植原体TaqMan探针实时荧光PCR检测鉴定方法的建立

 本研究成功建立了植原体分类鉴定和检测的TaqMan探针实时荧光PCR方法,该方法根据植原体16S rDNA保守区设计了1个TaqMan广谱探针和3个植原体组间点突变特异性探针,并对9种植原体和5种细菌以及3个植物样本进行实时荧光PCR。结果表明,用广谱探针可检测到所有植原体产生荧光信号,而细菌不产生荧光信号。当用植原体组间特异性探针检测时,仅能检测到该组植原体产生荧光信号,检测的敏感性比常规的PCR-电泳检测高约100倍、检测速度有较大提高。由于PCR产物是荧光探针检测,本方法特异性强,并可以用组特异探针直接确定植原体种类。实验采用完全闭管检测,降低了污染机会。本研究为其它原核生物、特别是不能培养菌、难培养菌的检测鉴定和分类提供了新方法。     

喜树丛枝植原体的分子鉴定及TaqMan探针实时荧光定量PCR检测方法的建立

 为确定在云南文山地区喜树上发生的疑似丛枝病的病原种类及快速检测喜树丛枝病,本研究利用植原体16S rDNA基因通用引物P1/P7和R16F2n/R16R2对感病喜树总DNA进行常规PCR和巢式PCR扩增、克隆和测序,通过系统进化分析,明确了喜树丛枝植原体属于16SrXXXII组。然后根据喜树丛枝病植原体16S rDNA基因保守区域设计并合成特异性引物和TaqMan探针,制备了喜树丛枝病植原体标准质粒,确定了最优引物浓度和最佳探针浓度,制作的标准曲线有极好的线性关系,决定系数(R²)达到0.999,建立的实时荧光定量PCR检测方法能够特异性地检测喜树丛枝植原体。本研究首次明确了喜树丛枝植原体的分类地位,优化和建立了喜树丛枝植原体TaqMan探针qPCR检测方法,为快速检测喜树丛枝病植原体提供参考。     

枣疯病植原体TaqMan探针实时荧光定量PCR检测方法的建立

根据枣疯病植原体16S rDNA基因保守区域设计、合成特异性引物和TaqMan探针, 以构建的重组质粒作为阳性标准品, 建立并优化了对枣疯病植原体的TaqMan实时荧光定量PCR检测方法。对优化后的方法进行灵敏度、特异性及稳定性评价, 制作了标准曲线。结果显示, 制作的标准曲线有极好的线性关系, 相关系数( r 2 )达到0.998, 建立的实时荧光定量PCR检测方法能够特异性地检测枣疯病植原体, 能检测到60拷贝的质粒DNA。本研究建立的实时荧光定量PCR检测方法灵敏度、特异性、重复性好, 不仅能够实现对枣疯病植原体的快速检测, 而且为实现从病原定量水平上对枣疯病病情分级奠定了基础。     

滇朴丛芽病植原体的分子鉴定

滇朴Celtis kunmingensis Cheng et Hong是云南的乡土树种,适宜全国大部分地区种植,极具观赏价值,是近年来最热门的绿化首选树种―绿化行道树,云南部分地区滇朴近年常表现丛芽的症状。本研究采用形态学与分子生物学结合的方法,对染病的幼嫩枝条进行扫描电镜(SEM)观察;利用16S rDNA植原体通用引物P1/P7和R16F2/R16R2进行常规PCR和巢式PCR,分别获得1.8 kb和1.2 kb的特异性基因片段,将该特异性片段与其他已知分类地位的植原体16S rDNA片段进行同源性比对分析,同时利用邻接法(NJ)构建系统发育树。结果表明在染病的滇朴韧皮部组织中可见植原体存在,滇朴丛芽病植原体与芝麻叶状植原体同源性高达99.40%,通过系统发育树可进一步推测滇朴丛芽病植原体是属于16SrⅠ-B亚组成员,本研究结果为该病害的诊断与防治提供了理论依据。     

