全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA 46(1): 1 ̄10(2016)
收稿日期: 2015 ̄01 ̄30ꎻ 修回日期: 2015 ̄10 ̄21
基金项目: 浙江省重大科技专项重点农业项目(2012C12009 ̄5)ꎻ国家公益性行业(农业)科研专项(201203089)
通讯作者: 戚行江ꎬ研究员ꎬ主要从事果树学及病理学研究ꎻTel: 0571 ̄86404568ꎬE ̄mail:qixj@mail.zaas.ac.cn
第一作者: 任海英ꎬ女ꎬ博士ꎬ副研究员ꎬ主要从事果树病理学研究ꎻTel: 0571 ̄86410266ꎬE ̄mail:renhy@mail.zaas.ac.cnꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2016.01.001
利用常规 PCR和实时荧光定量 PCR检测杨梅凋萎病菌
任海英ꎬ 戚行江∗ꎬ 梁森苗ꎬ 郑锡良
(浙江省农业科学院园艺研究所ꎬ 杭州 310021)
摘要:凋萎病是近年来危害杨梅的主要病害ꎮ 为了快速灵敏的检测杨梅凋萎病菌(Pestalotiopsis versicolor 和 P. microspo ̄
ra)ꎬ本研究开发了常规 PCR和 SYBR Green实时荧光定量 PCR技术各一套ꎮ 利用 P. versicolor ( JN861773)和 P. micros ̄
pora(JN861776)的 ITS1 ̄5.8S rDNA ̄ITS2序列的相同部分设计引物对(Pvm1L / Pvm1R)ꎮ 该引物对利用常规 PCR 技术能
特异性扩增出杨梅凋萎病菌 188 bp的目标产物ꎬ而对照菌株则呈阴性ꎮ 该常规 PCR体系能够检测人工接种后 21 d和田间
自然发病的有病症杨梅组织中的凋萎病菌ꎬ检测下限是 0.6×105拷贝数ꎮ 利用 Pvm1L / Pvm1R 进行 SYBR Green 实时荧光
定量 PCRꎬ检测灵敏度是常规 PCR的 100倍ꎬ检测下限是 0.6×103拷贝数ꎬ能够检测出人工接种及田间已经感染但尚未表现
症状的杨梅组织中的凋萎病菌ꎮ 这两项技术ꎬ简单、快速、灵敏ꎬ特异性强ꎬ可以应用于杨梅凋萎病的诊断和苗木检疫ꎮ
关键词:杨梅ꎻ 凋萎病菌ꎻ 常规 PCRꎻ SYBR Green实时荧光定量 PCRꎻ 分子检测
Use of conventional and real ̄time quantitative PCR to detect Pestalotiopsisꎬ the
cause of bayberry twig blight REN Hai ̄yingꎬ QI Xing ̄jiangꎬ LIANG Sen ̄miaoꎬ ZHENG Xi ̄liang
( Institute of Horticultureꎬ Zhejiang Academy of Agricultural Sciencesꎬ Hangzhou 310021ꎬ China)
Abstract: Twig blight disease is one of the main diseases on bayberry (Myrica rubra Sieb.&Zucc) . We deve ̄
loped an effective method to detect and quantify the pathogens Pestalotiopsis versicolor and P. microspora by u ̄
sing conventional PCR and SYBR Green real ̄time PCR. A primer setꎬ Pvm1L / Pvm1Rꎬ was designed based on
a conserved sequence of the internal transcribed spacer (ITS1 ̄5.8S rDNA ̄ITS2) region of the ribosomal DNA
gene of P. versicolor (JN861773) and P. microspora (JN861776) . The 188 bp DNA fragments were amplified
from 30 isolates of P. versicolor and 30 isolates of P. microsporaꎬ and no product was amplified from isolates of
11 other fungal genera. Conventional PCR was able to detect the pathogens on symptomatic and artificially infec ̄
ted bayberry plants at 21 days after inoculationꎬ and the detection limit was 0.6×105 copies of the Pestalotiopsis
DNA. In additionꎬ the Pvm1L / Pvm1R primer set were successfully adapted to SYBR Green real ̄time PCRꎬ
which had a limit 100 times lower (0.6×103) than that by conventional PCR and was able to detect the patho ̄
gens in symptomlessꎬ artificially inoculatedꎬ and naturally infected plants. The conventional and SYBR Green re ̄
al ̄time PCR developed in this study were simpleꎬ fastꎬ sensitiveꎬ and specificꎬ and can be used to detect Pesta ̄
lotiopsis spp. from infected bayberry in the field.
