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Loop-mediated isothermal amplification assay for rapid diagnosis of Meloidogyne mali

采用环介导等温扩增法(LAMP)快速检测苹果根结线虫



全 文 :植物保护学报 Journal of Plant Protection, 2016, 43(2): 260 - 266 DOI: 10􀆰 13802 / j. cnki. zwbhxb. 2016􀆰 02􀆰 012
基金项目:国家公益性行业(农业)科研专项(201103018),国家自然科学基金(31371922)
∗通讯作者(Author for correspondence), E⁃mail: lihm@ njau. edu. cn
收稿日期: 2014 - 10 - 05
采用环介导等温扩增法(LAMP)快速检测
苹果根结线虫
魏洪岩1   王  暄1   李红梅1∗  孙文荣1   顾建锋2
(1.南京农业大学植物保护学院, 农作物生物灾害综合治理教育部重点实验室, 南京 210095;
2.宁波出入境检验检疫局, 浙江 宁波 315012)
摘要: 为高效、简便、快速地对我国进境植物检疫性有害生物名录中的非中国种—苹果根结线虫
Meloidogyne mali进行检疫,通过比较 GenBank中根结线虫相关序列,以苹果根结线虫 28S rDNA非
保守区域序列设计环介导等温扩增( loop⁃mediated isothermal amplification,LAMP)的特异性引物,并
优化反应条件,建立一种可快速检测苹果根结线虫的 LAMP 检测体系。 结果显示:dNTPs 浓度为
0􀆰 4 mmol / L、Mg2 +浓度为 5􀆰 0 mmol / L、不添加甜菜碱、反应时间为 60 min 时,LAMP 检测体系扩增
效率最高;用琼脂糖凝胶电泳、SYBR Green I 染色和 LFD 试纸均能检测到苹果根结线虫的扩增产
物。 所建立的 LAMP检测体系能够从 10 种供试植物线虫种群中特异性地检测出苹果根结线虫,灵
敏度为 1 / 20 000 条线虫 DNA,比常规 PCR灵敏度高 10 倍。 表明所建立的苹果根结线虫 LAMP快
速检测体系可用于我国口岸进境植物中苹果根结线虫检疫。
关键词: 苹果根结线虫; 环介导等温扩增; 优化; 特异性; 灵敏度
Loop⁃mediated isothermal amplification assay for rapid diagnosis
of Meloidogyne mali
Wei Hongyan1   Wang Xuan1   Li Hongmei1∗   Sun Wenrong1   Gu Jianfeng2
(1. Key Laboratory of Integrated Management of Crop Diseases and Pests, Ministry of Education;
College of Plant Protection, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, Jiangsu Province, China;
2. Ningbo Entry⁃Exit Inspection and Quarantine Bureau, Ningbo 315012, Zhejiang Province, China)
Abstract: In order to efficiently, conveniently and rapidly detect Meloidogyne mali, a non⁃Chinese
species listed in the Catalogue of Quarantine Pest for Import Plants to the People’s Republic of China, a
loop⁃mediated isothermal amplification (LAMP) assay was carried out. The specific primers for LAMP
were designed according to the 28S ribosomal DNA (rDNA) non⁃conservative sequences of M. mali by
comparing the related sequences of Meloidogyne spp. deposited in GenBank. The LAMP amplification
with highest efficiency was obtained by the optimized conditions of 0􀆰 4 mmol / L dNTPs, 5􀆰 0 mmol / L
Mg2 + , without adding betaine, and 60 minutes of extension. The LAMP products were successfully
detected by the agarose gel electrophoresis, SYBR Green I dying and lateral flow dipstick (LFD). The
technique developed in this study was able to specifically detect M. mali from ten species of plant
nematodes. The sensitivity of LAMP assay was 1 / 20 000 of single nematode DNA, which was ten times
higher than that of the conventional PCR assay. The LAMP system established for M. mali detection was
proven to be rapid and efficient, and could be further applied in plant quarantine at Chinese ports.
