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Detection of Clavibacter michiganensis subsp. nebraskensis in imported corn by PCR

进境玉米中玉米内州萎蔫病菌的PCR检测



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  44(2): 121 ̄128(2014)
收稿日期: 2013 ̄01 ̄06ꎻ 修回日期: 2013 ̄11 ̄15
基金项目: 国家质检总局科研项目(2009IK259)ꎻ 浙江省科技厅重大科技专项重点农业项目(2009c12054)
通讯作者: 易建平ꎬ研究员ꎬ主要从事检疫性细菌有害生物检测研究ꎻ Tel: 021 ̄38620575ꎬ Fax: 021 ̄68546481ꎬ E ̄mail: yijp@shciq.gov.cn
第一作者: 叶露飞ꎬ男ꎬ湖北人ꎬ主要从事进境粮谷有害生物检测ꎻ E ̄mail: ylf@zs.ziq.gov.cnꎮ
进境玉米中玉米内州萎蔫病菌的 PCR检测
叶露飞1ꎬ 粟 寒2ꎬ 周国梁3ꎬ 印丽萍3ꎬ 李孝军1ꎬ 杨赛军1ꎬ 易建平3∗
( 1舟山出入境检验检疫局ꎬ 浙江 316000ꎻ 2江苏出入境检验检疫局ꎬ 南京 210001ꎻ
3上海出入境检验检疫局ꎬ 上海 200135)
摘要:为了快速准确检测进境玉米样品中的玉米内州萎蔫病菌 Clavibacter michiganensis subsp. nebraskensis(Cmn)ꎬ根据
GenBank中 Cmn的 16S ̄23S序列设计引物 CM1 / CM4和引物 PSM1 / CM3ꎮ 引物 PSM1 / CM3仅能从供试的 4株 Cmn菌株
中扩增获得 208 bp的预期产物ꎬ而其他 36 株对照菌株均不能扩增出预期条带ꎮ 灵敏度测试结果表明引物 CM1 / CM4 和
PSM1 / CM3组合的巢式 PCR方法的检测灵敏度高于常规 PCRꎬ检测灵敏度可达 40 fg DNA 或 6.8 CFU 目标细菌ꎮ 常规
PCR和巢式 PCR方法对进境美国玉米样品的阳性检出率分别为 8%和 24%ꎬ试验结果表明所建立的 PCR方法可用于玉米
样品中 Cmn的快速检测ꎮ
关键词:玉米ꎻ 玉米内州萎蔫病菌ꎻ 检测ꎻ PCR
Detection of Clavibacter michiganensis subsp. nebraskensis in imported corn by PCR
YE Lu ̄fei1ꎬ SU Han2ꎬ ZHOU Guo ̄liang3ꎬ YIN Li ̄ping3ꎬ LI Xiao ̄jun1ꎬ YANG Sai ̄jun1ꎬ YI Jian ̄ping3
( 1 Zhoushan Inspection and Quarantine Bureauꎬ Zhejiang 316000ꎬ Chinaꎻ 2Jiangsu Inspection and Quarantine Bureauꎬ Nanjing
210001ꎬ Chinaꎻ 3Shanghai Inspection and Quarantine Bureauꎬ Shanghai 200135ꎬ China)
Abstract: The primers CM1 / CM4 and PSM1 / CM3 were designed for specific and sensitive detection for
Clavibacter michiganensis subsp. nebraskensis(Cmn) . The primers PSM1 / CM3 could amplify 4 strains of
Cmn and get an expected 208 bp productꎬ but no target band for other 36 strains of related species. The nested
PCR by primers CM1 / CM4 and PSM1 / CM3 could detect as low as 40 fg DNA or 6.8 CFU bacteria of Cmn
with a better sensitivity than conventional PCR with primers PSM1 / CM3. The results of detection with 100
corn samples imported from USA showed 24% positive by nested PCR and 8% for conventional PCR. These
detection methods for Cmn exhibited potential role in the routine detection for imported corn sample.