3种检疫性葡萄黄化植原体的快速检测

 葡萄上的植原体病害由于引起叶片黄化而被称为葡萄黄化病。由于这一病害极为严重,葡萄黄化植原体被列为我国的植物检疫对象。其中,葡萄金黄化植原体(16SrV)、维吉尼亚葡萄黄化植原体(16Sr芋) 和澳大利亚葡萄黄化植原体 (16Sr狱) 是引起葡萄黄化病的主要3 个株系,它们导致的病害症状相似,难以区分。本文进行了3 个株系16S rRNA 基因 DNA 序列比对,而后根据同源性相对低的序列设计了43 条特异性引物、103 对引物对组合,对葡萄黄化植原体3 个株系各自的DNA 及混合DNA 进行PCR 扩增,从中筛选出来特异性较强的8 个引物对组合。这些引物对组合,能够同步、特异、快速地检测3 种葡萄黄化植原体。     

小麦蓝矮植原体SWP1效应蛋白的抗血清制备及检测应用

 小麦蓝矮病是西北冬麦区一种重要的植原体病害,造成严重的产量损失。为进一步探究小麦蓝矮植原体的致病机理,通过原核表达获得其致病因子SWP1的重组蛋白并制备抗血清。将PCR扩增到的SWP1基因片段插入到原核表达载体pET-30a(+)上,导入E.coli BL21 (DE3)中,表达出约12 kDa含His标签的融合蛋白。用纯化的融合蛋白注射大白兔皮层,获得了特异性较强的SWP1抗血清,其效价为1∶4 000,并成功应用于SWP1在本氏烟中的检测。制备的抗血清在SWP1蛋白结构、功能及其与寄主的互作研究中具有重要意义。     

小麦蓝矮病植原体16S rDNA序列分析研究

 小麦蓝矮病是我国西北地区冬小麦上一种重要病害。本研究利用植原体16S rDNA通用引物对小麦蓝矮病患病植株全DNA进行nest-PCR扩增,获得1.2 kb的特异片段,并对扩增产物进行核苷酸序列测定,从分子水平证明了小麦蓝矮病的病原是植原体。利用最大简约法构建了16S rDNA系统演化树,系统演化关系分析表明:小麦蓝矮病植原体应该归属于翠菊植原体(Candidatus Phytoplasma asteris);小麦蓝矮病植原体与三叶草变叶病植原体(CPh)关系密切,被聚类为同一亚组(16Sr I-C),但是它们在寄主范围和传播介体等生物学性状方面差异很大。     

一种引起香石竹黄化病植原体的初步鉴定

植原体(phytoplasma)(原称类菌原体Myco- plasma-like Organism,简称MLO)是一类无细胞壁,存在于植物筛管细胞内的原核生物。迄今为止,世界上报道的植物植原体病害多达300余种, 且有不断增加的趋势。其主要症状包括丛枝、黄化、花变叶、花器褪化等。由于植原体至今未能分离培养成功,其培养性状、生化特性、营养需求等都无从得知,所以长期以来对其检测及鉴定技术的发展都没有突破性进展。近十多年来,PCR技术使植原体检测、鉴定与分类取得了令人瞩目的进展,对植原体16S rRNA基因的分析使人们从遗传本质上认识到了植原体与其它原核微生物间的差异,也使人们对植原体的检测达到了单拷贝基因水平。目前, 根据植原体16S rRNA和核糖体蛋白(rp)基因的序列分析形成了植原体分类和鉴定的基本框架。     

植原体分类鉴定研究进展

植原体(Phytoplasma)是一类重要的植物病原细菌。植原体的分类鉴定是植原体研究和病害防控的基础。本文介绍植原体病原发现的历史,植原体属的系统分类地位以及种、组、亚组分类鉴定的规则,现今已正式命名的植原体种和组,植原体分类鉴定的注意事项,并对分类鉴定研究的发展趋势进行了展望。     

小麦蓝矮植原体寄主范围的鉴定及RFLP分析

 小麦蓝矮是我国首次报道的小麦植原体病害。采用介体接种植物,症状观察和应用植原体16S rDNA基因通用引物对R16mF2/R16mR1进行PCR扩增,在接种小麦和传毒介体中均扩增出1.4kb的特异片段,鉴定出小麦蓝矮植原体新寄主7种。用巢式PCR方法对小麦蓝矮病田自然发病杂草进行分子检测,从表现症状的10种杂草中均扩增出1.2kb的特异片段。利用6种植原体特异性限制性内切酶对10种杂草的扩增片段进行RFLP(restriction fragment length polymor-phism)分析表明:扩增片段的RFLP图谱与目前已知的16Sr I组翠菊黄化植原体的RFLP图谱相近。鉴定出小麦蓝矮植原体田间自然新寄主10种。     