Key words: Myrica rubraꎻ pathogen of twig blight diseaseꎻ conventional PCRꎻ SYBR Green real ̄time
quantitative PCRꎻ molecular detection
中图分类号: S432.44 文献标识码: A 文章编号: 0412 ̄0914(2016)01 ̄0001 ̄10
植物病理学报 46卷
杨梅(Myrica rubra) 是中国南方特有的珍稀
水果ꎬ果实甜酸适口ꎬ风味独特ꎬ截止 2013 年全国
栽培面积约 35万 hm2ꎬ年产量约 120 万吨ꎬ已成为
长江以南各省市果品发展的支柱产业ꎮ 2004 年首
先在浙江省发现杨梅凋萎病ꎬ逐步在福建、江西、广
西、广东等地也有陆续发生[1]ꎮ 凋萎病是近年来
危害杨梅产业的主要病害ꎬ首先引起杨梅部分嫩梢
干枯ꎬ然后整株树的嫩梢干枯数量逐渐增多ꎬ一般
3~5年整株死亡[1]ꎮ 凋萎病发生后影响杨梅树体
对氮、钙等营养元素的吸收和传递[2ꎬ3]ꎬ根际菌根
活力降低[4]ꎮ 该病发生速度快、传染力强ꎬ如不及
时控制其传播ꎬ将严重威胁到杨梅产业的可持续发
展ꎮ 因此ꎬ亟需一种能够在发病初期进行早期快速
检测的技术ꎬ为采取及时有效的防控措施提供
指导ꎮ
杨梅凋萎病的病原菌为异色拟盘多毛孢
(Pestalotiopsis versicolor ) 和小孢拟盘多毛孢
(P. microspora) [1]ꎬ主要定殖于杨梅枝干ꎬ两种真
菌可以利用的营养范围广泛ꎬ20℃ ~30℃菌丝生长
良好[5ꎬ6]ꎮ 拟盘多毛孢病菌也可以侵染杨梅叶片
引起叶斑病[7ꎬ8]ꎮ 拟盘多毛孢属真菌属于子囊菌
门ꎬ主要以内生菌的形式存在ꎬ也是重要的植物病
原菌ꎬ引起多种植物病害ꎬ如茶轮斑病、枇杷灰斑
病、咖啡轮斑病、苹果叶斑病、番石榴果斑病、粗榧
枯死病等[9~15]ꎮ 引起这类真菌致病的原因复杂、
机理未知ꎬ这类病害防治困难ꎬ所以有效的检疫检
测技术对控制该类病害的大面积传播及带病苗木
的盲目调运是非常重要的ꎮ
传统的病害诊断主要依据植株的明显病症和
病原菌形态ꎬ操作难度大ꎬ耗时耗力ꎬ因此快速准确
的检测技术逐步发展起来ꎬ其中常规 PCR 和荧光
定量 PCR操作简单ꎬ快速准确ꎬ可以为病害防治赢
得时机ꎬ在病原真菌研究以及病害检测中发挥了重
要的作用[16~18]ꎮ 在拟盘多毛孢真菌分类鉴定中ꎬ
常使用 ITS1 ̄5.8S rDNA ̄ITS2 序列绘制系统进化
树[19~21]ꎬ但是尚未用于拟盘多毛孢和植物组织内
拟盘多毛孢的快速准确检测ꎬ本研究旨在利用
ITS1 ̄5.8S rDNA ̄ITS2序列设计特异引物ꎬ建立杨
梅凋萎病菌的常规 PCR 和实时荧光定量 PCR 的
检测方法ꎬ以备应用于杨梅凋萎病的植物检疫及
防控ꎮ
1 材料与方法
1.1 菌株的培养、繁殖与 DNA提取
本实验室分离保存鉴定异色拟盘多毛孢菌株
XJ27和小孢拟盘多毛孢菌株 YS26[1]ꎮ 菌株保存
在 4%的 PDA斜面上置于 4℃冰箱内备用ꎬ试验前
转接于 PDA平板上 25℃生长 5 d(12 h光暗交替)
后备用ꎮ 杨梅凋萎病菌检测引物的特异性及灵敏
性ꎬ其他一些真菌菌株做对照(表 1)ꎮ 所有菌株于
PDA平板上 25℃培养 1周(12 h 光暗交替)备用ꎮ
将菌丝用刀片轻轻刮下ꎬ加入液氮研磨至粉末状ꎮ
利用 DNA提取试剂盒[天根生物科技(北京)有限
公司]提取菌株总 DNAꎮ
Table 1 Species of Pestalotiopsis and other fungi used in this study
No. Isolate numbers Species Host plant Geographic origin Isolated time
1 7LH1 ̄S ̄3 Pestalotiopsis versicolor Myrica rubra Linhai 2012
2 7RA3 ̄L ̄3 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
3 7LH1 ̄7 ̄2 Pe. versicolor Myr. rubra Linhai 2012
4 9RA3 ̄6 ̄1 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
5 9RA3 ̄3 ̄1 P. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
6 9RA3 ̄3 ̄3 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
7 9RA3 ̄7 ̄3 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
8 11RA1 ̄0 ̄1 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
9 11RA1 ̄2 ̄2 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
10 11RA1 ̄3 ̄1 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
11 11RA1 ̄3 ̄2 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
12 11RA1 ̄L ̄3 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
13 11RA1 ̄5 ̄1 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
14 11RA1 ̄S ̄1 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
15 11RA1 ̄5 ̄2 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
16 11RA1 ̄7 ̄3 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
2
1期 任海英ꎬ等:利用常规 PCR和实时荧光定量 PCR检测杨梅凋萎病菌
Continued Table 1
17 11RA2 ̄7 ̄5 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
18 11RA2 ̄S ̄4 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
19 11RA2 ̄0 ̄5 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
20 11RA3 ̄4 ̄5 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
21 11RA3 ̄L ̄4 Pe. versicolor Myr. rubra Rui′an 2012
22 11TT1 ̄L ̄3 Pe. versicolor Myr. rubra Tiantai 2012
