不同地区不同寄主植物上孤雌桃蚜及不同蚜型桃蚜共生菌的多样性

为了解桃蚜Myzus persicae共生菌动态变化的影响因素,利用诊断PCR、通用引物PCR及PCR-DGGE技术检测不同地区、不同寄主植物、不同蚜型桃蚜体内共生菌的种类,并用诊断PCR技术测定桃蚜体内次生共生菌的感染率。结果显示,不同地区、不同寄主植物、不同蚜型桃蚜体内初生共生菌布赫纳氏菌Buchnera aphidicola的16SrRNA基因序列高度一致。不同地区相同寄主上孤雌桃蚜体内次生共生菌的种类和感染率均不相同。同一地区不同寄主上孤雌桃蚜体内次生共生菌的种类和感染率略有差异。桃树上不同蚜型桃蚜体内次生共生菌种类有很大差异,孤雌蚜、雌性蚜和雄蚜未感染次生共生菌,卵和干雌分别感染杀雄菌Arsenophonus和沃尔巴克氏菌Wolbachia,干母感染沙雷氏菌Serratia symbiotica和杀雄菌。表明寄主植物、地理位置和生殖方式都影响桃蚜体内次生共生菌的感染模式,不同蚜型间次生共生菌菌群变化更大。     

蚜虫内共生菌基因组DNA提取方法的比较和优化

为探究蚜虫共生菌基因组DNA的提取方案,以桃蚜为试验材料,比较了目前较为常用的4种蚜虫基因组DNA提取方法,从DNA纯度、完整性、PCR扩增效率及稳定性等方面进行了比较和评价,并通过调整蛋白酶K用量和水浴温度及时间对STE法进行了优化。结果表明,4种方法提取的蚜虫共生菌基因组DNA均可用于共生菌的PCR扩增检测;CTAB法和SDS法提取的DNA纯度较高,条带较完整,稳定性相对较高,不易降解,而STE法和PCR缓冲液法操作简便,适于快速提取单头蚜虫共生菌的基因组DNA,但纯度相对较低;可根据试验条件和要求进行选择。STE法优化条件为:用30 μL STE缓冲液将蚜虫匀浆,加入1.5 μL 20 mg/mL蛋白酶K,于56 ℃水浴1.5 h;再加入0.1 μL 10 mg/L RNA酶,于37 ℃培养1 h,95 ℃下处理5 min,5 000 r/min离心3 min,将提取到的DNA于-20 ℃保存或直接用于PCR扩增。优化后的STE法可作为提取蚜虫共生菌基因组DNA经济而快捷有效的方法。     

草间钻头蛛共生菌多样性测定及沃尔巴克氏体感染对宿主发育历期和性比的影响

为了解草间钻头蛛Hylyphantes graminicola体内共生菌的组成及共生菌对宿主的影响,通过高通量测序技术确定其体内的优势共生菌,采用常规PCR法对草间钻头蛛进行优势共生菌的感染检测,并研究了优势共生菌感染对草间钻头蛛子代的发育历期和性比的影响。结果表明:经高通量测序细菌16S r DNA的V3、V4区,确定草间钻头蛛的优势共生菌为沃尔巴克氏体Wolbachia和Cardinium。167头被检测蜘蛛中,Cardinium的感染率为100.00%,沃尔巴克氏体的感染率为38.92%。感染沃尔巴克氏体的草间钻头蛛F1代雌蛛的2龄期、3龄期、4龄期和总历期均极显著低于未感染的草间钻头蛛,感染沃尔巴克氏体的草间钻头蛛F1代雌蛛1龄期显著低于未感染的F1代个体,感染和未感染沃尔巴克氏体的草间钻头蛛F1代雌蛛的卵期和5龄期均无显著差异。感染沃尔巴克氏体后,草间钻头蛛F1代雄蛛的1龄期和总历期极显著缩短,2龄期、3龄期和5龄期显著缩短,而卵期和4龄期与未感染沃尔巴克氏体的F1代雄蛛之间无显著差异。另外,沃尔巴克氏体感染极显著提高了草间钻头蛛的子代性比。     

首次发现我国柑橘小实蝇沃尔巴克氏体的共生

沃尔巴氏体(Wolbachia)是广泛分布于节肢动物体内的一类共生细菌,它们可以调控宿主的生殖活动.本研究利用沃尔巴克氏体wsp基因的一对通用引物(81F,691R),成功地从我国柑橘小实蝇雄成虫的总DNA中扩增到一段400bp左右的wsp基因片段,通过wsp基因的特异性扩增首次证实了沃尔巴克氏体在我国柑橘小实蝇雄虫体内的共生.     