Key words: Meloidogyne mali; LAMP; optimization; specificity; sensitivity
    根结线虫 Meloidogyne spp. 广泛分布于世界各
地,国际上已报道的就超过 100 种(Perry & Moens,
2006),我国有记载发生的近 40 种(刘维志,2005);
能寄生 2 000 多种植物,几乎涵盖了大部分重要的
粮食及经济作物,全球每年因其为害造成近千亿美
元的经济损失(Agrios,2005)。 因此,我国于 2007
年将根结线虫(非中国种)列入《中华人民共和国进
境植物检疫性有害生物名录》,要求各口岸对其实
施严格检疫,以保护我国农业和生态安全。 近年来,
宁波口岸多次从来自日本的鸡爪槭根系及根围介质
中截获一种根结线虫,鉴定为非中国种的苹果根结
线虫 M. mali Itoh, Ohshima & Ichinohe,初步统计近
30%的日本鸡爪槭苗木携带该种线虫(顾建锋等,
2013a),传入我国的风险极大。 苹果根结线虫最早
在日本苹果树根系被发现( Itoh et al. ,1969),除能
寄生苹果、葡萄、樱桃、鸡爪槭、桑树、玫瑰、海棠果、
枸树和榆树等木本植物外,也能为害番茄、茄子、辣
椒、黄瓜、白菜、大豆、牛蒡等蔬菜作物,对农林业生
产均具有一定威胁(Toida,1979)。 由于苹果根结线
虫的寄主范围广泛,一旦传入将给当地的农业及生
态安全带来极大的威胁,因此对其进行高效、快速、
准确的检测和鉴定对于口岸检疫监控尤为重要。
植物病原线虫的传统鉴定方法主要依据形态学
特征,通常需要丰富的专业知识和实践经验,鉴定过
程费时费力。 近年来随着分子生物学技术的发展,
包括限制性片段长度多态性 ( restriction fragment
length polymorphism,RFLP) (Xu et al. ,2004)、特定
序列扩增( sequence characterized amplified regions,
SCAR)(Meng et al. ,2004)、实时荧光定量 PCR(re⁃
al⁃time quantitative polymerase chain reaction, qRT⁃
PCR)(Zhao et al. ,2010)等多种技术已被成功运用
到植物病原线虫包括根结线虫的检测鉴定中。 上述
技术的应用均需在实验室条件下借助专业的仪器设
备完成,往往难以满足国际贸易飞速增长带来的口
岸高通量货物进出口需求。 因此亟需建立一种高
效、快速、便捷的苹果根结线虫检测方法,为进出口
口岸的监测防控提供有力的技术支持。
环介导等温扩增技术( loop⁃mediated isothermal
amplification,LAMP)是一种借助于具有链置换活性
的 DNA聚合酶(Bst DNA polymerase)实现恒温扩增
的技术,利用扩增过程中产生的焦磷酸镁沉淀物或
者添加荧光染料后颜色的变化,肉眼即可判定扩增
结果,不需要专业的检测仪器,具有简单、快速、高
效、经济等特点(Notomi et al. ,2000)。 目前 LAMP
技术已在松材线虫 Bursaphelenchus xylophilus(Kiku⁃
chi et al. ,2009)、香蕉穿孔线虫 Radopholus similis
(Peng et al. ,2012)、象耳豆根结线虫 M. enterolobii
(Niu et al. ,2012;何旭峰等,2013)、禾谷孢囊线虫
Heterodera avenae(彭德良等,2013)等植物寄生线虫
的快速检测中得到应用,有效提高了其鉴定效率和
准确率。 在此基础上,本研究以苹果根结线虫为靶
标,通过设计特异性引物及优化反应条件,建立一套
LAMP快速检测体系,以期为我国口岸部门对苹果
根结线虫的检疫监测提供技术支持。
1 材料与方法
1􀆰 1 材料
供试线虫:苹果根结线虫群体截获自进境的日
本鸡爪槭根部和根围介质(顾建锋等,2013a),由宁
波出入境检验检疫局惠赠,所赠线虫样品均经过热
杀死处理。 用于特异性检测的其它 9 种植物寄生线
虫群体,都来自本实验室虫种保存。 其中,南方根结
线虫 M. incognita、爪哇根结线虫 M. javanica、花生
根结线虫M. arenaria、北方根结线虫M. hapla、象耳
豆根结线虫 M. enterolobii 和西班牙根结线虫 M.