23 11TT1 ̄L ̄1 Pe. versicolor Myr. rubra Tiantai 2012
24 11TT2 ̄L ̄5 Pe. versicolor Myr. rubra Tiantai 2012
25 11TT3 ̄S ̄3 Pe. versicolor Myr. rubra Tiantai 2012
26 11TT3 ̄4 ̄5 Pe. versicolor Myr. rubra Tiantai 2012
27 11LH2 ̄L ̄1 Pe. versicolor Myr. rubra Linhai 2012
28 11LHYY1 ̄1 ̄2 Pe. versicolor Myr. rubra Linhai 2012
29 11LHYY1 ̄4 ̄3 Pe. versicolor Myr. rubra Linhai 2012
30 11LHJ1 ̄L ̄2 Pe. versicolor Myr. rubra Linhai 2012
31 11RA1 ̄4 ̄1 Pe. microspora Myr. rubra Rui′an 2012
32 11RA2 ̄1 ̄4 Pe. microspora Myr. rubra Rui′an 2012
33 11RA2 ̄5 ̄2 Pe. microspora Myr. rubra Rui′an 2012
34 11RA3 ̄6 ̄4 Pe. microspora Myr. rubra Rui′an 2012
35 11RA3 ̄7 ̄5 Pe. microspora Myr. rubra Rui′an 2012
36 11RA3 ̄7 ̄1 Pe. microspora Myr. rubra Rui′an 2012
37 11TT1 ̄7 ̄1 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
38 11TT1 ̄7 ̄3 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
39 11TT1 ̄8 ̄1 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
40 11TT1 ̄3 ̄4 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
41 11TT2 ̄6 ̄2 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
42 11TT2 ̄7 ̄2 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
43 11TT2 ̄1 ̄2 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
44 11TT2 ̄2 ̄2 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
45 11TT2 ̄2 ̄1 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
46 11TT3 ̄1 ̄1 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
47 11TT3 ̄5 ̄2 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
48 11TT3 ̄L ̄2 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
49 11TT3 ̄5 ̄1 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
50 11TT3 ̄2 ̄3 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
51 11TT3 ̄8 ̄1 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
52 11TT3 ̄3 ̄4 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
53 11TT3 ̄0 ̄2 Pe. microspora Myr. rubra Tiantai 2012
54 11LH1 ̄1 ̄2 Pe. microspora Myr. rubra Linhai 2012
55 11LH1 ̄3 ̄1 Pe. microspora Myr. rubra Linhai 2012
56 11LH1 ̄5 ̄2 Pe. microspora Myr. rubra Linhai 2012
57 11LH1 ̄5 ̄1 Pe. microspora Myr. rubra Linhai 2012
58 11LH2 ̄3 ̄1 Pe. microspora Myr. rubra Linhai 2012
59 11LH2 ̄2 ̄4 Pe. microspora Myr. rubra Linhai 2012
60 11LH3 ̄6 ̄2 Pe. microspora Myr. rubra Linhai 2012
61 789∗ Pe. yunnaneisis Podocarpus macrophyllus Kunming /
62 390∗ Pe. hangzhouensis Camellia sinensis Hangzhou /
63 686∗ Pe. karstenii Ca. japonica Hangzhou /
64 766∗ Pe. kunmingensis Po. macrophyllus Hangzhou /
65 Mm1 Mycosphaerella myricae Myr. rubra Linhai 2012
66 Vc1 Valsa coronata Myr. rubra Linhai 2012
67 Pm1 Phomopsis myricina Myr. rubra Linhai 2012
68 FaJY S13 ᶊ Fusarium arde Triticum aestivumLinn / /
69 PH ̄1Fg ᶊ Fu. graminearum T. aestivumLinn / /
70 BC1 ※ Botrytis cinerea Fragaria ananassa / /
71 CG1 ※ Colletotrichum gloeosporioides Fr. ananassa /
∗: The gift of Professor Wei Jiguangꎬ Agricultural College of Guangxi University. ᶊ: The gift of Professor Ma Zhonghuaꎬ Col ̄
lege of Agriculture and Biotechnologyꎬ Zhejiang University. ※: The gift of Professor Zhang Chuanqingꎬ College of Agricultureꎬ
Zhejiang Agriculture and Forestry University.