Key words: cornꎻ Clavibacter michiganensis subsp. nebraskensisꎻ detectionꎻ PCR
中图分类号:S435.131           文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2014)02 ̄0121 ̄08
    玉米内州萎蔫病菌(Clavibacter michiganensis
subsp. nebraskensisꎬ Cmn)又名密执安棒形杆菌内
布拉斯加亚种ꎬ隶属于厚壁菌门 Firmicutesꎬ厚壁菌
纲 Firmibacteriaꎬ棒型杆菌属 Clavibacterꎮ 美国内
布拉斯加州 1969年首次报道该病菌引起的玉米内
州萎蔫病 (Goss′ s bacterial wilt and leaf blight of
corn) [1]ꎬ至 1972 年病害已扩展至邻近 5 个州[1]ꎮ
近年来随着转基因品种的推广ꎬ病害蔓延至美国中
西部各州ꎬ包括内布拉斯加州、堪萨斯州、南达科他
州、科罗拉多州、怀俄明州、密歇根州、威斯康星州、
爱荷华州、伊利诺斯州、印第安那州[2]、明尼苏达
州[3]、德科萨斯州[4]及加拿大安大略省、曼尼托巴
省[5]ꎬ成为北美地区玉米生产上的严重病害ꎮ 病
害严重发生时产量损失可达 50%[6ꎬ 7]ꎮ
Cmn可随种子传播[8] ꎬ而且我国大部分玉米
种植区适合该病害的发生[9] ꎮ 病菌一旦传入定
 
植物病理学报 44卷
殖ꎬ容易暴发造成病害流行ꎬ且病害防治难度大ꎮ
我国玉米产量和种植面积均居世界第二ꎬ在国民
经济中占有重要地位ꎮ 2011 年ꎬ我国进口饲用玉
米超过 100 万 tꎮ 因此ꎬ该病菌传入我国并扩散
传播的潜在风险巨大ꎮ 目前国内外对 Cmn 的检
测方法主要包括分离培养、血清学检测和分子生
物学检测等ꎬ分离培养和血清学检测方法耗时较
长且灵敏度低ꎬ分子生物学检测具有快速、准确
和灵敏的特点ꎬ越来越多地应用于有害生物的初
步检测中ꎮ 国内外针对 Cmn的分子检测方法ꎬ如
rep ̄PCR、常规 PCR 和实时荧光 PCR 等[10~ 12] ꎬ多
集中于对纯培养细菌的检测ꎬ尚未见进境玉米样
品中 Cmn检测的报道ꎮ 本研究根据 GenBank 中
Cm不同亚种及其近似种间 16S ̄23S 序列差异ꎬ
设计了种通用引物 CM1 / CM4 和特异性引物
PSM1 / CM3ꎬ并对近两年收集的江浙沪口岸进境
美国玉米样品进行检测ꎬ以期建立特异、灵敏、快
速和实用的 PCR检测方法ꎬ应对口岸对玉米样品
中微量 Cmn的检疫需求ꎬ提高病菌检出率ꎬ有效
防止该有害生物传入我国ꎮ
1  材料与方法
1.1  供试玉米样品和菌株
供试玉米样品为美国进境饲用玉米ꎬ进境时间
为 2011年 7月~2012年 3月ꎬ进境口岸为上海、舟
山和镇江ꎬ共计 100个样品ꎬ每个样品 2 kgꎮ
供试菌株共计 40株ꎬ包括 4株 Cmnꎬ菌株除来
源于 ATCC(American type culture collectionꎬ美国
典型菌种保藏中心)和 NCPPB(The national collec ̄
tion of plant pathogenic bacteriaꎬ英国植物病原细菌
保藏中心)外ꎬ宁波、甘肃、天津出入境检验检疫
局ꎬ山西省农科院、云南农业大学和中国检验检疫
科学研究院等单位提供部分试验菌株ꎬ另有 10 株
从进境饲用玉米样品上分离的革兰氏阳性菌菌株ꎮ
供试菌株及其来源见表 1ꎮ
1.2  细菌培养及 DNA提取