hispanica群体保存在温室的感病番茄品种上,经扩
繁后挑取番茄根系上的卵块,于 25℃恒温培养箱孵
化 2 d 后,收集 2 龄幼虫备用;水稻干尖线虫 Aphe⁃
lenchoides besseyi、燕麦真滑刃线虫 Aphelenchus avenae
和松材线虫群体以平板保存,在长满新鲜灰葡萄孢
菌 Botrytis cinerea的马铃薯葡萄糖琼脂(potato dex⁃
trose agar,PDA)培养基(葡萄糖 18 g、马铃薯 200 g、
琼脂 17 g、水 1 000 mL)上扩繁 1 ~ 2 周,待线虫吃完
菌丝后,用贝曼漏斗法分离基质 24 h,收集线虫备用
(王婷婷等,2014)。
试剂及仪器:Ex Taq DNA 聚合酶、dNTPs、蛋白
酶 K、DNA Marker、MgCl2 购自宝生物工程(大连)有
限公司;甜菜碱 ( betaine)购自美国 Sigma 公司;
SYBR Green I 染料购自美国 Invitrogen 公司; Bst
DNA聚合酶购自美国 NEB公司;横向流动试纸(lat⁃
eral flow dipstick,LFD)购自德国 Milenia Biotec 公
司;异硫氰酸荧光素 ( fluorescein isothiocyanate,
FITC)、生物素(biotin)由英潍捷基(上海)贸易有限
公司标记。 Leica MZ95 体视显微镜,德国 Leica Mi⁃
1622 期 魏洪岩等: 采用环介导等温扩增法(LAMP)快速检测苹果根结线虫
crosystems IR GmbH 公司;培清 JS⁃780 全自动凝胶
成像分析仪,上海培清科技有限公司。
1􀆰 2 方法
1􀆰 2􀆰 1 线虫 DNA的提取
单条线虫的 DNA提取参考宋志强等(2013)的
方法。 在体视显微镜下挑取单条线虫(幼虫或成
虫),放入含有 16 μL ddH2O和 2 μL 10 × PCR Buffer
(Mg2 + free)的 200 μL Eppendorf管中,液氮中冷冻 3
min 后,置于 95℃下 2 min,重复 3 次;向管中加入 10
μg / μL蛋白酶 K 2 μL,65℃温育 1 h 后,置于 95℃
下 10 min,上清液作为基因组 DNA模板备用。
1􀆰 2􀆰 2 LAMP引物设计
下载 GenBank 中所有根结线虫的 28S rDNA 基
因序列,从 Mega 4􀆰 0 软件的多序列比对结果中,选
择苹果根结线虫(登录号 JX978226)与其它根结线
虫种间差异大的非保守区域序列(112 ~ 317 bp)作
为 LAMP引物靶标区域,利用 Primer Explorer 4􀆰 0 分
析获得 12 组 LAMP 引物,结合特异性及自由能
(△G)最终筛选获得 1 组 LAMP 引物,包括 2 条外
引物(Mm⁃F3 和 Mm⁃B3)、2 条内引物(Mm⁃FIP 和
Mm⁃BIP)和 2 条环引物(Mm⁃LB和 Mm⁃LF)(表 1)。
为便于扩增产物的 LFD 试纸检测,利用 Primer
Premier 5􀆰 0 软件在引物 Mm⁃F3 和 Mm⁃B3 的扩增区
之间设计杂交探针 Mm⁃Probe(表 1),并由英潍捷基
(上海)贸易有限公司对其 5′端进行 FITC 标记,同
时对 Mm⁃FIP的 5′端进行生物素标记。
表 1 本研究中所用的引物序列
Table 1 PCR primers used in this study
来源 Origin 引物 Primer     核苷酸序列 Oligonucleotide sequence (5′→3′)
本研究中 LAMP检测体系 Mm⁃F3 AGCGTTTCGGACTTTGATCT
LAMP assay in this study Mm⁃B3 ATAGAGCTCGTAAGCCTTGC
Mm⁃FIP CGCCTCTACGCACTCCACATGGGGCACTGTTCGAAATCGT
Mm⁃BIP CTCTGTTTTGAGGCCAGCTTGCAACGTCCGGAACAAAAGGT
Mm⁃LB TGGTACCCAAACTTTGGCAGC
Mm⁃LF AAATGCACCACACCACCAC
Mm⁃Probe GGAGTGCGTAGAGGCGTCAGG
rDNA⁃28S区扩增(de Ley et al. , 1999) D2A ACAAGTACCGTGAGGGAAAGTTG