3
植物病理学报 46卷
1.2 人工接种及自然发病的杨梅样品制备及检测
病原菌使用异色拟盘多毛孢菌株 XJ27 和小
孢拟盘多毛孢菌株 YS26ꎬ接种东魁杨梅 1 年生容
器苗ꎮ 接种位置选择杨梅幼苗距离土壤以上 5 cm
处的茎干基部ꎬ用解剖刀片切开一个 1.5 ~ 2.0 cm
的小口ꎬ把培养 5 d的 PDA 菌块(1 ~ 2 mm2)菌丝
朝向杨梅茎干伤口处ꎬ脱脂棉吸灭菌水保湿ꎬ保鲜
膜缠绕保湿 3 dꎬ23℃ ~25℃下生长ꎬ分别在接种后
7、14、21和 28 d取样ꎬ取样位置距离接种点位置:0
~10、10 ~ 20、20 ~ 30 cmꎮ 每部分样品平均分成 2
份ꎬ一份用于组织分离真菌菌株ꎬ统计分离到的菌
落数目ꎮ 一份用于提取 DNAꎬ作为模板进行常规
PCR和实时荧光定量 PCR检测ꎮ 每处理设 3 次重
复ꎬ每个菌株接种 3 棵杨梅幼苗ꎬ不接种的幼苗作
为对照ꎮ 杨梅样品的基因组 DNA提取采用 CTAB
方法[22]ꎮ 下同ꎮ
分别从浙江省瑞安、仙居、天台选择发生凋萎
病的杨梅植株ꎬ采集有病症枝条和无病症枝条ꎬ浙
江省诸暨的健康杨梅树的枝条作为空白对照ꎬ带回
实验室后提取总 DNAꎬ按照常规 PCR 和实时荧光
定量 PCR体系进行检测ꎮ 在所有 PCR 中ꎬ每样品
重复 3次ꎮ
1.3 特异引物设计
异色拟盘多毛孢菌株 XJ27 的 ITS 序列
(JN861773)和小孢拟盘多毛孢菌株 YS26 的 ITS
序列(JN861776)用 DNA Star 做 aligningꎬCLUST ̄
ALW (http: / / clustalw. ddbj. nig. ac. jp / top ̄e. html)
进行序列的比较ꎬ以其相同区域使用 Primer 3 soft ̄
ware(http: / / primer3.ut.ee / )在线设计两个种的通
用引 物 ( Pvm1L / Pvm1R )ꎬ Pvm1L: 5′ ̄ GAAA ̄
TGACGCTCGAACAGGC  ̄3′ꎬ Pvm1R: 5′ ̄
TGAAGAACGCAGCGAAATGC  ̄3′ꎬ PCR 产物预
期大小 188 bpꎮ NCBI GenBank database (http: / /
www.ncbi. nlm. nih. go v / BLAST)内使用 BLASTn
验证引物的特异性ꎮ
1.4 常规 PCR
利用 1.1和 1.2提取的真菌或者植物的基因组
DNA为模板ꎬPvm1L / Pvm1R 为引物ꎬ25 μL 反应
体系ꎬ模板 DNA 50 ~ 100 ngꎬ包括 10 ×buffer 2. 5
μLꎬ2.5 mmolL ̄1 dNTPs 1 μLꎬ10 μmolL ̄1的正
反引物各 1 μLꎬTaq酶 0.5 μLꎬ加无菌水至 25 μLꎮ
PCR程序:95℃ 5 minꎻ95℃ 30 sꎬ55℃ 30 sꎬ72℃
30 sꎬ30 个循环ꎻ72℃ 10minꎮ PCR 产物分别用
DNA片段纯化试剂盒(TaKaRaꎬ大连)和 DNA 片
段回收试剂盒(TaKaRaꎬ大连)纯化和回收ꎬ然后连
接至 pMD18 ̄T 载体上(TaKaRaꎬ大连)ꎬ送生工
生物工程(上海)股份有限公司测序ꎬ检测序列的
正确性ꎮ
1.5 实时荧光定量 PCR及标准曲线的制作
梯度稀释 1.4 制备的阳性质粒备用ꎮ 多次预
备实验后选择 0.1 ngμL ̄1(相当于 0.6×108拷贝