供试菌株在营养琼脂(NA)平板上划线ꎬ28℃
培养 48~72 hꎬ无菌水洗脱ꎬ取菌液 1 mLꎬ12 000 r /
min离心 5 minꎬ收集菌体ꎬ用植物基因组 DNA 提
取试剂盒提取 DNA(TIANGEN DP305)ꎬ用核酸测
定仪测定 DNA浓度ꎮ
1.3  供试引物
根据 GenBank中 Cmn及其近缘种 16S ̄23S序
列差异ꎬ 分别设计了 Clavibacter michiganensis
(Cm)种通用引物 CM1 / CM4 和 Cmn 特异性引物
PSM1 / CM3ꎮ 引物序列和扩增片段大小见表 2ꎮ
引物委托上海生工生物技术服务有限公司合成ꎮ
1.4  引物特异性检测
用引物 PSM1 / CM3 分别扩增供试的 40 个菌
株 DNAꎬ测试其特异性ꎬPCR试剂均购于上海生工
生物技术服务有限公司ꎮ PCR反应体系 25 μLꎬ包
括 2. 5 μL 10 × PCR buffer (Mg2+ plus)ꎬ 2. 5 μL
dNTP(各 250 μmol / L)ꎬ1 μL 上下游引物 ( 100
pmol / L)ꎬ 2 μL 模板 DNAꎬ 1. 5 U Taq 聚合酶
(5 U / μL)ꎬ加水至 25 μLꎮ 反应程序为: 94℃
3 minꎻ94℃ 30 sꎬ63℃ (引物 CM1 / CM4 为 55℃)
30 sꎬ72℃ 30 sꎬ循环 35次ꎻ最后 72℃ 5 minꎮ 扩增
产物用 1.5%琼脂糖凝胶 1×TAE 缓冲液电泳ꎬEB
染色后用凝胶成像系统分析ꎮ
1.5  引物灵敏度测试
1.5.1   常规 PCR   取 Cmn 菌株 ATCC27822 的
DNA和菌悬液ꎬ调整 DNA浓度至 20 ng / μLꎬ系列
稀释为 2 ng / μL、200 pg / μL、20 pg / μL、2 pg / μLꎻ
调整菌悬液浓度至 3.4×108 CFU / mLꎬ系列稀释为
3.4×107 CFU / mL、3.4×106 CFU / mL、3.4×105 CFU /
mL、3.4×104 CFU / mLꎮ 分别取 2 μL DNA 和菌悬
液作为 PCR 反应模板ꎮ 用引物 PSM1 / CM3 分别
对以上 DNA和菌悬液进行 PCR 扩增ꎬ反应体系、
程序、电泳及成像分析同 1.4ꎮ
1.5.2  巢式 PCR  取菌株 ATCC27822 的 DNA系
列稀释为 2 pg / μL、200 fg / μL、20 fg / μL、2 fg / μLꎬ
菌悬液系列稀释为 3. 4 × 105 CFU / mL、3. 4 × 104
CFU / mL、3.4×103 CFU / mL、3.4×102 CFU / mLꎮ 引
物 CM1 / CM4 和 PSM1 / CM3 组合的巢式 PCR 分
别对系列稀释的菌株 DNA 和菌悬液进行扩增ꎮ
第一轮扩增引物 CM1 / CM4ꎬ取 2 μL DNA或菌悬
液作为 PCR 反应模板ꎬ反应程序为 94℃ 3 minꎻ
94℃ 30 sꎬ55℃ 30 sꎬ72℃ 45 sꎬ循环 25 次ꎻ最后
72℃ 5 minꎮ 取第一轮扩增产物 2 μL 作为第二轮
模板ꎬ引物 PSM1 / CM3进行第二轮扩增ꎬ反应程序
为 94℃ 3minꎻ94℃ 30 sꎬ63℃ 30 sꎬ72℃ 30 sꎬ循
221
 
  2期     叶露飞ꎬ等:进境玉米中玉米内州萎蔫病菌的 PCR检测
Table 1  Isolates used in the test and the result of PCR reaction
Isolate Collection no.