大豆根腐病致病镰孢菌的多重PCR检测技术

为建立大豆根腐病镰孢菌的多重PCR检测方法,以四川大豆根腐病致病菌包括尖孢镰孢菌、腐皮镰孢菌、禾谷镰刀菌和木贼镰孢菌为对象,设计镰孢菌翻译延伸因子基因EF-1α的种特异引物,建立多重PCR扩增体系,并进行优化与验证。结果表明:25μL体系为最优镰孢菌多重PCR扩增体系,4种镰孢菌等体积混合DNA 4.0μL,各镰孢菌特异正向引物1.0μL,共用反向引物4.0μL,最佳退火温度为54℃,当循环30次时,能清晰地扩增出各镰孢菌EF-1α条带,对4种镰孢菌混合DNA的检测灵敏度可达0.1 ng/μL。室内环境样本验证结果表明,依据EF-1α扩增片段大小,该体系能够特异地检测出大豆黄化苗与致病镰孢菌混合样本中的镰孢菌,但无法从其它真菌的DNA中扩增获得目的片段。表明基于EF-1α基因特异引物建立的镰孢菌多重PCR检测技术可快速、特异地检测大豆根腐病镰孢菌。     

苜蓿切叶蜂、金小蜂体内共生菌沃尔巴克氏体测定与分析

沃尔巴克氏体(Wolbachia)是广泛分布于节肢动物体内的一类共生菌,它们参与调控其寄主多种生殖活动的机制。本研究利用PCR方法对wsp基因的特异性扩增和测序,证实了Wolbachia在金小蜂体内的共生。并利用所测序列和其他已发表的序列建立系统树,为研究寄主与拟寄生物间的水平传播机制奠定了基础。     

甘蔗赤条病菌巢式PCR检测

甘蔗赤条病是由燕麦食酸菌燕麦亚种(Acidovorax avenae subsp.avenae,Aaa)引起的一种世界性甘蔗细菌病害。为建立Aaa快速、灵敏的检测技术,根据该病菌16S~23S核糖体基因及其转录间隔区ITS分别设计2对特异性引物,建立Aaa巢式PCR检测方法。结果表明,建立的巢式PCR方法对Aaa标准菌株、水稻食酸菌A.oryzae具有特异性,可扩增出454 bp目的条带,对近缘种德氏食酸菌A.delafieldii及其它科属的红色雷夫松氏菌Leifsonia rubra和甘蔗宿根矮化病菌L.xyli subsp.xyli未扩增出任何条带。以感染Aaa的甘蔗叶片总DNA、含ITS靶标片段的质粒DNA标准品及Aaa标准菌液为模板,巢式PCR灵敏度最低检测限分别为10 fg/μL、10拷贝/μL和36 CFU/mL,是常规PCR灵敏度的1 000倍。应用巢式PCR和常规PCR对14份有赤条病症状的田间甘蔗叶片样品进行平行检测,阳性检出率分别为100.0%和28.6%,表明巢式PCR比常规PCR检测方法具有更高的灵敏度。本研究建立的巢式PCR方法适合于田间甘蔗赤条病害的分子检测与鉴定。     

