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固体基质中羊肚菌菌丝生物量的ELISA双抗体夹心检测法



全 文 :食用菌学报2016.23(2):25~30
收稿日期:2015-05-19原稿;2015-08-21修改稿
基金项目:长春理工大学“大学生创新创业训练计划项目”(2012S46)资助
作者简介:王 丹(1991-),女,中国药科大学药物代谢动力学专业在读硕士。
*本文通讯作者 E-mail:wyd@cust.edu.cn
DOI:10.16488/j.cnki.1005-9873.2016.02.006
固体基质中羊肚菌菌丝生物量的
ELISA双抗体夹心检测法
王 丹1,甄 清2,肖江勇1,马 帅1,王雅文1,王一东1*
(1长春理工大学生命科学技术学院,吉林长春130022;2吉林大学公共卫生学院,吉林长春130021)
摘 要:为考察羊肚菌(Morchela esculenta)在固体培养基质中菌丝生物量,以液体培养的纯菌丝为标准,用
抗羊肚菌菌丝抗原的鼠源单克隆抗体(C6A8)及兔源多抗(TM02)建立了羊肚菌菌丝生物量的酶联免疫吸附
(ELISA)双抗体夹心检测法。该方法检测羊肚菌菌丝生物量的线性范围为2.58×102~6.6×104 mg/L,线性
回归方程为Y=0.0949 X-0.0338,R2=0.9943;不同抗原浓度实验反应证明方法具有很好的重现性;这个方
法用于黑脉羊肚菌(M.angusticeps)、尖顶羊肚菌(M.conica)、宽圆羊肚菌(M.rotunda)、金针菇
(Flammulina velutipes)、黑木耳(Auricularia auricula)、金顶侧耳(Pleurotus citrinopileatus)的反应结果显示
方法对羊肚菌属的供试菌株具有很好的特异性,其它种类的供试菌株不能引发特异的免疫反应。按照方法检
测野生羊肚菌(M.esculenta)子实体周围土样,结果土壤基质中羊肚菌菌丝含量为0.75mg/g。
关键词:羊肚菌;ELISA双抗体夹心法;菌丝生物量
羊肚菌(Morchella)是一种国际知名的珍稀食用菌,它香味独特,含丰富的蛋白质、碳水化合物、多
种维生素及人体必需氨基酸[1-3],具有抗氧化、抗菌、抗疲劳等营养保健价值,堪称菌中王子[4-5]。目前
羊肚菌还不能实现稳定的人工栽培,价格居高不下,因此实现羊肚菌的人工载培具有巨大的经济价值
和商业前景。培养基质中的食用菌菌丝的生长量是出菇的基本条件[6],羊肚菌出菇受到诸如菌丝发育
情况、外部条件的刺激等综合因素的影响,在这些影响因素中,菌丝的生长、发育及浓度无疑是关键因
素之一,而对培养基质中羊肚菌菌丝含量的监测方面的研究还未见报道。笔者以纯培养标准羊肚菌菌
丝(51589号菌种)为抗原制备了鼠源单克隆抗体和兔源多克隆抗体,以酶标山羊抗鼠免疫球蛋白为抗
抗体,以冷冻干燥的标准羊肚菌菌丝(51589号菌种)质量作为羊肚菌生物量检测计量单位,构建了
ELISA双抗体夹心法羊肚菌菌丝生物量与抗原抗体复合物的底物显色吸光值曲线;将一定量的羊肚菌
标准菌丝与土壤基质混合检测土壤基质对菌丝与抗体反应的影响程度,在此基础上检测了野生羊肚菌
子实体周围土壤中羊肚菌菌丝的生物量,希望为发现野生羊肚菌子实体发生的必要条件和人工栽培羊
肚菌检测基质中菌丝生物量的变化提供检测方法。
1 材料与方法
1.1供试菌株和检测样本
1.1.1供试菌株
  51589[羊肚菌(Morehella esculenta)],50536[黑脉羊肚菌(M.angusticeps)],50537[尖顶羊肚菌
(M.conica)],50759[宽圆羊肚菌(M.rotunda)]购于北京中国农业微生物菌种保藏中心。
金针 菇 (Flammulina velutipes)、黑 木 耳 (Auricularia auricula)、金 顶 侧 耳 (Pleurotus
citrinopileatus)栽培菌种,购于吉林农业大学菌物研究所。
1.1.2野生子实体及其土壤基质样本
  2013年5月于吉林市丰满区采集的野生羊肚菌(M.esculenta )[原东北师范大学赵大明教授鉴