rDNA⁃28S amplification(de Ley et al. ,1999) D3B TCGGAAGGAACCAGCTACTA
苹果根结线虫种特异性检测(顾建锋等,2013b) MmF GGGACCGACGGCTTAGTG
Specific detection of M. mali(Gu et al. , 2013b) MmR CCGTTACACGACGAGAGTC
1􀆰 2􀆰 3 LAMP反应体系的建立
LAMP反应体系参照 Notomi et al. (2000)所述,
对体系中的 dNTPs、Mg2 + 、甜菜碱和反应时间进行优
化。 反应体系包括 DNA模板 1 μL、内引物 Mm⁃FIP
和 Mm⁃BIP各 0􀆰 8 μmol / L、外引物 Mm⁃F3 和 Mm⁃B3
各 0􀆰 2 μmol / L、环引物 Mm⁃LB 和 Mm⁃LF 各 0􀆰 4
μmol / L、 dNTPs (0、0􀆰 2、0􀆰 4、0􀆰 8、1􀆰 0、1􀆰 2、1􀆰 6 或
2􀆰 0 mmol / L)、MgCl2 (1􀆰 0、2􀆰 0、3􀆰 0、4􀆰 0、5􀆰 0 或 6􀆰 0
mmol / L)、甜菜碱(0、0􀆰 2、0􀆰 4、0􀆰 6、0􀆰 8、1􀆰 0、1􀆰 2 或
1􀆰 4 mol / L)、10 × Thermopol Buffer 2􀆰 5 μL、Bst DNA
聚合酶 8 U,ddH2O 补足至 25 μL。 混合均匀后,置
于 65℃恒温水浴锅中保温 15 ~ 75 min,80℃保温
10 min。
1􀆰 2􀆰 4 LAMP扩增产物的检测
采用 3 种方法检测 LAMP扩增产物,① 琼脂糖
凝胶电泳法,取 4 μL扩增产物在 2%琼脂糖凝胶上
电泳, EB 染色后在凝胶成像仪中观察并拍照;
② SYBR Green I染料显色法,在 LAMP反应终止后
的 Eppendorf管中,加入 0􀆰 2 μL该染料,混匀后用肉
眼直接观察颜色的变化;③ LFD 试纸测试法,在
LAMP反应终止后的 Eppendorf 管中,加入 5 μL
FITC标记的 20 pmol / L 探针 Mm⁃Probe,63℃保温 5
min,自然冷却到室温,取 10 μL杂交液加入 100 μL
PBS缓冲液混合均匀,将 LFD 试纸浸入其中,5 min
后观察显色情况(何旭峰等,2013)。
1􀆰 2􀆰 5 LAMP的特异性检测
分别提取苹果根结线虫以及其它 9 种供试线虫
的基因组 DNA 作为模板进行 LAMP 反应的琼脂糖
凝胶电泳法和 SYBR Green I 显色法检测。 此外,以
引物 D2A / D3B扩增各线虫的 28S rDNA 区作为对
照(de Ley et al. ,1999),反应体系为:DNA 模板 2
μL、2􀆰 5 μmol / L 正反引物各 2 μL、 2􀆰 5 mmol / L
dNTPs 2 μL、10 × Ex Taq Buffer(Mg2 + free)2􀆰 3 μL、
10 mmol / L MgCl2 2 μL、Ex Taq DNA聚合酶 0􀆰 1 μL,
262 植  物  保  护  学  报 43 卷
ddH2O补足至 25 μL。 扩增条件:94℃ 4 min;94℃
40 s,55℃ 40 s,72℃ 1 min,39 个循环;72℃ 10 min。
PCR产物在琼脂糖凝胶电泳上检测。
图 1 苹果根结线虫环介导等温扩增(LAMP)反应各优化条件的扩增结果
Fig. 1 Amplification products from Meloidogyne mali by LAMP under optimized conditions
A: 1 ~ 8 分别为 0、0􀆰 2、0􀆰 4、0􀆰 8、1􀆰 0、1􀆰 2、1􀆰 6、2􀆰 0 mmol / L dNTPs,9 为阴性对照; B: 1 ~ 6 分别为 1􀆰 0、2􀆰 0、3􀆰 0、4􀆰 0、
5􀆰 0、6􀆰 0 mmol / L Mg2 + ,7 为阴性对照; C: 1 ~ 8 分别为 0、0􀆰 2、0􀆰 4、0􀆰 6、0􀆰 8、1􀆰 0、1􀆰 2、1􀆰 4 mol / L甜菜碱,9 为阴性对照; D:
1 ~ 5 分别为 15、30、45、60、75 min反应时间,6 为阴性对照; M: DNA marker DL2000。 A: 1 - 8 indicate dNTPs concentrations