PCR reaction
PSM1 / CM3 CM1 / CM4
Clavibacter michiganensis subsp. nebraskense ATCC27822 + +
ATCC27794 + +
ATCC27795a + +
NCPPB2578b + +
C. m. subsp. michiganensis ATCC4450a - +
ATCC11456c - +
NCPPB2979b - +
C. m. subsp. insidiosus ATCC10253c - +
NCPPB83b - +
C. m. subsp. sepedonicus CM20c - +
CM31d - +
C. m. subsp. tessellarius ATCC33566 - +
NCPPB3665b - +
Pantoea stewartii subsp. stewartii ATCC29231 - -
ATCC8199 - -
ATCC8200 - -
P. s. subsp. indologenes ATCC51785 - -
ATCC35396 - -
P. agglomerans ATCC33244 - -
P. ananatis ATCC11530 - -
Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens ATCC51876 - -
C. f. pv. basellae ATCC BAA ̄143 - -
C. f. pv. beticola ATCC BAA ̄144 - -
C. f. pv. oortii ATCC25283 - -
C. flaccumfaciens ATCC23827 - -
Erwinia amylovora ATCC29850 - -
Xanthomonas oryzae pv. oryzicola Xoc16e - -
X. o. pv. oryzae 53e - -
Pseudomonas syringae pv. phaseolicola ATCC11355f - -
Burkholderia gladioli ATCC10854 - -
Methylobacterium spp. 8966 ̄1g - -
Curtobacterium spp. 8966 ̄2g - -
8966 ̄5g - -
Cellulosimicrobium spp. 8966 ̄6g - -
Curtobacterium pusillum 8966 ̄12g - -
Rhodococcus equi 1057 ̄917g - -
Rhodococcus spp. 1057 ̄6g - -
Microbacterium spp. 1057 ̄4g - -
Microbacterium spp. 1057 ̄922g +∗ +∗
Bacillus spp. 1057 ̄12g - -
a: ZHANG Hui ̄liꎬ Ningbo Entry ̄Exit Inspection and Quarantine Bureauꎻ b: LIU Qinꎬ Ganshu Entry ̄Exit Inspection and
Quarantine Bureauꎻ c: ZHAO Wen ̄junꎬ Beijingꎬ Chinese Academy of Inspection and Quarantineꎻ d: WANG Rui ̄xiaꎬ
Shanxi Academy of Agriculture Sciencesꎻ e: JI Guang ̄haiꎬ Yunnan Agricultural Universityꎻ f: LIU Pengꎬ Tianjin Entry ̄
Exit Inspection and Quarantine Bureauꎻ g: Isolated from imported corn seeds. “ +”: Positive reactionꎻ “  ̄”: Negative
reaction. “∗”:Non ̄specific amplification.
321
 
植物病理学报 44卷
Table 2  Primers used in the test
Primer
Nucleotide
sequence(5′ ̄3′)
Position Amplicon / bp
CM1 atgtgcacctctcctctgt 36 ̄54a 497
CM4 ccgaggcttatcgcagat 534 ̄517a
PSM1 cctttccgtcgtcctttc 297 ̄314b 208
CM3 gcatccaccgtttgctct 484 ̄467a
a:Nucleotide location in DQ374154ꎻ b: Nucleotide location in U09381.