樱桃花变绿病植原体的分子鉴定

 植原体(phytoplasma)是一类没有细胞壁,不能人工培养,存在于植物筛管细胞中的类似植物病原细菌的原核生物。迄今为止,世界各地报道的1 000余种植物病害与植原体有关,引起的症状主要包括丛枝、黄化、花变绿、花变叶、花器退化等。     

Rapid and reliable detection of phytoplasma by loop-mediated isothermal amplification targeting a housekeeping gene

Phytoplasmas are plant pathogenic bacteria that infect more than 700 plant species. Because phytoplasma-resistant cultivars are not available for the vast majority of crops, the most common practice to prevent phytoplasma diseases is to remove infected plants. Therefore, developing a rapid, accurate diagnostic method to detect a phytoplasma infection is important. Here, we developed a phytoplasma detection assay based on loop-mediated isothermal amplification (LAMP) by targeting the groEL gene and 16S rDNA. We designed 19 primer sets for the LAMP assay and evaluated their amplification efficiency, sensitivity, and spectra to select the most suitable primer sets to detect Candidatus Phytoplasma asteris. As a result, DNA was efficiently amplified by one of the primer sets targeting the groEL gene, and LAMP assay sensitivity with this primer set was 10-fold higher than that of the polymerase chain reaction. Moreover, the groEL gene was successfully amplified from several strains of Ca. Phytoplasma asteris by this primer set, indicating that the groEL gene can be used as a LAMP assay target gene for a broad range of phytoplasma strains. Additionally, a simple DNA extraction method that omits the homogenizing and phenol extraction steps was combined with the LAMP assay to develop a simple, rapid, and convenient diagnostic method for detecting phytoplasma.     

Molecular detection and identification of phytoplasma associated with pepper witches’ broom in China

Pepper witches’ broom (PWB) disease was observed in a field in Yangling, Shaanxi Province, China. The result of mechanical inoculation test for this disease was negative. Phytoplasma-like bodies were observed in ultrathin sections of petiole tissues of symptomatic samples. 16S rRNA gene and tuf gene of phytoplasma were amplified from the total DNA of symptomatic samples. Phylogeny analysis of the 16S rRNA gene and tuf gene suggested that the pepper witches’ broom associated phytoplasma belongs to the subgroup 16SrI-B, which was confirmed by the RFLP analysis of the 16S rRNA gene. The phytoplasma subgroup 16SrI-B was also detected in the vector Cicadella viridis trapped from the infected field. To our knowledge, this is the first report of 16SrI-B phytoplasma causing pepper witches’ broom in China.     

金莲花绿变植原体的分子鉴定

本研究对河北省大面积发生的金莲花绿变病的病原进行检测和鉴定。以金莲花叶片的总DNA为模板,使用植原体16S rDNA和核糖体蛋白(ribosomal protein)基因rp的特异性引物进行PCR扩增,在感病金莲花样品中扩增到植原体的16S rDNA(1 432 bp)片段和rp基因(1 240 bp)片段。序列分析发现,获得的16S rDNA和rp基因片段与洋葱黄化植原体Onion yellows phytoplasma(GenBank登录号:AP006628)的相似度最高,分别为99.9%和99.3%,确定金莲花绿变病的病原为植原体,暂命名为金莲花绿变植原体Trollius chinensis virescence phytoplasma。对金莲花绿变植原体的16S rDNA进行虚拟RFLP分析,发现其酶切图谱与16SrⅠ-B亚组的洋葱黄化植原体的参照图谱完全一致,相似系数1.00。16S rDNA和rp基因的系统发育进化树显示,金莲花绿变植原体与16SrⅠ-B亚组的植原体聚为一支,属于植原体16S rⅠ-B亚组。     

紫花苜蓿丛枝病植原体的分子检测及鉴定

 利用植原体16S rRNA基因通用引物对云南昆明发生的苜蓿丛枝病感病植株总DNA进行巢式PCR扩增,得到1.2kb的特异片段,从分子水平证实了苜蓿丛枝病的病原是植原体。从PCR产物的RFLP酶切图谱可看出,该植原体株系的酶切图谱与马里兰翠菊黄化植原体(AY1)相同。对扩增片段进行克隆及序列测定后,利用最小进化法做Bootstrap验证的系统进化树,表明苜蓿丛枝病植原体为Candidatus Phytoplasma asteris成员之一,与植原体16SrI-B亚组成员关系密切。     