of 0, 0􀆰 2, 0􀆰 4, 0􀆰 8, 1􀆰 0, 1􀆰 2, 1􀆰 6, 2􀆰 0 mmol / L, respectively; 9: negative control; B: 1 - 6 indicate Mg2 + concentrations of
1􀆰 0, 2􀆰 0, 3􀆰 0, 4􀆰 0, 5􀆰 0, 6􀆰 0 mmol / L, respectively; 7: negative control; C: 1 - 8 indicate the betain concentrations of 0, 0􀆰 2,
0􀆰 4, 0􀆰 6, 0􀆰 8, 1􀆰 0, 1􀆰 2, 1􀆰 4 mol / L, respectively; 9: negative control; D: 1 - 5 indicate the reaction time of 15, 30, 45, 60,
75 min, respectively; 6: negative control; M: DNA marker DL2000.  
1􀆰 2􀆰 6 LAMP的灵敏度检测
从苹果根结线虫单条幼虫的 20 μL DNA 模板
中取 1 μL,即初始浓度为 1 / 20 单条幼虫 DNA,按 10
倍梯度分别稀释 10 - 1、10 - 2、10 - 3、10 - 4、10 - 5和 10 - 6
后,用于琼脂糖凝胶电泳法和 SYBR Green I 显色法
检测 LAMP反应灵敏度。 此外,以苹果根结线虫的
种特异性引物 MmF / MmR进行常规 PCR扩增(顾建
锋等,2013b),反应体系同 1􀆰 2􀆰 5。 扩增条件:94℃ 4
min;94℃ 40 s,60℃ 40 s,72℃ 1 min,39 个循环;
72℃ 10 min。 PCR产物在琼脂糖凝胶电泳上检测。
2 结果与分析
2􀆰 1 LAMP反应体系各条件的优化
以苹果根结线虫 DNA为模板,当 dNTPs浓度在
0􀆰 2 ~ 1􀆰 2 mmol / L之间,LAMP反应均有扩增产物出
现,其中 0􀆰 4 mmol / L 的扩增梯形条带最亮,反应效
率最高(图 1⁃A);随着 Mg2 +浓度的增加,LAMP 反
应的扩增效率先增高后降低, Mg2 + 浓度为 5􀆰 0
mmol / L时扩增产物最多(图 1⁃B);在反应体系中添
加不同浓度的甜菜碱后,对扩增效率无明显促进作
用,表明本体系中不需添加甜菜碱(图 1⁃C);反应时
间为 15 min时无扩增产物,达到 60 min时可检测到
大量扩增产物,随着时间的进一步延长,扩增产物无
明显变化(图 1⁃D)。 综上所述,优化后的苹果根结
线虫 LAMP反应体系为:dNTPs浓度为 0􀆰 4 mmol / L、
Mg2 +浓度为 5􀆰 0 mmol / L、不添加甜菜碱、反应时间
60 min。
2􀆰 2 苹果根结线虫 LAMP反应的扩增产物
采用优化后的 LAMP 反应体系检测苹果根结线
虫,反应结束后,琼脂糖凝胶电泳、SYBR Green I染色
和 LFD试纸条均能检测到扩增产物。 LAMP 反应产
物经电泳后可检测到明亮的梯形条带,而阴性对照无
条带出现(图 2⁃A)。 向 LAMP扩增产物中加入 SYBR
Green I染料,混匀后阳性产物迅速变成绿色,阴性对
照则呈现橘黄色 (图 2⁃B)。 用 LFD 试纸条检测
LAMP反应产物,结果显示阳性产物在试纸条上出现
2个显色带,而阴性对照只出现控制带(图 2⁃C)。
2􀆰 3 苹果根结线虫 LAMP反应的特异性
以苹果根结线虫等 10 种植物线虫 DNA为模板
3622 期 魏洪岩等: 采用环介导等温扩增法(LAMP)快速检测苹果根结线虫
图 2 苹果根结线虫环介导等温扩增(LAMP)反应扩增产物的检测
Fig. 2 Product detection by LAMP assay for Meloidogyne mali
A: 琼脂糖凝胶电泳检测; B: SYBR Green I 检测; C: LFD 试纸检测; M: DNA marker DL2000; 1: 苹果根结线虫;
2: 阴性对照。 A: Products detected by agarose gel electrophoresis; B: products detected by SYBR Green I; C: products detected
by LFD test; M: DNA marker DL2000; 1: M. mali; 2: negative control.