环 35 次ꎻ最后 72℃ 5 minꎮ 反应体系、程序、电泳
及成像分析同 1.4ꎮ
1.6  玉米样品中细菌 DNA提取与 Cmn检测
玉米样品混匀ꎬ取 100 g 加入 200 mL PBS 缓
冲液(pH 7.2)中ꎬ4℃浸泡过夜ꎻ纱布过滤ꎬ滤液静
置 15 minꎬ上清液 10 000 r / min离心 20 minꎬ1 mL
PBS悬浮沉淀并转入 EP 管 12 000 r / min 离心 5
minꎬ沉淀用植物基因组 DNA 提取试剂盒提取
DNA(TIANGEN DP305)ꎮ
分别取 2 μL玉米样品中细菌提取 DNAꎬ用常
规 PCR和巢式 PCR分别检测ꎬ反应体系、程序、电
泳及成像分析同 1.4和 1.5ꎬ重复 3次ꎮ
1.7  PCR产物序列分析
PCR扩增产物送至上海生工生物技术服务有
限公司进行双向测序ꎬ序列核实拼接后和 GenBank
中 Cmn及其相关种序列进行比对分析ꎬ同时和供
试 4株 Cmn菌株的相应序列进行比对分析ꎮ
2  结果与分析
2.1  引物特异性
引物 CM1 / CM4 分别对 40 株供试菌株 DNA
进行 PCR 扩增ꎬ13 株 Cm 菌株均可扩增得到 497
bp的预期产物ꎻ其他供试菌株无预期扩增产物
(表 1)ꎬ仅玉米样品中分离的菌株 1057 ̄922 有约
800 bp的非特异性扩增ꎬ但产物大小和预期目标
条带不同ꎮ
引物 PSM1 / CM3分别对 40 株供试菌株 DNA
进行 PCR扩增ꎬ供试 4株 Cmn 菌株均有特异性扩
增ꎬ得到 208 bp 的预期目标片段ꎻCm 种下其他 4
个亚种及其他供试菌株均无预期扩增产物(表 1)ꎻ
仅玉米样品中分离的菌株 1057 ̄922有约 500 bp的
非特异性扩增ꎬ与预期扩增产物大小不同ꎮ 试验结
果表明引物 PSM1 / CM3 可用于 Cmn 的特异性检
测ꎮ
2.2  引物灵敏度
2.2.1  常规 PCR 检测  引物 PSM1 / CM3 扩增系
列稀释的菌株 ATCC27822 DNAꎬ试验结果表明ꎬ
引物 PSM1 / CM3 对 4 ng、400 pg、40 pg、4 pg 的
DNA都能扩增出 208 bp 的预期目的片段ꎬ而 0.4
pg的 DNA扩增没有得到预期条带(图 1 ̄A)ꎬ有效
检测 DNA的灵敏度为 4 pgꎮ 对系列稀释的菌株
ATCC27822菌悬液的扩增结果表明ꎬ引物 PSM1 /
CM3对 6.8×105 CFU、6.8×104 CFU、6.8×103 CFU、
6.8×102 CFU的菌悬液都能扩增得到 208 bp 目标
产物ꎬ68 CFU 的菌悬液经扩增后无扩增产物(图
1 ̄B)ꎬ有效检测菌悬液的灵敏度为 680 CFUꎮ
2.2. 2   巢式 PCR 检测   引物 CM1 / CM4 和
PSM1 / CM3 组合的巢式 PCR 扩增系列稀释的菌
株 ATCC27822 DNAꎬ试验结果表明巢式 PCR对 4
pg、400 fg、40 fg 的 DNA 都能扩增出预期 268 bp
的目的片段ꎬ而 4 fg的 DNA不能扩增出预期目的
片段(图 2 ̄A)ꎬDNA 的有效检测灵敏度为 40 fgꎮ
对系列稀释的菌株 ATCC27822 菌悬液的扩增结
果表明ꎬ巢式 PCR 对 680 CFU、68 CFU、6.8 CFU
的菌悬液能扩增得到 208 bp 目标产物ꎬ而 0. 68
CFU的菌悬液无扩增产物(图 2 ̄B)ꎬ菌悬液的有
效检测灵敏度为 6.8 CFUꎮ 同时试验结果表明针
对病菌 DNA或菌悬液的检测ꎬ巢式 PCR灵敏度比
常规 PCR高 100倍ꎮ
421
 
  2期     叶露飞ꎬ等:进境玉米中玉米内州萎蔫病菌的 PCR检测
Fig. 1  Detection sensitivity of PCR for DNA and cell suspension of Cmn
Lane M: Marker DL 2000(TaKaRa)ꎻ
A: Lane 1 ̄5: 4 ngꎬ 400 pgꎬ 40 pgꎬ 4 pgꎬ 0.4 pg DNA of strain 27822ꎬ respectivelyꎻ Lane 6: No template DNA.
