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Comparative study on detection of Strawberry vein banding virus by PCR and RT-PCR

利用PCR和RT-PCR检测草莓镶脉病毒的比较研究



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  44(5): 552 ̄555(2014)
收稿日期: 2014 ̄01 ̄05ꎻ 修回日期: 2014 ̄06 ̄10
基金项目: 国家公益性行业(农业)科研专项(201003064)
通讯作者: 张志宏ꎬ教授ꎬ博士ꎬ主要从事果树生物技术研究ꎻTel:024 ̄88342261ꎬ E ̄mail: zhang_sau@163.comꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2014.05.015
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研究简报
利用 PCR和 RT ̄PCR检测草莓镶脉病毒的比较研究
宋成林ꎬ 官春月ꎬ 代红艳ꎬ 刘月学ꎬ 马 跃ꎬ 李 贺ꎬ 张志宏∗
(沈阳农业大学 园艺学院ꎬ 沈阳 110866)
Comparative study on detection of Strawberry vein banding virus by PCR and
RT ̄PCR  SONG Cheng ̄linꎬ GUAN Chun ̄yueꎬ DAI Hong ̄yanꎬ LIU Yue ̄xueꎬ MA Yueꎬ LI HeꎬZHANG
Zhi ̄hong  (College of Horticultureꎬ Shenyang Agricultural Universityꎬ Shenyang 110866ꎬ China)
Abstract: Strawberry vein banding virus (SVBV) is a double ̄stranded DNA virus. In the studyꎬ real ̄time
reverse transcription ̄polymerase chain reaction (RT ̄PCR) was used to analyze the transcript level of SVBV coat
protein gene (cp) in strawberry young leavesꎬ old leaves and fruits at five different developmental stages. The
results showed that the cp was expressed in all tested organs. Howeverꎬ its transcript level was higher in old
leaves and lower in young leaves. Furthermoreꎬ PCR was compared with RT ̄PCR for detecting SVBV in old
leaves of strawberry. Non ̄specific amplicons could be found in PCR products while only the specific amplicon
was generated in RT ̄PCR products. In order to avoid the accumulation of non ̄specific amplicons in PCR
productsꎬ the comparison between Taq DNA polymerase and hot ̄start Taq DNA polymerase was carried out.
There were no non ̄specific amplicons in PCR products amplified with hot ̄start Taq DNA polymeraseꎬ and the
repeatability of the assays was good. This study laid a foundation for making the protocol of molecular detection
of SVBV in strawberry.
Key words: Strawberry DNA virusꎻ PCRꎻ RT ̄PCRꎻ non ̄specific amplicon
文章编号: 0412 ̄0914(2014)05 ̄0552 ̄04
    草莓镶脉病毒(Strawberry vein banding virusꎬ
SVBV)是一种双链 DNA病毒ꎬ属于花椰菜花叶病
毒属ꎬ病毒粒子呈球形ꎬ直径为 45 nm[1]ꎮ SVBV
基因组全长 7 876 bpꎬ包括 7 个开放阅读框ꎬ其编
码的蛋白分子量分别为 37. 8、18. 3、16. 6、56. 0、
81.1、59.0和 12.6 kDa[2]ꎮ SVBV 为半持久性蚜传
病毒ꎬ传毒媒介较多ꎬ有草莓瘤钉毛蚜、桃蚜、托马
斯毛管蚜等ꎮ 美国、加拿大、中国、日本、智利、巴西
以及欧洲的一些国家均有该病毒危害的报道[3]ꎮ
    SVBV是 DNA病毒ꎬ国内外学者多采用 PCR
技术对 SVBV 进行检测ꎬ但也有以总核酸或总
RNA 为模板ꎬ利用 RT ̄PCR 对其进行检测的报
道[4ꎬ5]ꎮ PCR是植物病毒检测的常规技术ꎬ但是检
测结果易受植物体内病毒粒子浓度及核酸质量等
因素的影响ꎬ利用 PCR 检测 SVBV 还存在稳定性
差等问题ꎮ 本研究探讨了 SVBV 外壳蛋白( coat
proteinꎬ CP)基因在草莓不同器官的转录本水平ꎬ
比较了 PCR 和 RT ̄PCR 检测 SVBV 的效果ꎬ分析
了 Taq DNA 聚合酶种类对检测效果的影响ꎬ以期
为制订 SVBV的分子检测标准提供参考ꎮ
1  材料与方法
1.1  植物材料
    用于病毒检测的植物材料为草莓(Fragaria
 