基于线粒体和初级共生菌基因序列的荻草谷网蚜6个地理种群的遗传多样性研究

荻草谷网蚜Sitobion miscanthi (Takahashi)(在中国长时间学名误用为麦长管蚜Sitobion avenae Fabricius)是我国小麦的主要害虫,为小麦蚜虫优势种。该蚜虫因繁殖速度快、发育历期短、适应能力强且能随着气流远距离迁飞等特性,对小麦安全生产构成严重威胁。目前关于蚜虫种群遗传结构的研究主要基于线粒体基因开展。然而,初级共生菌布赫纳氏菌Buchnera aphidicola几乎存在于所有蚜虫中,其在研究蚜虫种群遗传结构多样性方面的潜在作用报道很少。本研究基于前期收集的荻草谷网蚜6个不同地理种群(苏州、武汉、昆明、廊坊、泰安、银川),对其线粒体COⅠ基因与初级共生菌B.aphidicola的两个单拷贝基因gnd与trpA进行PCR扩增、测序和群体遗传结构分析。根据对3个遗传标记基因聚类分析,荻草谷网蚜6个不同地理种群分为3组,分别为银川种群、苏州种群和其他种群(COⅠ: FCT= 0.364 2,P <0.05;gnd:FCT= 0.403 3,P <0.05;trpA:FCT= 0.222 9,P <0.05),3组间存在显著的遗传差异。银川种群和泰安种群间有相同的稀有单倍型H8(trpA),苏州种群和武汉种群也有相同的稀有单倍型H2与H23 (COⅠ),3组之间仍存在基因交流。因此我们推测在4、5月份东南季风盛行的情况下,银川种群迁入了外来虫源。蚜虫线粒体基因和初级共生菌基因的遗传结构分析结果基本一致,表明共生菌基因在研究蚜虫种群遗传结构和多样性具有潜在应用意义。综上所述,基于线粒体和共生菌基因序列的荻草谷网蚜不同地理种群的遗传结构解析可为蚜虫的迁飞提供分子证据。     

菠萝泛菌与水稻白叶枯病菌双重PCR检测方法的建立与应用

近年来水稻发生了一种由菠萝泛菌Pantoea ananatis引起的新型细菌病害，其发生时期与白叶枯病相近，病症与白叶枯病类似。为了实现该病害与白叶枯病的快速检测，本研究基于泛菌属看家基因acnA,通过序列比对，设计了22对特异性引物，分别与已知的白叶枯病菌检测引物XOO80进行配对并筛选，建立了一种双重PCR检测方法，可从菠萝泛菌和白叶枯病菌中分别扩增出910 bp和162 bp的特异性条带，而其他10种非目标细菌均未有扩增条带，25μL体系中可稳定地从至少1 pg/μL的基因组DNA模板中扩增出特异性条带。本研究建立的菠萝泛菌与水稻白叶枯病菌双重PCR检测方法具有良好的特异性和灵敏度，为水稻细菌病害病原鉴定及防治提供了技术支撑。     

16s rDNA文库法分析番石榴果实蝇共生菌组成

[目的]探索分析番石榴果实蝇[ Bactrocera correcta (Bezzi)]的共生菌组成,为进一步探索共生菌的生理功能以及与宿主的协同进化关系奠定基础.[方法]构建番石榴果实蝇室内种群共生菌的16s rDNA文库,BLAST分析其共生菌的组成以及丰度.[结果]室内雄虫共生菌主要为Pseudomonas aeruginosa和Lactococcus lactis,雌虫共生菌主要为Enterobacter属的细菌.[结论]本研究结果证明番石榴果实蝇存在多种共生菌.     

应用微滴数字PCR同时检测瓜类种子携带果斑病菌和角斑病菌

细菌性果斑病和角斑病是葫芦科作物两大重要细菌病害,病原菌分别为西瓜嗜酸菌Acidovorax citrulli和丁香假单胞菌黄瓜致病变种Pseudomonas syringae pv.lachrymans。两种菌均可通过种子、种苗带菌进行远距离传播。种子检测是预防和控制这两种病害发生的首要环节。本研究应用微滴数字PCR技术(droplet digital PCR,ddPCR)建立了同时检测种子携带西瓜嗜酸菌和丁香假单胞菌的方法。结果显示:两种细菌菌悬液和DNA样品等浓度混合时,ddPCR能同时检测到两种靶标菌的最低混合菌悬液浓度和最低DNA浓度分别为10³ cfu/mL和10^-3 ng/μL,其检测灵敏度是平行测试的real-time PCR方法的10倍;对于非等浓度混合的菌悬液和DNA样品,两种靶标菌菌悬液按浓度比1∶1000(10³∶10⁶ cfu/mL)混合或其DNA浓度比为1∶10000(2.28×10^-3 ng/μL∶22.8 ng/μL)条件下,ddPCR可检测到低浓度的靶标菌,检测灵敏度同样是real-time PCR的10倍。此外,在人工接菌种子测试中,西瓜、甜瓜单粒种子平均带菌量10⁵~10⁶ cfu/粒时,ddPCR方法可检测到带菌率0.2%(n=500)的西瓜、甜瓜种子样品。将分别携带两种菌的种子按比例1∶10混合时ddPCR方法可以准确检出浓度相对低的靶标菌;而使用相同检测引物的real-time PCR检测方法则只能检出西瓜嗜酸菌和丁香假单胞菌带菌率分别为0.2%和2%(n=500)的甜瓜种子混合样品中的西瓜嗜酸菌,未能稳定检出丁香假单胞菌。综上所述,本研究基于ddPCR技术建立了可同时检测两种重要葫芦科种传细菌的方法,检测结果稳定可靠,丰富了当前种传病原细菌的检测技术体系。     

