| 技术名称:伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌多重TaqMan荧光定量PCR方法的建立 | |
| 产业领域:肉牛 肉羊 | 技术类别:种养技术 |
| 联系人:向华 | 手机号码:15881022773 |
| 工作单位:西南民族大学 | 技术所有者:向华 |
技术简介为建立一种伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌四种病原的联合共检方法,以伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌基因序列为模板,克隆得Cory-PLD基因、Stap-NUC基因、Arc-PLO基因和Pse-OPRI基因序列并构建四种病原核酸标准品,设计四对探针,构建伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌四重TaqMan荧光定量PCR方法,然后对方法检测条件进行优化及质量评价,并作临床初步验证。结果显示,构建的伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌四重TaqMan荧光定量PCR方法特异性好,伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌检测最低拷贝数分别为3.54×101、5.57×101、3.24×101、7.96×101 copies/μL;稳定性好,且与病原学检测相比具有较高的检测符合率;对52份临床样本作检测,伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌的阳性检出率分别为32.7%、51.9%、19.2%和0,金黄色葡萄球菌和化脓隐秘杆菌混合感染率为3.8%。本研究成功构建了伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌四重TaqMan荧光定量PCR检测方法,可为今后此四类疫病的防控提供了重要的参考依据。
经典案例随着我国牛羊产业集约化和规模程度的提高,牛羊类疾病的发病率逐年上升。干酪性淋巴结炎(caseous lymphadenitis ,CLA )是一种人兽共患慢性传染病,其中以的发病和危害最为广泛和严重,该病主要表现为患病动物皮下组织或浅表淋巴结肿大,化脓形成脓腔。虽然其致死率相对较低,但往往因未得到足够的重视而导致该病广泛传播且难以清除,严重影响牛羊的生产性能和皮张质量,给牛羊养殖业带来很大的经济损失。伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌是引起干酪性淋巴结炎的主要细菌性病原。由于此四种病原的发病表现要么近似,要么多发生混合感染,临床上常难以进行快速、较准确而有效的鉴别诊断。因此,建立一种既快速,相对更准确的联合共检方法,对于这类疫病快速诊检和有效防控具有十分重要的意义。
实时荧光定量PCR技术是常用的分子检测手段之一,将普通探针法荧光定量PCR与多通道荧光信号技术相结合后,可通过检测荧光信号强度直接对产物进行定性和定量分析。目前,牛羊干酪性淋巴结炎的诊断主要依靠病原菌的分离鉴定,但由于化脓隐秘杆菌、伪结核棒状杆菌培养条件要求苛刻,生长缓慢,易漏检,存在的多重PCR方法敏感性不高,病原检测不全面。而多重TaqMan荧光定量PCR检测方法具有操作简便、检测快速、结果敏感等优势,被广泛用于病原及其分型的检测中。本研究通过以牛羊干酪性淋巴结炎主要病原菌为基础,建立一种同时检测主要病原菌的多重TaqMan荧光定量PCR检测方法,并初步应用于生产中临床样品的检测,以期为牛羊生产中上述疫病的快速诊断和防控提供参考。
3.1 方法
3.1.1 Cory-PLD基因、Stap-NUC基因、Arc-PLO基因和Pse-OPRI基因的克隆鉴定
根据NCBI上已登录的伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌的基因序列比对分析后,Beacon Designer分别对伪结核棒状杆菌的PLD基因、金黄色葡萄球菌的NUC基因、化脓隐秘杆菌的PLO基因、绿脓杆菌的OPRI基因设计引物及探针(表1)。提取伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌的DNA,以-DNA为模板扩增目的基因,将胶回收产物连接pMD19-T Simple载体并转化,阳性的重组质粒送上海生工生物工程有限公司测序后保存。
表1 多重TaqMan荧光定量PCR的引物及探针信息
3.1.2四重TaqMan荧光定量PCR扩增及反应条件的优化
