爱,有“水果皇后”的美誉。在浙江省,草莓是一项非常重要的农业特色优势产业。长期以来,草莓产区一直都依靠传统的匍匐茎繁殖法,草莓上多种病毒随无性繁殖不断增殖扩大,致使草莓种性退化,长势减弱,产量逐年下

降。侵染草莓的病毒据统计有20多种,很多病

毒在商品草莓上不会诱发明显的症状,侵染后通常仅表现在失去活力、植株矮化产量低,以及通

常意义上的品种“退化”[1]

。影响草莓的主要蚜传病毒有草莓斑驳病毒(SMoV)和草莓轻型黄边

病毒(SMYEV),它们分布较广,危害较重[2,3]

。解决病毒危害的关键是大面积推广应用无病毒苗,实行无病毒化生产。病毒检测是草莓病毒研究的一个重要环节,其水平的高低必将影响无病毒化生产的进程。以往草莓病毒检测的方法主要有小叶嫁接法、电镜观测和酶联免疫吸附

法[4,5],但均存在局限性。PCR技术是病毒检测的主要方法之一,目前已有利用多重PCR技术对这两种病毒进行检测的报道[6-8]。多重PCR(Multi-

plexpolymerasechainreaction)是在1次PCR反应中加入多对引物,特异性地扩增多个基因位点的反应,通过优化反应体系和反应程序,直到保证所有引物对都能在同一条件下扩增出目的条带。由于草莓病毒多为混合侵染,综合表现症状,多重PCR可以同时检测多种病毒或区分病毒的不同株系,极大地提高检测效率,降低检测成本。

本研究在利用单一RT-PCR检测内标及SMoV和SMYEV的基础上,通过调节和优化影响多重RT-PCR的因子,建立了利用内标为基础的多重RT-PCR技术同时检测SMoV和SMYEV。

1 材料与方法

1.1 植物材料、试剂和引物

已证明带有SMoV和SMYEV的草莓品种布兰登堡(Brandenburg)生长于温室(沈阳农业大学张志宏教授馈赠)。通过0畅2mm微茎尖获得的红颊、章姬和丰香保存于组培瓶中。

反转录酶M-MLV,TaqDNA聚合酶,dNTP,RNA酶抑制剂,DNAMarker均购于上海生工公司,其他药品为国产分析纯。所有引物均由上海生工生物工程技术服务公司合成。

根据文献[6,7]进一步优化反应条件筛选到本研究所用引物,如表1。

表1 扩增SMoV,SMYEV及内标片段的引物对

Table1 PrimerpairsusedinamplifyingofSMoV,SMYEVandinternalcontrol

引物对序列(5→3)目的片段来源大小/bp

D1/D3TAAGCGACCACGACTGTG

ACAAAG(正义引物)SMoV219

TCTTGGGCTTGGATCGT-

CACCTG(反义引物)N1/N2GGACTCCTGACGTATACG

AAGGATC(正义引物)ndhB571

AAACAACGCTTGTAAG-

GAGTCC(反义引物)Ya/Y2CCGCTGCAGTTGTAGGGTA

(正义引物)

CATGGCACTCATTGGAGCT-GGG(反义引物)SMYEV861

1.2 RNA的提取及电泳检测

从待测草莓植株上取幼嫩的叶片,采用改进

的CTAB方法提取总RNA,具体方法如下:取0畅1

g幼嫩的叶片放在5mLEppendorf管中,立即倒

入液氮,用玻璃棒快速研磨,研磨充分后加入1

mLCTAB提取缓冲液(2%CTAB;100mmol?L-1

Tris-HCl,pH8畅0;20mmol?L-1EDTA,1畅4mol?

L-1NaCl),65℃水浴15min;用等体积氯仿/酚

混合液(1∶1)抽提1次,上清液中加入1/4体积

10mol?L-1LiCl,-20℃放置1h;12000r?

min-1离心10min,沉淀用500μLDEPCddH2O

溶解,用等体积氯仿/异戊醇混合液(24∶1)抽

提,将上清液转入新的离心管中,加入等体积

异丙醇,颠倒混匀,-20℃放置20min;12000

r?min-1离心10min,弃上清,放置超净工作台上

吹干,加入50μLDEPCddH2O。此方法简单易

行,实验中除CTAB提取缓冲液用DEPC处理,

其他都不需要用DEPC处理,两次高压灭菌即

可,所用离心机为常温离心机。取5μL总RNA

溶液在1%琼脂糖凝胶中电泳,电泳后EB染

色,检测RNA完整性。

1.3 RT-PCR

反转录反应体积为20μL,其中包括模板5

μL,反转录酶1μL,随机引物、Oligod(T)引物各

0畅5μL,其他成分与操作步骤参考上海生工反转

录试剂盒说明书进行。反转录结束后取1μL进

行PCR反应,反应体积为20μL,反应体系中含

2μL10×Buffer,1畅5mmol?L-1MgCl2,0畅2mmol?