食 用 菌 学 报 第23卷
定]子实体及子实体正下方3~10cm范围采集3~4cm见方的完整土样,混合均匀后装入无菌纸袋、
放入保温泡沫盒内,4h内存入实验室-20℃冰箱保存备用。
1.2试剂与主要仪器
  (1)HRP标记山羊抗兔IgG(H+L)和HRP标记山羊抗鼠IgG(H+L)(北京中杉金桥生物技术有
限责任公司);(2)TMB(Sigma公司,美国);(3)鼠抗羊肚菌单克隆抗体,按文献[7-10]方法由本实验室
制备并保存,以下简称C6A8单抗;其它试剂均为国产分析纯试剂。
HZQ-QX型恒温振荡培养箱和 MDF-192型低温冰箱为Sanyo公司产品;二氧化碳培养箱和
FDU1100小型冻干机为EYELA公司产品;ELx800TM酶标仪为美国伯腾仪器有限公司产品。
1.3检测样品、标准样品的制备和处理
1.3.1供试菌株、野生子实体的检测样品制备
  将4个供试(51589、50536、50537、50759)羊肚菌菌株及金针菇、黑木耳和金顶侧耳菌株分别接种
于含150mL PDB的250mL三角瓶中,110r/min、22.5℃培养5d,890 g离心5min收集沉淀菌丝,
同样条件适量PBS(pH 7.4磷酸盐缓冲液)洗涤离心,收取纯培养菌丝;分取~2g菌丝于研钵中,加入
适量PBS及海沙研磨20min,将研磨后的菌丝及海沙混合物收集到15mL离心管中,用适量PBS冲洗
研钵后一并收集到离心管中,890 g、4℃离心5min,取上清9800 g、4℃离心3min,收取上清(约
5mL),-20℃冻存备用。
取1.1.2的野生羊肚菌子实体,按上述方法制备待检样品,-20℃冻存备用。
1.3.2羊肚菌51589菌株的标准样品制备
  51589菌株按1.3.1的方法收集PBS洗涤后的纯培养菌丝,于冻干机中冷冻干燥至恒重,精密称
取0.31g菌丝,与~3g无菌海砂与少量PBS混合研磨20min,将研磨后的菌丝及海沙混合物收集到
15mL离心管中,2.4mL PBS冲洗研钵后一并收集到离心管中,890 g、4℃离心5min,取上清,9800 g、
4℃离心3min,收取全部上清(约2.35mL,菌丝生物量1.32×105 mg/L)。该溶液为制备标准曲线的
标准阳性样品,-20℃冻存备用。
1.3.3土壤基质样本处理
  精密称取1.1.3冷冻保存的野生羊肚菌发生地土壤样本1.02g,加入适量PBS及约3g海砂研磨
20min,将研磨后的菌丝及海沙混合物收集到5mL离心管中,用适量PBS冲洗研钵后一并收集到离
心管中,880 g离心5min,上清液9800 g离心3min,最后得上清1.0mL,该溶液即为土壤基质中菌
丝含量检测样本,4℃保存待检。
1.4兔抗羊肚菌多克隆抗体制备及抗体效价测定
  以1.3.1中制备的51589号羊肚菌样品溶液为抗原,颈背部皮下多点注射成年新西兰兔,注射总
量为每只每次1mL,共注射3次,每次间隔10d,最后一次注射10d后颈动脉采血,分离血清,分装,
-20℃冻存备用。制备的兔抗羊肚菌多抗命名为TM02。
按文献[10]中间接ELISA法分别用 HRP标记山羊抗兔IgG(H+L)和 HRP标记山羊抗鼠IgG
(H+L)分别测定兔抗羊肚菌多克隆抗体TM02和鼠抗羊肚菌单抗C6A8的效价,判断抗体的活性。
1.5ELISA双抗体夹心法条件优化与标曲构建
1.5.1ELISA方法的建立及实验条件优化
  根据参考文献[11-14]的方法和预实验结果,以C6A8为包被抗体、冻存的羊肚菌标准样品为检测
的阳性抗原、TM02为第一抗体、HRP标记的山羊抗兔IgG为第二抗体,建立检测羊肚菌(51589号)的
双抗体夹心法,具体操作如下:
(1)酶标板抗体包被:用pH 9.6的0.05mol/L碳酸盐缓冲液稀释C6A8(原液蛋白浓度为4.631
×104 mg/L)至蛋白浓度为200mg/L,每孔加0.1mL,4℃过夜后甩去包被液;用含有0.05%吐温20
的磷酸盐缓冲液(以下简称PBS-T)洗涤5次,3min/次,甩干;
(2)加阳性标准样品:阴性对照加入0.1mL的PBS-T,其余加1%浓度的1.3.2的羊肚菌51589标
准样品0.1mL,37℃孵育1h,PBS-T洗涤5次,方法同上;