A multiplex real-time PCR assay enables simultaneous rapid detection and quantification of bacteria associated with acute oak decline

Acute oak decline (AOD) is a syndrome affecting mature oak trees and is characterized by stem bleeds from vertical fissures on trunks, and inner bark necrosis caused by a polybacterial consortium, in which Gibbsiella quercinecans and Brenneria goodwinii, and to a lesser extent Rahnella victoriana and Lonsdalea britannica, play key roles. Here we report a novel multiplex real-time PCR assay that enables simultaneous and rapid detection and quantification of these four bacterial species from stem bleed swabs. Experiments with axenic cultures were performed to determine specificity and sensitivity of the multiplex quantitative PCR (qPCR). Whilst the primer/probe set for B. goodwinii was species-specific, primer/probe sets for the other three species were able to identify other members of their respective genera. There was no cross detection of genera within the multiplex qPCR, and non-target bacteria were not detected. The multiplex AOD assay had differential sensitivity for each bacterial species. The assay was evaluated on swab samples collected from stem bleeds of declining oak trees at a site in south-east England and was able to detect all four bacterial species. Absolute quantification of the bacteria from swab samples was possible through the inclusion of a standard curve prepared from dilutions of gene copy standards. This diagnostic tool will facilitate rapid detection of AOD-associated bacteria from samples that can easily be taken by non-specialists without specific training, and will also find application in other experimental work such as pathogenicity and control trials.     

利用多重PCR技术快速检测4种水稻病原细菌

对水稻中多种病原细菌的检测,使用常规方法往往耗时耗力,而多重PCR可以更加高效地进行多种细菌的检测。根据水稻细菌性谷枯病菌gyrB基因,水稻细菌性叶鞘褐腐病菌PfsI/R quorum sensing 位点以及水稻细菌性条斑病菌和水稻白叶枯病菌含铁细胞接受因子基因设计引物,建立4种水稻病菌的多重PCR检测方法,对方法进行特异性和灵敏度测试,并对采自不同地区的水稻样本进行检测。结果显示,多重PCR方法能同步地快速检测出水稻细菌性谷枯病菌、水稻细菌性叶鞘褐腐病菌、水稻细菌性条斑病菌或水稻白叶枯病菌,检测灵敏度达到103 cfu/mL的菌液浓度,利用该方法对我国不同地区的58份水稻种子进行检测,其中17个样本检测出水稻细菌性条斑病菌或水稻白叶枯病菌,未检测到水稻细菌性谷枯病菌和水稻细菌性叶鞘褐腐病菌。     

新疆棉花蚜虫-寄生蜂食物网结构的分子检测体系

为明确新疆棉花蚜虫-寄生蜂的食物网结构,通过设计新疆棉花蚜虫和寄生蜂的特异性引物,建立并优化可以在物种水平上开展棉花蚜虫-寄生蜂食物网结构分析的分子检测方法,该方法包括3个多重PCR检测体系（cMP1、cPriMP2和cHypMP3）和1个单一PCR（cSP1）检测体系,并应用建立的方法对采自库尔勒、阿克苏、昌吉的2 383头僵蚜样品进行分子检测。结果表明,4个体系的灵敏度均较高,其中蚜虫cMP1体系的检出限为500 DNA拷贝数,初级寄生蜂cPriMP2体系的检出限为5 000 DNA拷贝数,重寄生蜂cHypMP3和cSP1体系的DNA检出限分别为500拷贝数和100拷贝数。该方法能够快速且准确地鉴定4种棉花蚜虫、4种初级寄生蜂和7种重寄生蜂,特异性良好。使用该方法对供试僵蚜样品进行检测并成功绘制出新疆棉花蚜虫-初级寄生蜂-重寄生蜂食物网,定量分析了不同初级寄生蜂对蚜虫的寄生作用及重寄生蜂与初级寄生蜂之间形成的食物网络关系。表明所建立的分子检测方法可以用于评估不同种类寄生蜂在新疆棉花蚜虫种群控制中的生态功能,解析物种间的食物网关系。     