数)的标准品浓度进行 10倍梯度稀释ꎬ共稀释 5个
梯度(0.1×10 ̄1 ngμL ̄1ꎬ0.1×10 ̄2 ngμL ̄1ꎬ0.1×
10 ̄3 ngμL ̄1ꎬ0. 1 ×10 ̄4 ngμL ̄1ꎬ0. 1 ×10 ̄5 ng
μL ̄1)的溶液作为模板ꎬ参照 TaKaRa SYBR Premix
DimerEraser TM(Perfect Real Timeꎬ货号 RR091A)
的荧光定量试剂盒选择 20 μL 的体系说明进行操
作ꎬ在 ABI PRISM 7500 的荧光定量 PCR仪上进行
扩增ꎬ重复 3次ꎬ扩增标准品ꎬ以标准品拷贝数的 lg
值为纵坐标 ( y)ꎬ以扩增得到的 Ct 值为横坐标
(x)ꎬ做出标准曲线ꎬ得到线性和可靠的标准曲线
(R2>0.99)ꎮ
将基因组 DNA 模板浓度稀释到标准曲线范
围内(100~200 ngμL ̄1左右)ꎬ按照 Takara SYBR
Premix DimerEraserTM ( Perfect Real Timeꎬ 货号
RR091A)的荧光定量试剂盒选择 20 μL 的体系说
明进行操作ꎮ Real time PCR程序:95℃ 30 sꎻ 95℃
5 sꎬ55℃ 30 sꎬ72℃ 34 sꎬ40 个循环ꎮ 实时荧光定
量 PCR的每个样品重复 3次ꎮ 得出每个样品的 Ct
值ꎬ然后根据标准曲线计算出目标片段的拷贝数ꎮ
1.6 引物的灵敏性、特异性及抗干扰性
利用建立标准曲线的质粒 DNA 梯度稀释样
品作为模板ꎬ进行常规 PCR 和实时荧光定量 PCR
检测ꎬ以确定两种技术对特定目标片段的检测灵
敏度ꎮ
利用表 1 不同地点的异色拟盘多毛孢和小孢
拟盘多毛孢各 30 个菌株、其他 4 种拟盘多毛孢、3
个杨梅寄主上分离得到的真菌菌株、2 个小麦和 2
个草莓上分离的真菌菌株的菌丝 DNA 作为模板ꎬ
4
1期 任海英ꎬ等:利用常规 PCR和实时荧光定量 PCR检测杨梅凋萎病菌
进行常规 PCR和实时荧光定量 PCR 检测ꎬ同时以
ddH2O作为对照ꎬ以确定常规 PCR 和实时荧光定
量 PCR对特定菌种的检测特异性ꎮ
在拟盘多毛孢菌株菌丝 DNA 内随机加入 1 / 5
体积的其他对照菌株菌丝 DNAꎬ进行常规 PCR 和
实时荧光定量 PCR 检测ꎬ同时以 ddH2O 作为对
照ꎬ以确定常规 PCR和实时荧光定量 PCR 对特定
菌种检测的抗干扰性ꎮ
2 结果与分析
2.1 SYBR Green 实时荧光定量 PCR 检测体系
的建立
对 5个稀释梯度进行实时荧光定量 PCRꎬ结果
表明ꎬ5个梯度浓度的扩增效率良好ꎬ扩增曲线是
从最大基线之后开始ꎬ扩增曲线平滑有序ꎬ标准品
达到了实验预期要求(图 1 ̄A)ꎮ 5 个梯度浓度的
标准品进行荧光定量 PCR扩增过程后得出的溶解
曲线图ꎬ只有单一峰且峰值出现在 Tm 值上ꎬ说明
引物是特异性扩增的ꎬ没有引物二聚体产生ꎬ结果
可用(图 1 ̄B)ꎮ 依据初始模板拷贝数的对数( lg)
与 Ct循环数的关系建立标准曲线(图 1 ̄C)ꎬ由标
准曲线得出克隆质粒 DNA 拷贝数的对数值与 Ct
值的线性关系为:y =  ̄0.305 8x+11.912ꎬ相关系数
R2 =0.994 7ꎬ因此标准曲线可以作为后续检测样品
的可靠定量参考ꎮ 该荧光定量 PCR 的检测体系ꎬ
检测 DNA的灵敏度达到 0.1×10 ̄5 ngμL ̄1(0.6×
103拷贝数)ꎮ
综合上述扩增曲线、溶解曲线和标准曲线数