B: Lane1 ̄5: 6.8×105 CFUꎬ 6.8×104 CFUꎬ 6.8×103 CFUꎬ 6.8×102 CFUꎬ 68 CFU of strain 27822ꎬ
respectivelyꎻ Lane 6: No template DNA.
Fig. 2  Detection sensitivity of nested PCR for DNA and cell suspension of Cmn
Lane M: Marker DL 2 000(TaKaRa)ꎻ
A: Lane 1 ̄4: 4 pgꎬ 400 fgꎬ 40 fgꎬ 4 fg DNA of ATCC 27822ꎬ respectivelyꎻ Lane 5: No template DNA.
B: Lane 1 ̄4: 6.8×102 CFUꎬ 68 CFUꎬ 6.8 CFUꎬ 0.68 CFU of ATCC 27822ꎬ respectivelyꎻ Lane 5: No template DNA.
2.3  美国玉米样品中 Cmn的检测
美国玉米样品 1058 ̄1、1058 ̄3、1058 ̄4、1058 ̄6
经 PBS浸泡过夜ꎬ离心取沉淀ꎬ提取 DNAꎬ用引物
PSM1 / CM3扩增 35个循环ꎬ仅样品 1058 ̄6出现阳
性扩增ꎬ其余 3个样品均无扩增产物(图 3 ̄A)ꎮ 巢
式 PCR检测玉米样品ꎬ样品 1058 ̄1、1058 ̄3、1058 ̄6
均出现 208 bp的预期目标条带ꎬ样品 1058 ̄4 无扩
增产物(图 3 ̄B)ꎬ表明样品 1058 ̄6中 Cmn的 DNA
含量较高ꎬ常规 PCR检测可扩增得到目标产物ꎻ样
品 1058 ̄1和 1058 ̄3中 Cmn 的 DNA 含量较低ꎬ需
巢式 PCR 检测才可得到目标产物ꎻ而样品 1058 ̄4
经常规 PCR和巢式 PCR检测均为阴性ꎬ表明样品
1058 ̄4中无 Cmn的 DNA或含量低于检测限以下ꎮ
供试的 100个美国玉米样品分别用常规 PCR
和巢式 PCR进行检测ꎬ常规 PCR 检测出 8 个阳性
样品ꎬ阳性检出率为 8%ꎻ巢式 PCR检测出 24 个阳
性样品ꎬ阳性检出率为 24%ꎻ巢式 PCR方法对 Cmn
的检出率高于常规 PCRꎬ检测结果与 2种检测方法
的灵敏度不同有关ꎬ灵敏度高的检测方法其阳性检
出率比较高ꎮ
521
 
植物病理学报 44卷
Fig. 3  Detection of Cmn in corn samples by conventional PCR and nested PCR
A: Conventional PCRꎻ B: Nested PCRꎻ
Lane M: Marker DL 2 000(TaKaRa)ꎻ Lane 1 ̄5: Sample 1058 ̄6ꎬ Sample 1058 ̄1ꎬ Sample 1058 ̄3ꎬ
Sample 1058 ̄4ꎬ Positive controlꎻ Lane 6: No template DNA.