L-1dNTP,0畅2μmol?L-1引物,0畅5UTaq酶,用水

补足至20μL。

对于单一PCR反应,PCR反应体积20μL,

含10×PCRBuffer2畅0μL、MgCl2(25mmol?L-1)

1畅2μL、dNTP(2mmol?L-1)2μL、引物(10μmol?

L-1)0畅4μL、0畅75UTaq酶、反转录产物1畅0

μL。对于多重PCR反应,PCR反应体积20μL,

含10×PCRBuffer2畅0μL、MgCl2(25mmol?L-1)

1畅2μL、dNTP(2mmol?L-1)2μL、引物(10μmol

?L-1)0畅4μL、0畅75UTaq酶、反转录产物1畅0

μL。引物对D1/D3,Ya/Y2,N1/N2依次加0畅6,

0畅4和0畅4μL。

单一PCR反应程序分别为:(1)引物对D1/

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35个循环,最后72℃延伸5min;(2)引物对N1/

N2的退火温度为54℃,其他与D1/D3的相同;(3)引物对Ya/Y2的退火温度为56℃,其他与D1/D3的相同。多重PCR的反应程序为:94℃2min;94℃30s,57℃40s,72℃60s,35个循环;最后72℃延伸5min。用含EB的2%琼脂糖凝胶电泳检测扩增产物。

2 结果与分析

采用单一RT-PCR技术,引物对D1/D3从感

染SMoV的草莓植株中稳定地扩增出SMoV的特异片段;引物对Ya/Y2可以从感染SMYEV的草莓植株中稳定地扩增出SMYEV的特异片段;引物对N1/N2从草莓病毒指示植物和草莓品种的反转录产物中扩增出了571bp的ndhB基因特异片段,而未加反转录酶则没有任何扩增产物,说明ndhB基因存在于草莓中,跨越内含子的引物设计是有效的,ndhB基因适合作为草莓RNA病毒检测的内标。2.1 总RNA的提取

分别从带毒草莓植株布兰登堡和脱毒草莓植株红颊、章姬和梦香的叶片中提取总RNA,从电泳结果可以看出28S,18S谱带清晰(图1),这表明总RNA没有发生严重的降解,完整性较好。以本研究方法提取的总RNA为模板进行RT-PCR,

多次重复的结果稳定。

1:章姬;2:红颊;3:丰香;4:布兰登堡;M:DNAmarkerDL2000。

图1 总RNA电泳图

Fig.1 ElectrophoreticpictureoftotalRNA

2.2 内标的RT-PCR

以N1/N2为引物,在不同的草莓品种的反转录产物中,都扩增出预期的571bp大小的特异片段,而未加反转录酶则没有任何扩增产物(图2)。说明ndhB基因存在于草莓中,跨越内含子的设计是有效的,该基因适合作为草莓

RNA病

1:章姬;2:红颊;3:丰香;4:布兰登堡;5:未加反转录酶的RT-PCR;M:DNAmarkerDL2000。

图2 不同草莓品种ndhB基因的RT-PCR

Fig.2 AmplificationofndhBgenebyRT-PCRfromva-riousstrawberrycultivarstranscriptaseinRT-PCR

毒检测的内标。

2.3 SMoV,SMYEV的RT-PCR检测

利用引物D1/D3在带毒草莓品种布兰登堡上扩增出预期的219bp大小的特异片段,且重复性好(图3)。利用引物Ya/Y2在带毒草莓品种布兰登堡上扩增出预期的861bp大小的特异片段,且重复性好(图3)。2.5 多重RT-PCR检测体系

在结合内标的SMoV与SMYEV检测中,带毒植株布兰登堡(已证明含有SMoV与SMYEV)可以扩增出3条特异条带,一条是571bp的ndhB基因的特异片段,另外两条分别是219bp的SMoV的特异片段和861bp的SMYEV特异片段(图3)。