云南花生丛枝植原体16S rRNA和核糖体蛋白基因序列分析

 利用植原体16S rRNA基因及核糖体蛋白基因(ribosomal protein, rp)通用引物对发生在云南元谋的花生丛枝病病株DNA进行PCR扩增,并对扩增片段进行序列测定。扩增获得的云南元谋花生丛枝植原体(PnWB-YNym)16S rDNA、16S-23S rDNA和23S DNA片段总长1 806 bp,rp基因扩增片段长1 171 bp。云南株系与来源于台湾和海南的花生丛枝植原体均有较高同源性。比较16S rDNA片段,发现云南株系在5个位点上与来自台湾或海南的株系存在碱基差异,其中有1个位点的差异是云南元谋株系特异的;再分别比较核糖体蛋白rplV-rpsC 2个基因所编码的氨基酸序列,发现云南株系rpsC编码的第194位氨基酸与台湾和海南的株系存在差异。经16S rDNA片段系统进化及iPhyClassifier在线分析,表明PnWB-YNym在分类上属于16SrII-A亚组成员,与候选种‘Candidatus Phytoplasma australasiae’相关;基于rp基因构建的系统进化树表明,PnWB-YNym与16SrII-A亚组各成员聚为同一亚进化支(iii)。     

云南泡桐丛枝病植原体核糖体蛋白基因片段序列分析

 应用植原体核糖体蛋白基因通用引物对rpF1/rpR1,对采自云南省曲靖市的泡桐丛枝病植原体DNA (PaWB-QJ)进行PCR扩增,得到1.3 kb的特异片段,证明此病株中存在植原体。将此片段与pGEM-T Easy载体连接并转化大肠杆菌JM109感受态细胞,进行PCR鉴定、核糖体蛋白基因部分核苷酸序列测定及分析。结果表明,该株系(PaWB-QJ)核糖体蛋白基因片段长1 244 bp,包含rps19、rpl22和rps3基因。对PaWB-QJ株系的核糖体蛋白基因序列的同源性比较结果显示与16S rI-B亚组的翠菊黄化(Aster yellows,AY)、长春花黄化(Periwinkle yellows,PY)和泡桐丛枝德国株系(Paulownia witches'-broom,PaWB-German)的亲缘关系最近,达到99.0%以上,而与其它组中的株系明显低于97.0%,所以认为该植原体株系属于翠菊黄化组B亚组(16SrI-B)。     

黄槐丛枝病植原体的检测及鉴定

 应用植原体16S rRNA基因通用引物,对自然表现丛枝的黄槐植株进行巢式PCR检测,得到约1.2 kb的特异片段,证明此植株中存在植原体.将此特异片段与pGEM-T Easy载体连接并转化到大肠杆菌JM109感受态细胞中,通过PCR鉴定、序列测定及同源性比较分析,结果表明此植原体株系(STWB)16S rDNA片段G+C含量为45.8%,与榆树黄化植原体组(Elm yellows group,16SrV group)中的各株系最高同源率可达99.4%,而与其它组中的株系明显低于97.0%,故认为该植原体株系为榆树黄化植原体组中的成员之一.     

菊花绿变病植原体在中国的发生及分子鉴定

对内蒙古农业大学校园内表现花器绿变症状的菊花样品进行采集和DNA提取,应用植原体16S rRNA基因和rp基因的引物进行巢式PCR扩增,从感病样品中分别扩增得到了长度均约为1.2 kb的片段。序列一致性分析表明,菊花绿变植原体16S rRNA基因与翠菊黄化植原体匈牙利风信子株系(GenBank登录号MN080271)、印度玉米株系(KY565571)、印度繁缕株系(KC623537)和印度马铃薯株系(KC312703)的核酸一致性最高,为99.9%,rp基因序列与翠菊黄化植原体立陶宛洋葱株系(GU228514)的核酸一致性最高,为99.8%。基于16S rRNA基因和rp基因构建系统进化树时发现,菊花绿变植原体均与16SrI-B亚组成员聚为一起。16S rRNA基因相似性系数分析表明,菊花绿变植原体与洋葱黄化植原体(AP006628)的相似性系数最高为1.00,洋葱黄化植原体(AP006628)在分类上属于16SrI-B亚组。因此,我们可以确定该菊花绿变植原体属于16SrI-B亚组。这是我国首次报道菊花绿变病的发生。