2.4  PCR产物序列分析
选取常规 PCR 和巢式 PCR 检测阳性的玉米
样品 1058 ̄1、1058 ̄3 和 1058 ̄6 的 PCR 扩增产物ꎬ
双向测序后均得到 208 bp 的序列且序列一致ꎬ与
GenBank中 Cmn 菌株 KACC20788 的 16S ̄23S 序
列 ( JN613835 ) 和 供 试 4 株 Cmn 菌 株
(ATCC27822、 ATCC27794、 ATCC27795、 NCPPB ̄
2578) 的 16S ̄23S 序 列 ( JX216836、 JX216837、
JX216838、 JX216839 ) 相似性均为 100%ꎻ而与
GenBank 中 15 个 C. m. subsp. michiganensis
(Cmm)菌株的 16S ̄23S序列相似性为 97%~99%ꎬ
序列差异为 3 ~ 7 bpꎻ与 GenBank 中 3 个 C. m.
subsp. insidiosus (Cmi)菌株的 16S ̄23S 序列相似
性为 97%~98%ꎬ序列差异 4~ 7 bpꎻ与 GenBank 中
4 个 C. m. subsp. sepedonicus(Cms)菌株的 16S ̄
23S序列相似性为 97%~98%ꎬ序列差异均为 5 bpꎻ
与 GenBank中 1个 C. m. subsp. tessellarius(Cmt)
菌株 KACC20800的 16S ̄23S 序列差异较大ꎬ序列
相似性仅为 60%ꎻ测序结果验证了检测引物的特
异性和检测结果的准确性ꎬ也表明美国进境玉米样
品中存在玉米内州萎蔫病菌ꎮ
3  讨论
目前植物病原棒形细菌分布于 6个属内ꎬ分别
是棒形杆菌属 Clavibacter、拉氏杆菌属 Rathayi ̄
bacter、赖氏细菌属 Leifsonia、短小杆菌属 Curto ̄
bacterium、节杆菌属 Arthrobacter 和红球菌属
Rhodococcus [13]ꎬ均为革兰氏阳性细菌ꎮ Clavi ̄
bacter目前只包含一种植物病原菌 Cmꎬ根据其寄
主专化性分为 5个亚种ꎬ包括番茄细菌性溃疡病菌
(Cmm)、马铃薯环腐病菌 (Cms)、苜蓿萎蔫病菌
(Cmi)、玉米内州萎蔫病菌(Cmn)和小麦花叶病菌
(Cmt) [10]ꎬCmm、Cms 和 Cmi 是 EPPO 的检疫性
有害生物ꎬ而我国将 Cmn、Cmm、Cms 和 Cmi 列入
检疫性有害生物名录ꎮ Cmn 可为害马齿玉米、甜
玉米、硬粒玉米、爆玉米、狗尾草、稗草和甘蔗ꎮ 其
症状易与玉米细菌性枯萎病 ( Stewart′ s bacterial
wilt)相混淆ꎬ二者均可引起玉米叶片枯萎ꎬ植株矮
化[10]ꎮ
1979年ꎬGross 等[11]报道了一种半选择性培
养基 CNSꎬ可从新鲜玉米组织、干燥病残体和土壤
中分离 Cmnꎮ 后来发现 CNS 中的氯化锂对 Cmn
的生长有抑制作用[15]ꎬ1986 年ꎬShepherd 将 CNS
改进为 sCNS培养基ꎬ提高了病菌回收率ꎬ菌落形
成时间缩短为 4~7 d[13]ꎮ 但是不同 Cmn菌株的菌
落颜色和形态有一定差异[14]ꎬ且其他革兰氏阳性
棒形细菌ꎬ如 Curtobacterium flaccumfaciens pv.