2.6 多重RT-PCR检测体系的特异性

应用多重RT-PCR检测体系从侵染SMoV和SMYEV的草莓植株叶片中扩增出571bp的草莓内标谱带,219bp的SMoV的特异片段和861bp的SMYEV特异片段;侵染SMoV的草莓植株叶片中扩增出571bp的草莓内标谱带,219bp的SMoV的特异片段;侵染SMYEV的草莓植株叶片中扩增出571bp的草莓内标谱带,861bp的SMYEV特异片段;健康的草莓植株叶片中只扩增出571bp草莓内标谱带;不加反转录酶的反转录产物则没有扩增出任何特异性条带(图4)。结果显示:该多重RT-PCR检测体系具有较高的特异性,可以同时准确地检测到草莓植株中复合感染的SMoV和SMYEV,而且引入的草莓内标可以防止检测过程中假阴性情况的出现。

?

701?王 红,等.利用内标为基础的多重RT-PCR技术检测草莓斑驳病毒和草莓轻型黄边病毒

1~4:SMoV的检测;5~8:SMYEV的检测;9~12:以内标为基础检测SMoV和SMYEV;M:DNAmarkerDL2000。

图3 以内标为基础的RT-PCR检测SMoV和SMYEV

Fig.3 DetectionofSMoVandSMYEVinstrawberrywithRT-PCRbasedonndh

Bgeneasinternalcontrol

M:DNAmarkerDL2000;1:侵染SMoV和SMYEV的草莓植株;

2:侵染SMoV的草莓植株;3:侵染SMYEV的草莓植株;4:健康草莓植株;5:不加反转录酶的反转录产物为模板;6:清水对照。

图4 多重RT-PCR特异性实验Fig.4 SpecificityofmutiplexRT-PCR

3 讨论

草莓总RNA的提取方法主要有Trizol和商业化试剂盒,提取的RNA效果并不理想,且价格高。Posthuma等

[9]

利用RT-PCR检测SCrV的结

果不稳定,只有通过嵌套引物才可以检测出。而Kaden-Kreuziger等

[3]

在检测SMYEV研究中未

能筛选出有效的提取草莓总RNA的方法,只有应用免疫捕获PCR(immunocapturePCR)进行检测。CTAB主要用于提取DNA,利用CTAB提取的草莓DNA可以稳定地进行RAPD(randomam-plifiedpolymorphicDNA)反应,说明其中的抑制物质已经基本去除。杨洪一等

[7]

利用CTAB法

提取草莓总RNA,方法有所改进,但仍耗时较长,并且需要提前对各种玻璃器皿以及离心管用DEPC(焦碳酸二乙酯)进行处理,DEPC有致癌嫌疑。本研究利用改良的CTAB方法提取草莓总RNA,此方法简单易行、用时少,3h之内即可完成实验。实验中除CTAB提取缓冲液时用DEPC

处理,其他都不需要用DEPC处理,2次高压灭菌

即可,所用离心机为常温离心机。

单一PCR中扩增效果好的引物作为多重PCR的引物时,很可能因为引物间的相互作用而未建立多重PCR体系。慎重选择引物可以使反应更容易优化,特别是在扩增多个片段时。合理选择引物后,对单个或多个目的片段不能良好地扩增是多重PCR中最主要的问题。

本研究在植物病毒检测过程中引入内标,由于RNA在提取过程中容易降解,再加上草莓是富含多酚多糖的植物,如果去除不干净很可能影响下一步的RT-PCR反应。为了监测RNA的质

量和RT-PCR反应的正常进行,Bariana等[10]

率先在RT-PCR检测豆类病毒体系中引入内标(in-ternalcontro1),但是在健康植株上产生非特异性

条带;Nassuth等[11]

在果树病毒的RT-PCR检测研究中,利用苹果酸脱氢酶基因和2-磷酸核酮糖羧化氧化酶基因作为内标,虽然可以应用于多种果树的不同组织,但无法有效区别DNA模板和RNA模板,只有在RT-PCR反应前进行DNA酶

解才可以起到监测作用。Menzel等[12]

在检测病毒体系中引入内标(internalcontro1),并且在应用内标时设计了跨越内含子区域的引物,实现了只对剪接后的mRNA进行特异扩增,防止产生假阳性结果。本研究引入的草莓内标是跨越内含子区域设计的,只对剪接后的mRNA进行特异性扩增,排除了基因组的干扰,同时也可以防止检测过程中假阴性情况的出现。参考文献:

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(责任编辑 张 韵)

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