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第2期 王 丹,等:固体基质中羊肚菌菌丝生物量的ELISA双抗体夹心检测法
(3)加第一抗体:每孔各加稀释至蛋白浓度500mg/L的TM02(原液蛋白浓度为1.026×105 mg/L)
0.1mL,37℃孵育45min,PBS-T洗涤5次,方法同上;
(4)加第二抗体:每孔各加1∶5000稀释的 HRP标记的山羊抗兔IgG 0.1mL,37℃温育45min,
洗涤5次,方法同上;
(5)加底物显色、终止反应及检测:在各孔中加入新配制的TMB底物显色液(10mg的TMB溶于
5mL的DMSO,使用前取100uL+10mL底物缓冲液+15uL浓度不少于30%的 H2O2)0.1mL,
37℃避光,显色15min;再加入2mol/L的 H2SO4溶液0.05mL终止反应。用酶标仪检测各孔
450nm处OD值,实验设4个重复。
1.5.2ELISA方法的条件优化
  保持1.5.1中其它条件不变,先将用于包被的C6A8由原液分别稀释25、50、100、……25600×(其
蛋白浓度分别为1850、925、462mg/L……1.81mg/L)后包被酶标板,筛选出最大OD值对应的最小浓
度的最佳稀释倍数;采用同样方法筛选适当的第一抗体TM02和二抗最佳稀释倍数,每个处理设置4
个重复。
1.5.3标准曲线
  根据1.5.2的优化结果,分别加入稀释2、4、8、16、32、64、128、256和512倍的1.3.2中51589菌株
的标准样品,以PBS-T为阴性对照,检测不同样品浓度的OD值;以OD值为纵坐标,相应浓度样品换
算成的菌丝生物量对数值为横坐标[15],获得51589号菌株菌丝生物量与OD值对应的标准曲线,实验
设4个重复;用Excel软件对数据处理进行回归分析,得到线性回归方程及回归系数。
1.5.4检测方法的定量下限、线性范围、重现性及特异性
  上述步骤建立ELISA双抗体夹心法的标准曲线后,根据实验结果确定定量下限、线性范围等
指标。
选择3个浓度的羊肚菌标准品做检样,每个检样检测3次,对得到的OD值计算相对标准差,考察
方法的重现性。
用此法对1.3.1中其它供试菌株的菌丝样品和野生羊肚菌子实体样品进行检测,考察方法的特
异性。
1.6土壤基质对检测结果的影响和样品实测
1.6.1土壤基质对检测的影响
  按照预实验中160℃条件会使样品中羊肚菌菌丝中抗原失活的结果,取部分1.1.3中羊肚菌子实
体周围的土壤样本,160℃1h烘干加热破坏抗原。
精密称取上述抗原失活土壤样品1.00g,与1.3.2中冻干至恒重的51589号菌株标准菌丝0.20g
与3g海砂混匀,按1.3.1中方法研磨离心,得到土壤与标准菌丝的混合样品;同样方法获得抗原失活
土壤样品作为检测实验的阴性对照。
将上述两组样品按1.5.3的工作条件直接检测,对照标准曲线方程计算得到土菌混合样品的菌丝
生物量检测值,比较实际加入标准菌丝量,计算检测方法的回收率,分析土壤基质对本方法的影响,实
验设4个重复。
1.6.2野生羊肚菌子实体基质土壤样本的检测
  取1.3.3的土壤样本,按1.5.2优化方法检测出样品OD值,经标准曲线方程及方法的回收率计
算得出野生羊肚菌周边土壤中的羊肚菌菌丝生物量,实验设4个重复。
2 结果与分析
2.1抗羊肚菌多抗及单抗效价的测定
  间接ELISA法测得,抗羊肚菌多抗、单抗的效价分别为1∶2.05×104和1∶2.56×103,表明该两种
抗体活性较好,能满足本实验的要求。
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食 用 菌 学 报 第23卷
Freeze-dried mycelium(0.31g)was ground in a mortar and
pestle with sea sand and phosphate buffered saline(PBS),
pH 7.4,making up to 2.4mL with PBS、and centrifuging the
homogenate(890 g,5min,4℃)to remove coarse solids.