betae、C. f. pv. oortii、 C. f. pv. flaccumfaciens也可
在 sCNS培养基上生长ꎬ在进境玉米样品的分离试
验中发现 Curtobacterium spp.的部分菌落形态特征
与 Cmn非常相似ꎬ容易对分离结果造成干扰ꎮ
国外已有商品化的免疫试纸条和 ELISA
(enzyme linked immunosorbent assayꎬ酶联免疫吸
附测定)检测试剂盒ꎬKevin A. Korus用美国 Agdia
621
 
  2期     叶露飞ꎬ等:进境玉米中玉米内州萎蔫病菌的 PCR检测
公司、Neogen公司的免疫试纸条和 ELISA 检测试
剂盒测试了 93 株细菌ꎬ结果发现 Cmm 免疫试纸
条与所有 Cm菌株均有交叉反应ꎬ在实际应用中可
能会对结果造成误判ꎬ检测灵敏度仅为 1 × 104
CFU / mL[15]ꎮ
分子生物学检测方法在植物病原菌的初步检
测中发挥着越来越重要的作用ꎮ Louws 等应用
Rep ̄PCR技术分析了 Cm 不同亚种间的基因组指
纹图谱ꎬ不同亚种形成独特的指纹图谱ꎬ而同一亚
种内不同菌株间的指纹图谱稳定而一致[16]ꎬ并将
该方法用于 Cm 不同亚种间的鉴别ꎮ Pastrik 等根
据 Cm亚种间 16S ̄23S序列差异设计特异引物ꎬ可
将 Cmn 与其他亚种进行区分[17]ꎮ Bach 等引入
TaqMan探针建立了 Cm种下 5 个亚种的实时荧光
PCR方法[18]ꎮ 这些报道多集中于对纯培养细菌的
检测ꎬ并未涉及进境玉米样品中 Cmn的检测ꎮ
本试验根据 GenBank 中 Cm 不同亚种及其近
似种间 16S ̄23S 序列差异ꎬ设计了种通用引物
CM1 / CM4 和特异引物 PSM1 / CM3ꎬ引物 PSM1 /
CM3的特异性测试中发现玉米样品中分离菌株
1057 ̄922 出现约 500 bp 的非特异性扩增 (引物
CM1 / CM4的扩增片段约 800 bp)ꎬ但无 208 bp 的
预期扩增产物ꎬ分离物 1057 ̄922 经 16S 序列分析
后鉴定为 Microbacterium spp.ꎬ测试中扩增产物电
泳后条带较弱ꎬ说明引物 CM1 / CM4 和 PSM1 /
CM3对其扩增效率不高ꎬ且扩增产物与目标产物
大小不一ꎬ因此对实际样品的检测结果影响有限ꎮ
对 DNA和菌悬液的灵敏度试验表明ꎬ巢式 PCR灵
敏度大大高于常规 PCRꎮ 检测玉米样品时ꎬ前者
的阳性检出率高于后者ꎬ2 种方法的检出率分别为
24%和 8%ꎬ同时表明玉米样品中的带菌率和带菌
量都比较低ꎮ PCR产物测序结果表明样品扩增产
物序列和 Cmn 菌株 16S ̄23S 序列一致ꎬ表明美国
进境玉米样品中存在 Cmnꎬ但多次分离试验均未
分离到活菌ꎬ同时表明玉米样品中 Cmn 的数量较
少ꎬ而且活菌数量有限ꎮ 整个检测过程控制在 2 个
工作日之内ꎬ该 PCR 检测方法可以满足口岸对进
境玉米样品中 Cmn的检疫要求ꎮ
致谢:宁波出入境检验检疫局张慧丽、甘肃出入境
检验检疫局刘箐、天津出入境检验检疫局刘
鹏、中国检验检疫科学院赵文军、山西省农科
院王瑞霞和云南农业大学姬广海提供试验菌
株材料ꎮ
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责任编辑:于金枝
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