 
进行 LAMP 反应的特异性检测结果显示,加入
SYBR Green I 染料后,只有苹果根结线虫 LAMP 反
应产物呈现绿色,其它线虫的反应产物都呈现橘黄
色(图 3⁃A);凝胶电泳同样显示只有苹果根结线虫
呈现出清晰的梯形条带(图 3⁃B)。 所有线虫的 DNA
模板在 28S rDNA区均能成功扩增(图 3⁃C),表明本
研究设计的苹果根结线虫 LAMP引物具有很好的特
异性。
2􀆰 4 苹果根结线虫 LAMP反应的灵敏度
将初始浓度为 1 / 20 单条幼虫 DNA 的模板按
10 倍梯度稀释后进行 LAMP 反应,扩增产物用
SYBR Green I 染色,稀释 1 000 倍时反应产物仍能
呈现绿色(图 4⁃A),凝胶电泳检测也可以看到梯形
条带(图 4⁃B),稀释 10 000 倍后则没有检测到产
物,表明该 LAMP体系的检测下限为 1 / 20 000 单条
幼虫 DNA。 用苹果根结线虫特异性引物进行常规
PCR扩增的结果显示,当模板 DNA 稀释 100 倍时,
可看到微弱的条带,继续稀释则不能检测(图 4⁃C)。
表明本研究建立的 LAMP 检测体系要比常规 PCR
检测的灵敏度至少高 10 倍。
3 讨论
形态学特征是根结线虫种类鉴定的重要依据,
但形态学鉴定不仅要求有足够数量的样本,而且需
要收集不同龄期的线虫,如果样品中仅有几条甚至
一条幼虫,其种类是难以鉴定的。 苹果根结线虫的
形态测计值与榆根结线虫 M. ulmi 很接近,而其会
阴花纹与花生根结线虫及阿登根结线虫 M. ar⁃
denensis较相似(顾建锋等,2013a),因此依据形态
图 3 苹果根结线虫环介导等温扩增(LAMP)反应
的特异性检测
Fig. 3 Specificity detection of LAMP assay for
Meloidogyne mali
A: SYBR Green I 染色; B: 琼脂糖凝胶电泳; C:
28S rDNA 区检测; 1 ~ 10: 苹果根结线虫、南方根结线
虫、爪哇根结线虫、花生根结线虫、北方根结线虫、象耳
豆根结线虫、西班牙根结线虫、水稻干尖线虫、松材线虫
和燕麦真滑刃线虫; 11: 阴性对照; M: DNA marker
DL2000。 A: SYBR Green I dying; B: agarose gel electro⁃
phoresis; C: 28S rDNA products detected by gel electropho⁃
resis; 1 - 10: M. mali, M. incognita, M. javanica, M.
arenaria, M. hapla, M. enterolobii, M. hispanica, A. bes⁃
seyi, B. xylophilus and A. avenae, respectively; 11: nega⁃
tive control; M: DNA marker DL2000.