据ꎬ可以确定本文的实时荧光定量 PCR 的引物、扩
增体系及程序科学合理ꎬ结果可靠ꎮ
2.2 常规 PCR检测灵敏度
用克隆质粒 DNA 的 10 倍梯度稀释的 5 个样
品分别作为模板进行常规 PCRꎬ结果表明ꎬ浓度为
0.1×10 ̄1 ngμL ̄1和 0.1×10 ̄2 ngμL ̄1的能扩增出
明显条带ꎬ浓度为 0.1×10 ̄3 ngμL ̄1的能扩增出非
常模糊的条带ꎬ浓度为 0.1×10 ̄4 ngμL ̄1和 0.1×
10 ̄5 ngμL ̄1的没有条带扩增出来(图 2)ꎮ 表明
常规 PCR检测克隆质粒 DNA的扩增灵敏度为 0.1
×10 ̄3 ngμL ̄1(0.6×105拷贝数)ꎮ
Fig. 1 Development of standard curves by
SYBR Green PCR for detection of
Pestalotiopsis spp. causing twig
blight disease of bayberry
A: Real ̄time amplification curveꎻB: Melt curve analysisꎻ
C: Standard curve.
5
植物病理学报 46卷
Fig. 2 Sensitivity analysis of conventional
PCR with the primer pair Pvm1L /
Pvm1R to detect genomic DNA of
Pestalotiopsis spp. causing twig
blight disease of bayberry on the
plasmid
M:DNA marker DL2000ꎻ1: 0.1× 10 ̄1 ngμL ̄1ꎻ 2: 0.1 ×
10 ̄2 ngμL ̄2ꎻ 3: 0. 1 × 10 ̄3 ngμL ̄1ꎻ 4:0. 1× 10 ̄4 ng
μL ̄1ꎻ 5: 0.1 ×10 ̄5 ngμL ̄1 .
2.3 常规 PCR与实时荧光定量 PCR 检测凋萎病
菌菌丝 DNA的特异性
使用特异引物和常规 PCR体系(菌丝 DNA浓
度 2~4 ngμL ̄1)都能扩增出特异性阳性条带ꎬ异
色拟盘多毛孢和小孢拟盘多毛孢结果一致(图 3)ꎬ
在凋萎病菌 DNA内按 1 / 5体积混合入杂菌的 DNA
时仍能扩增出相同的特异条带ꎮ 而针对非凋萎病菌
的 11个真菌菌株却没有任何特异条带扩增出来ꎮ
这说明常规 PCR 体系可以有效检测分离纯化后的
凋萎病菌基因组 DNAꎮ
在凋萎病菌菌丝 DNA浓度 2~3 ngμL ̄1时实
时荧光定量 PCR大约 18个循环就可以检测到有效
荧光ꎬ检测下限是 2~3 fgμL ̄1ꎬ非目标菌株 Py789
即使 DNA浓度达到 300 ngμL ̄1也检测不到有效
荧光(表 2)ꎮ 针对其他 60 个凋萎病菌菌株的菌丝
DNA、非凋萎病菌的 11个真菌菌株以及按 1 / 5体积
混合入杂菌的 DNA进行实时荧光定量 PCR进行检
测ꎬ结果与 Py789相似ꎮ 这说明实时荧光定量 PCR
体系可以有效检测杨梅组织分离培养后的真菌
DNAꎬ与常规 PCR 相比检测下限更低ꎬ而且不需要
琼脂糖电泳后处理ꎬ检测速度更快ꎮ
Fig. 3 Conventional PCR to detect mycelial genomic DNA of Pestalotiopsis spp.