使用设计的引物和探针以及构建的Cory-PLD、Stap-NUC、Arc-PLO和Pse-OPRI质粒标准品为模板进行PCR反应,反应体系见表2。qPCR反应条件为:94℃预变性4 min;94℃变性30 s,55℃退火30 s,72℃延伸40 min,共35个循环,72 ℃再延伸10 min。在与上述TaqMan多重PCR反应相同的条件下,引物浓度(10μmol/L)在(0.2~2)μL区间,探针浓度(10 μmol/L)在(0.2~2)μL区间,退火温度在55~62℃对其反应条件进行优化。
表2 TaqMan多重定量PCR扩增反应体系
成分 | 加液量 |
Superstart Premix plus(Probe qPCR) | 10 mL |
上游引物 | 0.5 mL |
下游引物 | 0.5 mL |
探针 | 0.5 mL |
模板 | 1 mL |
ddH2O | 补足25 mL |
3.1.3 四重TaqMan荧光定量PCR标准曲线的建立
用稀释至101~108 copies/μL的标准质粒为模板进行PCR扩增,根据标准品起始拷贝数的对数和四种病原各个稀释度Ct值之间的线性关系绘制标准曲线。
3.1.4 四重TaqMan荧光定量PCR检测方法的质量评价
将伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌的质粒标准品按照两两随机分组等量混合,以上述分组混合液、牛副流感病毒3型等菌毒株核酸及无菌水为模板进行反应,评价特异性。同时,用NanoDrop one 微量分光光度计测定伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌核酸标准品浓度,将其倍比稀释至101 ~109 copies/μL,以各个浓度的稀释液为模板进行反应,评价灵敏性。将稀释好的质粒标准品分别取103、105、107浓度,在每个浓度下设置3个平行对照,进行组间和组内平行试验,评价重复性。
3.1.5 临床样本的检测
将采集自四川省简阳、南江2县市及重庆大足3个羊场共52份临床样本,用已建立的方法检测。检测结果采用卡方检验检测样本百分数间的显著性差异,用SPSS 26.0软件进行统计学分析。
3.2结果
3.2.1 靶基因的克隆
成功扩增Cory-PLD、Stap-NUC、Arc-PLO和Pse-OPRI靶基因。对构建好的阳性质粒标准品进行PCR扩增,扩增的目的片段与预期大小一致(图1)。
M:DNA 标准DL 2 000 1:伪结核棒状杆菌; 3:金黄色葡萄球菌; 5:绿脓杆菌; 2、4、6:阴性对照
图1 阳性质粒 PCR 扩增结果
3.2.2 四重TaqMan荧光定量PCR方法反应条件的优化
结果显示,反应总体积 25 μL,伪结核棒状杆菌引物及探针浓度为 0.2 μmol/L;金黄色葡萄球菌引物浓度为 0.4 μmol/L,探针浓度为 0.6 μmol/L;化脓隐秘杆菌引物及探针浓度为 0.4 μmol/L;绿脓杆菌引物及探针浓度为 0.7 μmol/L,标准品混合物为 4 μL,退火温度为60℃,扩增效果最佳(图2)。
图2 四重TaqMan荧光定量RT-PCR反应条件的优化
3.2.3 三重TaqMan荧光定量PCR标准曲线的建立
结果显示,绘制的标准曲线呈良好的线性关系,与预期结果相符合(图3)。
图3 四重TaqMan荧光定量RT-PCR标准曲线
3.2.4 四重TaqMan荧光定量PCR方法的质量评价
结果显示,构建的方法对牛副流感病毒3型等菌毒株均无扩增,即该方法特异性好(图4)。伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌检测的最低拷贝数分别为3.54×101、5.57×101、3.24×101、7.96×101 copies/μL(图5)。组内与组间Ct值发现变异系数(CV)均小于4%,说明该方法稳定性良好。
图4 四重TaqMan荧光定量PCR特异性试验结果
a: Stap-NUC 108~101倍梯度稀释; b: Cory-PLD 109~102倍梯度稀释; c: Arc-PLO 109~101倍梯度稀释;Pse-OPRI 108~101倍梯度稀释
图5 四重TaqMan荧光定量PCR敏感性试验结果
3.2.5 临床样本检测
伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌的阳性检出率分别为32.7%、51.9%、19.2%和0,金黄色葡萄球菌和化脓隐秘杆菌混合感染率为3.8%。
3.2.6结论
本研究构建了同时检测伪结核棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、化脓隐秘杆菌和绿脓杆菌的四重TaqMan荧光定量PCR方法,为今后防控此四类疫病提供了重要的依据。