红掌细菌性疫病病原菌的PCR特异性检测

 红掌细菌性疫病(Xanthomonas axonopodis pv. dieffenbachiae,简称Xad)是红掌等天南星科花卉毁灭性病害,该病通过带菌种苗调运不断在我国扩散蔓延,国内尚未有检测方法。通过筛选和重新设计引物,建立了Xad 的PCR 检测方法,结果表明,利用引物Xad-F / Xad-R 进行PCR,能扩增出检测Xad 的特异性DNA 片断,其灵敏度可达1 × 102 CFU / mL,DNA 的最低检出限为0. 44 ng / μL,可用于红掌苗的带菌检测和红掌细菌病害的鉴定。     

短密木霉菌RT-PCR检测体系的建立及其在南瓜根际的动态分析

根据短密木霉菌31636 ITS基因序列设计特异性引物TB51F/51R,建立其荧光定量PCR （RT-PCR）检测体系。通过盆栽试验明确短密木霉菌31636对南瓜疫病的防治效果,并采用RT-PCR检测技术监测短密木霉菌31636与辣椒疫霉菌LJ12010805在南瓜根际土中的动态变化。试验结果表明,利用该引物建立的RT-PCR检测体系线性关系良好,灵敏度为0.16 pg/μL,是普通PCR的100倍。采用拌土法接种短密木霉菌31636菌悬液10 mL育苗对南瓜疫病的防效最佳,定植后第15、30 d时防治效果分别为75.63%和46.82%。RT-PCR检测结果显示基质土中短密木霉菌31636呈减-增-减的动态变化规律,15 d时菌量最大,拷贝数为3.44×10⁶copys/μL;于定植后第3、15 d辣椒疫霉菌LJ12010805菌量分别达到最大、最小值,拷贝数分别为2.42×10⁶copys/μL和5.76×10²copys/μL。而对照的辣椒疫霉菌LJ12010805菌量持续增加,监测的第30 d拷贝数最大,为8.42×10⁷copys/μL。     

以18S rRNA为内参照的多重RT-PCR检测3种百合病毒

 本研究对多重PCR体系各成分和循环参数进行了摸索和优化,建立了以18SrRNA为内参照的同时检测3种百合病毒的多重RT-PCR体系,所检测的3种病毒是黄瓜花叶病毒(CMV)、百合斑驳病毒(LMoV)和百合无症病毒(LSV)。它们为侵染我国百合的主要病毒。在RT反应体系中加入3种病毒和18S rRNA的特异性反向引物的混合物,使反应体系中各反向引物终浓度均为0.5μmol/L,反转录酶(AMV)反转录合成各病毒和18SrRNA的互补第一链cDNAs。多重RT-PCR条件实验显示:将标准RT-PCR体系中的Taq HS DNA聚合酶量改为0.100U/μL,Mg²⁺浓度改为4.0mmol/L,各引物浓度选择0.2μmol/L,那么25个循环反应以上就能在一个反应管中以18SrRNA为内参照同时检测百合中的3种常见病毒。用该体系检测了10个百合样品,同时与³²P同位素标记膜杂交检测作对照,结果显示,该检测体系检测灵敏度更高。     

LNA探针实时荧光定量PCR检测小麦矮缩病毒体系的建立

 本研究通过对多个小麦矮缩病毒(Wheat dwarf virus, WDV)小麦分离物进行序列分析,在编码Rep蛋白N 端的基因保守区域设计一对特异性引物和一条长度为19 bp的TaqMan LNA探针,经过探针和引物浓度的系列优化,建立了WDV田间样品LNA探针实时荧光定量PCR检测方法,确定最优反应条件下的引物和探针终浓度分别为0.5 μmol/L和0.3 μmol/L。该方法建立的标准曲线斜率及相关系数分别为-3.424 3和0.997 3,扩增效率为96.0%,重复性试验组内变异系数为0.11%~1.34%,组间变异系数为0.44%~1.21%,最低检测限为55 copies/μL,其灵敏度是普通PCR的100倍以上。与普通TaqMan探针荧光定量PCR相比,该方法所用探针长度大大缩短,减少了探针间形成二级结构的机会,探针设计更加简单、方便。该方法适用于田间样品的早期监测,为病害流行调查提供了高效快捷的技术支撑。