The  supernatant  fraction  obtained  after  further
centrifugation(9800 g,3min,4℃)was used for preparing
the standard curve
图1 ELISA双抗体夹心法检测羊肚菌菌丝曲线
Fig.1 Standard curve for M.esculenta51589
mycelium using ELISA sandwich method
2.2ELISA双抗体夹心法优化与标准曲线
2.2.1优化的结果
  实验包被的C6A8单抗在稀释浓度25600×
~1600×时 OD值呈递增、800×时平稳之后呈
下降状态,故选择 C6A8稀释800×(蛋白浓度
57.88mg/L);同样方法确定TM02稀释200×
(蛋白浓度为513mg/L),二抗(HRP标记羊抗
兔)稀释10000×。
2.2.2标准曲线
  以51589号羊肚菌标准菌丝样品的浓度为
横坐标,OD值为纵坐标作图,建立ELISA双抗
体夹心法标准曲线。当标准样品菌丝浓度为
2.58×102~6.6×104 mg/L之间时,菌丝浓度对
数值与其 OD值呈良好的线性关系,见图1。对
此进行线性回归分析,线性回归方程为 Y=
0.0949 X-0.0338,R2=0.9943(图2)。
图2 ELISA双抗体夹心法检测羊肚菌菌丝标准曲线
Fig.2 Logarithmic plot of data shown in Figure 1
2.2.3方法的定量下限和检测范围
  在2.58×102~6.6×104 mg/L菌丝浓度范
围内,样品浓度与OD值呈现良好的线性关系,方
法的检测下限为2.58×102 mg/L。
2.2.4方法的重现性
  在检测线性范围内,选择3个浓度(5280、
2640和1320mg/L)样品,每个浓度重复测三次,
检测到3个浓度的样品的相对标准差分别为
1.68%、1.31%和4.29%,故该方法具有较好的
重现性。
2.2.5方法的特异性
  采用方法对供试的4个羊肚菌菌丝、野生羊
肚菌子实体的菌柄和菌盖、另外的黑木耳、金针
菇、金顶侧耳菌丝样品进行检测,结果见表1。检测结果表明此方法对羊肚菌属的几个样品具有良好的
特异性。
表1 ELISA双抗体夹心法的特异性检测
Table 1 Specificity of ELISA sandwich method
样品
Sample
1  2  3  4  5  6  7

菌柄
Stipe
菌盖
Pileus
阴性对照
Negative
control
OD450 1.72  1.34  0.84  1.16  0.16  0.19  0.3  0.56  0.66  0.27
P/N  6.4(+)4.9(+)3.1(+)4.3(+)0.6(-)0.7(-)1.1(-)2.1(+)2.4(+) 1(-)
1~4号样品分别是51589、50536、50537和50759的菌丝体,5号为黑木耳菌丝体样品,6号为金针菇菌丝体样品,7号为金顶侧耳菌丝
体样品,8号为野生羊肚菌子实体样品;P/N≧2.1为阳性反应,反之为阴性,分别用+和-代表
Samples1to 4:mycelia of M.esculenta 51589,M.angusticeps 50536,M.conica 50537,M.rotunda 50759,respectively;samples
5to 7:mycelia of F.velutipes、A.auricula and P.citrinopileatus,respectively;sample 8:stipe and pileus of M.esculenta fruit
body.P/N values≧2.1scored as a positive result(+).PBS replaced mycelium in the negative control
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第2期 王 丹,等:固体基质中羊肚菌菌丝生物量的ELISA双抗体夹心检测法
2.3野生羊肚菌子实体基质土壤中菌丝生物量样品实测
2.3.1土壤基质对检测的影响
  将含有0.20g冻干标准品的模拟样品10×稀释作为检样加入酶标孔测定。标准曲线方程为Y=
0.1803 X+0.0634,R2=0.9821,实验设6个重复,测得的模拟样本OD值为:0.704±0.009,方法的测
定值为:0.153±0.020g,计算得该法的回收率为76.5%。
2.3.2野生羊肚菌子实体基质土壤样本的检测