M: DNA molecular standard DL2000ꎻ Lane 1ꎬ 3ꎬ 5ꎬ 7ꎬ 9ꎬ 11ꎬ 13ꎬ 15ꎬ 17ꎬ 19ꎬ 21ꎬ 23ꎬ 25ꎬ 27ꎬ 29 were the representative strains of
Pestalotiopsis versicolorꎻ Lane 32ꎬ 34ꎬ 36ꎬ 38ꎬ 40ꎬ 42ꎬ 44ꎬ 46ꎬ 48ꎬ 50ꎬ 52ꎬ 54ꎬ 56ꎬ 60 were the representative strains of P. microspora.
6
1期 任海英ꎬ等:利用常规 PCR和实时荧光定量 PCR检测杨梅凋萎病菌
Table 2 Real ̄time PCR to detect mycelial genomic DNA of Pestalotiopsis spp.
XJ27 mycelial DNA
Concentration / fgμL ̄1
Ct
YS26 mycelial DNA
Concentration / fgμL ̄1
Ct
Py789 mycelial DNA
Concentration / fgμL ̄1
Ct
206.77×106 12.72 315.16×106 12.32 300.16×106 40
20.677×106 15.24 31.516×106 15.05 30.016×106 40
2.0677×106 18.31 3.1516×106 18.09 3.0016×106 40
206.77×103 21.68 315.16×103 21.12 300.16×103 40
20.677×103 24.93 31.516×103 24.05 30.016×103 40
2.0677×103 28.56 3.1515×103 27.68 3.0016×103 40
206.77 31.50 315.16 30.10 300.16 40
20.677 34.65 31.516 33.00 30.016 40
2.0677 37.84 3.1516 36.12 3.0016 40
0.20677 40.00 0.31516 39.23 0.30016 40
2.4 常规 PCR和实时荧光定量 PCR 检测人工接
种杨梅组织中的凋萎病菌
常规 PCR在杨梅接种后 21 d 距离接种点 0 ~
20 cm 的位置能检测出凋萎病菌ꎬDNA 拷贝数在
2.11×107μL ̄1 ~ 1.75×108μL ̄1之间ꎬ但是在接
种 7~14 d 后无法检出(表 3)ꎮ 这说明病菌 DNA
拷贝数大于 107μL ̄1时ꎬ常规 PCR才能检测出植
物组织中的凋萎病菌ꎮ
接种病菌 7、 14 和 21 d 后ꎬ使用 Pvm1L /
Pvm1R进行荧光定量 PCR只需要 21 ~ 25、18 ~ 20、
12~18个循环就可以检测出有效荧光ꎬ凋萎病菌的
DNA拷贝数分别是 0.18 ~ 3.09×105μL ̄1、0.63 ~
2.56×105μL ̄1、0.026~ 1.75×108μL ̄1ꎬ对照样品
没有检测到有效荧光 (表 3)ꎮ 这说明 Pvm1L /
Pvm1R引物可以用来检测携带有凋萎病菌的杨梅
苗木ꎬ做到有效检疫带菌苗木ꎮ
Table 3 Detection of the inoculated bayberry using the tissue isolation
method with conventional PCR and real ̄time fluorescence quantitative PCR
Days post ̄inoculation
Organization of
different positions
Relative number
of colonies
Conventional PCR Ct
Mycelial DNA
copy numbers
7
CK 5 negative 38 /
0 ̄10 10 negative 21 3.09×105
10 ̄20 9 negative 22 1.53×105
20 ̄30 8 negative 25 0.18×105
14
CK 6 negative 39 /
0 ̄10 20 negative 18 2.56×106
10 ̄20 15 negative 19 1.26×106
20 ̄30 14 negative 20 6.25×105
21
CK 4 negative 40 /
0 ̄10 30 positive 12 1.75×108
10 ̄20 25 positive 15 2.11×107
20 ̄30 20 negative 18 2.56×106
7
植物病理学报 46卷
2.5 常规 PCR和实时荧光定量 PCR 检测田间发
病杨梅样品
常规 PCR能有效检测出有病症杨梅枝条内病
菌ꎬ但是未检测出无病症枝条内病菌(表 4)ꎮ 荧光