 
特征准确区分这些线虫种类比较困难。 顾建锋等
(2013b)以苹果根结线虫 rDNA⁃ITS 区序列为靶标
设计种特异性 PCR引物,成功建立了该线虫的分子
462 植  物  保  护  学  报 43 卷
图 4 苹果根结线虫环介导等温扩增(LAMP)和
特异性 PCR引物检测的灵敏度比较
Fig. 4 Sensitivity detection of products from LAMP assay
and species⁃specific primer PCR for Meloidogyne mali
A: SYBR Green I染色 LAMP反应产物; B: 琼脂糖
凝胶电泳检测 LAMP 反应产物; C: 琼脂糖凝胶电泳检
测种特异性引物 PCR 扩增产物; 1 ~ 7: 1 / 20、1 / 20 ×
10 - 1、1 / 20 × 10 - 2、1 / 20 × 10 - 3、1 / 20 × 10 - 4、1 / 20 × 10 - 5
和 1 / 20 × 10 - 6单条线虫; 8: 阴性对照; M: DNA marker
DL2000。 A: LAMP products detected by SYBR Green I dy⁃
ing; B: LAMP products detected by agarose gel electropho⁃
resis; C: PCR products amplified by species specific prim⁃
ers and detected by gel electrophoresis; 1 - 7: 1 / 20,
1 / 20 × 10 - 1, 1 / 20 × 10 - 2, 1 / 20 × 10 - 3, 1 / 20 × 10 - 4,
1 / 20 × 10 - 5 and 1 / 20 × 10 - 6 individual nematode; 8: neg⁃
ative control without template DNA in reaction; M: DNA
marker DL2000.
 
检测技术,提高了鉴定效率和准确率。 由于根结线
虫属核糖体 28S区核酸序列种间变异比 ITS 区明显
(林宇等,2013),且序列比对显示苹果根结线虫 28S
区序列与已报道的其它根结线虫种间变异相对较
大,因此本研究针对 rDNA⁃28S 区序列设计苹果根
结线虫 LAMP 引物,能够有效降低 LAMP 引物在其
它根结线虫中产生非特异性扩增的概率。 此外,针
对 28S区 7 个非保守位点设计 6 条引物,进一步提
高了扩增的特异性,且与常规 PCR 相比,LAMP 检
测体系有着更高的灵敏度,能够检测到 1 / 20 000 单
条苹果根结线虫幼虫,是前者的 10 倍以上,因此只
需要极少量的样本即能完成检测。
目前我国已建立了南方根结线虫(Niu et al. ,
2011)和象耳豆根结线虫(Niu et al. ,2012;何旭峰
等,2013)的 LAMP检测体系,并已在根结线虫病害
的快速检测中得到应用,而 LAMP 技术应用于根结
线虫非中国种的检测研究尚无相关报道。 本研究建
立的苹果根结线虫 LAMP 快速检测体系,在 65℃恒
温条件下,最快 30 min 即可检测到靶标,且检测过
程中不需要任何专业设备,常规的水浴锅甚至暖水
瓶即可完成,利用反应过程中产生的沉淀,通过应用
荧光染料或者 LFD试纸后颜色的变化,仅凭肉眼就
能判定结果,无需接触紫外光和 EB 等有毒试剂,具
有操作简单、经济高效、安全无毒等特性,能有效提
高我国口岸进境苗木检疫过程中对苹果根结线虫的
检测效率,在进出口高通量货物的植物检疫中具有
广泛的应用前景,对于控制该有害生物传入我国具
有重要意义。
甜菜碱可提高反应的扩增效率(Notomi et al. ,
2000),而在本研究中,甜菜碱的有无对于 LAMP 扩
增效果无明显影响,反而添加到一定浓度后会抑制
扩增反应,这与扩增区域 GC 含量较低有关。 此外
值得注意的是,由于 LAMP 技术具有扩增效率高以
及扩增产物又是循环扩增模板的特性,因此 LAMP
反应产物在检测过程中易受到操作环境及试剂污染
的影响而导致后续试验出现假阳性,因此需要规范
操作流程,在反应体系配制完成后可用石蜡油覆盖
密封,避免因污染而影响到检测结果的准确性。
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(责任编辑:李美娟)
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