  用已建立的ELISA双抗体夹心法检测野生羊肚菌子实体土壤基质检测样本,将样本原液作为检
样加入酶标孔测定,测定检样的 OD值为0.300±0.009(n=4),标准曲线方程为 Y=0.0728 X+
0.0985,R2=0.9861,在回收率为76.5%的情况下,计算得每克土壤基质中羊肚菌菌丝含量为0.750±
0.015mg/g。
3 讨论
  方法以羊肚菌51589号菌丝制备的单克隆抗体(C6A8)具有特异性,对羊肚菌属的50536、50537、
50759三个菌株均表现出较好的检测阳性,对木耳、金针菇、金顶侧耳等食用菌菌丝样品的检测为阴性,
不过C6A8单抗是否可以检测羊肚菌属所有菌种还需要进一步的实验验证。在用此方法进行定量检
测时发现,C6A8单抗对同样质量的不同种羊肚菌菌丝样品和子实体的菌柄、菌盖的反应强度是不同
的,可否利用C6A8单抗对应抗原在不同种属的差异来鉴别不同的羊肚菌菌种,也有待于进一步的研
究验证。
在检测土壤模拟样本中的菌丝含量时,模拟样本检测的回收率约在76.5%,而没有土壤参与反应
的样本检测回收率接近100%,说明土壤基质中可能含有与抗羊肚菌菌丝抗体非特异性吸附的成分。
笔者对13年采集的野生羊肚菌子实体发生地的土壤样本进行检测,样本中羊肚菌菌丝含量为0.75±
0.015mg/g;个人认为这个数据不具备统计学意义,不能代表土壤基质中菌丝含量与出菇量之间的关
系,如果可以预知出菇地点,对土壤中羊肚菌菌丝生物量的消长和子实体发生、生长、成熟的过程进行
监控可能会得到更有意思的结果。
致谢:2013年5月在吉林省吉林市丰满区采集到的羊肚菌子实体样本得到了原东北师范大学生物
系教授赵大明先生的确认,在此向赵先生表示衷心的感谢。
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Measurement of Morchella esculenta Mycelial
Biomass in Soil Usinga Double Antibody-based
ELISA Sandwich
WANG Dan1,ZHEN Qing2,XIAO Jiangyong1,MA Shuai 1,WANG Yawen1,WANG Yidong1*
(1School of Life Sciences and Technology,Changchun University of Science and Technology,
Changchun,Jilin 130022,China;2School of Public Health,Jilin University,Changchun,Jilin 130021,China)
Abstract:A double antibody-based enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)sandwich to measure
Morchela esculenta mycelial biomass in soil is described.A standard curve(correlation coefficient>0.99)
was first constructed using a mycelium sample prepared from M.esculenta,strain 51589,mouse monoclonal
antibody(C6A8)and rabbit polyclonal antibody(TM02).Detection levels ranged from 2.58×102 mg/L to
6.6×104 mg/L and the method exhibited high reproducibility and specificity(strong positive reactions were
obtained only with mycelium and fruit bodies of M.esculenta 51589and mycelium of three other Morchela
species).Using this method,soil taken from immediately below a fruit body was found to contain 0.75mg/g
mycelium.
Key words:Morchela;ELISA double antibody sandwich method;mycelial biomass
[本文编辑] 曹 晖
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