定量 PCR能有效检测出有病症和无病症杨梅枝条
内病菌ꎬ12~15个循环就能检测到有病症枝条样品
的有效荧光ꎬ凋萎病菌的 DNA 拷贝数在 2.1×107
μL ̄1 ~1.8×108μL ̄1ꎬ18~ 25 个循环能检测出无
病症枝条的有效荧光ꎬ凋萎病菌的 DNA 拷贝数在
0.18×105μL ̄1 ~ 2.56×106μL ̄1(表 4)ꎮ 这说明
荧光定量 PCR 的检测灵敏度大约是常规 PCR 的
100倍ꎮ
3 讨 论
杨梅凋萎病危害重、传播快ꎬ有效检疫检测病
菌及带菌苗木是防控的重要措施之一ꎮ 本研究开
发的常规 PCR 和实时荧光定量 PCR 检测技术特
异性强、速度快、灵敏度高ꎬ有一定的应用价值ꎮ 与
现有的病菌检测常规 PCR 技术相比ꎬ该常规 PCR
检测克隆质粒 DNA的扩增灵敏度为 0.1×10 ̄2 ng
μL ̄1(1 pgμL ̄1)ꎬ比百合炭疽病病原菌检测灵敏
度 50 pg[23]略高ꎬ与常规 PCR 检测香蕉软腐细菌
(XJ8 ̄3  ̄3)靶片段克隆质粒 DNA 的灵敏度 2.4 ×
10 ̄3 ngμL ̄1 [24]和巢式 PCR 检测葡萄座腔菌至 1
pg的基因组 DNA[25]相似ꎬ低于荧光 LAMP 方法
检测植物组织中疫霉属病菌限值 200~ 527 fg 病菌
DNA 的量[26ꎬ27]ꎮ 实时荧光定量 PCR 是在常规
PCR反应体系中加入一条荧光标记探针或者染
料ꎬ通过荧光信号积累实现对 PCR 反应的实时监
控ꎬ目前已应用于医学及植物病理学的病原诊断ꎮ
在植物病理学上可以用来检测细菌[24ꎬ 28ꎬ 29]、真
菌[16ꎬ 17]、病毒[30]等ꎮ 本研究首次尝试从发病植株
中检测凋萎病菌ꎬ建立了利用 SYBR Green 染料法
检测凋萎病菌的实时荧光定量 PCR 体系ꎮ 该荧光
定量 PCR的检测体系ꎬ检测克隆质粒 DNA的灵敏
度达到 0.1×10 ̄5 ngμL ̄1ꎬ比香蕉软腐细菌(XJ8 ̄
3 ̄3)靶片段克隆质粒 DNA 的检测灵敏度 2. 4 ×
10 ̄5 ngμL ̄1 [24]略高ꎻ检测到凋萎病菌菌丝 DNA
的下限是 2 ~ 3 fgμL ̄1ꎬ大大高于荧光定量 PCR
能够检测出 100 fgμL ̄1的 Pseudomonas syringae
的目标 DNA[29]ꎬ甚至高于利用核糖体 DNA( rD ̄
NA)基因间隔区设计 Taqman 探针进行荧光定量
PCR检测 F. virguliforme基因组 DNA的检出下限
(100 fg) [16]ꎮ
SYBR Green染料法特异性与 TaqMan 探针相
比略差ꎬ并且不同试剂盒产品也存在一定差异ꎬ从而
使阴性对照能检测到较弱的非 S 型荧光信号ꎬ但可
根据阴性对照的 Ct值确定检测的下限值ꎬ从而确保
了检测的相对准确性[31]ꎮ 在本试验中ꎬ阴性对照在
Ct值为 40时才开始出现非 S 型扩增信号ꎬ根据阴
性样品的 Ct值确定实时荧光 PCR检测发病植株中
凋萎病菌的 DNA的下限 Ct值应为 39ꎮ
本研究中建立的常规 PCR体系适于检测分离
纯化的凋萎病菌ꎬSYBR Green 实时荧光定量 PCR
体系适用于检测杨梅组织内的凋萎病菌ꎬ两个技术
体系都具有成本相对低廉ꎬ检测速度快ꎬ无需后续
处理等诸多优点ꎬ可用于病菌诊断、国内外进境检
疫和国内区域间杨梅种质和种苗的检疫ꎮ
Table 4 Detection of diseased bayberry in field by using the tissue isolation
method with conventional PCR and real ̄time fluorescence quantitative PCR
Diseased samples Diseased
Relative number
of colonies
Conventional PCR Ct
Hyphae DNA
copy numbers
Zhuji(Healty) No 0 Negative 40 /
Rui′an(diseased) Visible 4 Positive 15 2.1×107
Invisible 2 Negative 18 2.56×106
Tiantai(diseased) Visible 1 Positive 12 1.8×108
Invisible 2 Negative 25 0.18×105
Linhai(diseased) Visible 6 Positive 12 1.8×108
Invisible 2 Negative 20 6.25×105
8
1期 任海英ꎬ等:利用常规 PCR和实时荧光定量 PCR检测杨梅凋萎病菌
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责任编辑:曾晓葳
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