  5期 宋成林ꎬ等:利用 PCR和 RT ̄PCR检测草莓镶脉病毒的比较研究
×ananassa)品种‘幸香’的田间苗ꎬ保存于沈阳农
业大学草莓试验园ꎬ其中 1株为通过测序证明宿有
SVBV的植株ꎮ
1.2  试剂
    ExTaq DNA 聚合酶、ExTaqHS DNA 聚合酶、
dNTPs、AMV、RNase、Prime ScriptTMRT reagent Kit
均购自 TaKaRa 公司ꎬDNA maker 购自宝信公司ꎬ
RealMaster(SYBR Green)购自天根公司ꎬ其他药品
为国产分析纯ꎮ
1.3  引物设计及合成
    扩增 SVBV cp 基因引物:上游引物 I2:5′ ̄
GAATGGGACAATGAAATGAG ̄3′ꎻ 下 游 引 物
SM2:5′ ̄AACCTGTTTCTAGCTTCTTG ̄3′ꎬ扩增片
段大小为 278 bpꎮ 实时定量 RT ̄PCR 所用引物为
SVBV cp基因扩增引物ꎮ 根据草莓肌动蛋白 Actin
(GenBank accession No. AB116565.1)设计内参引
物:Fa ̄2 ̄F:5′ ̄TGTGCGACAATGGAACT ̄3′ꎻFa ̄2 ̄
R:5′ ̄CAGGAGCAACACGAAGC ̄3′ꎮ 以上引物均
由大连 TaKaRa公司合成ꎮ
1.4  核酸的提取
    草莓总 DNA、总 RNA 的提取均采用改良
CTAB法[5]ꎮ
1.5  PCR反应
    ExTaq酶 PCR反应体系:在 0.2 mL 离心管中
加入 2 μL 10 ×ExTaq Bufferꎬ1. 6 μL dNTPs(2. 5
mmol / L)ꎬ0.2 μL ExTaq(5 U / μL)ꎬ引物 I2、SM2
各 0.5 μLꎬ 14.2 μL 去离子水ꎬ1 μL 总 DNAꎮ 扩
增程序:94℃ 3 minꎬ94℃ 30 sꎬ55℃ 1 minꎬ72℃ 2
minꎬ35 次循环ꎻ最后 72℃延伸 5 minꎮ ExTaqHS
酶 PCR反应体系:2 μL 10×ExTaq Bufferꎬ1.6 μL
dNTPs (2.5 mmol / L)ꎬ0.2 μL ExTaqHS 酶(5 U /
μL)ꎬ引物 I2、SM2各 0.5 μLꎬ14.2 μL去离子水ꎬ1
μL总 DNAꎮ 扩增程序:94℃ 30 sꎬ55℃ 30 sꎬ72℃
1 minꎬ35次循环ꎻ最后 72℃延伸 5 minꎮ PCR产物
在 1.5%的琼脂凝胶上电泳检测并照相ꎮ
1.6  RT ̄PCR反应
    在 0. 2 mL 离心管中加入 5 μL 总 RNA、
0.5 μL随机引物 ( 9 ̄mer)、 0. 5 μL oligod ( T) 18、
1 μL dNTPs(2.5 mmol / L)、7 μL DEPC 水ꎬ 65℃
变性 5 minꎬ立即置于冰上ꎻ再加入 1 μL RNasin、4
μL AMV Buffer、1 μL AMV 反转录酶 ( 200 U /
μL)ꎬ终体积 20 μLꎬ混匀ꎮ
    反转录程序为 37℃ 2.5 hꎬ70℃ 15 minꎬ最后
4℃保温ꎮ 反转录结束后取 1 μL 进行 PCR 反应ꎬ
反应体系中含 2 μL 10×PCR Buffer、1.6 μL dNTPs
(2.5 mmol / L)、0.2 μL ExTaq(5 U / μL)、引物 I2、
SM2各 0.5 μLꎬ用水补足至 20 μLꎮ
1.7  实时定量 RT ̄PCR
    根据 Prime ScriptTMRT reagent Kit操作说明合
成 cDNAꎮ 实时定量 RT ̄PCR 按照天根公司的定
量试剂盒操作说明进行ꎮ
2  结果与分析
2.1  SVBV的 cp基因在草莓各器官的转录本水平
    以测序证明宿有 SVBV 的草莓植株为试材ꎬ
利用实时定量 RT ̄PCR分析 cp基因在草莓各个器
官中的转录水平(图 1)ꎬ在草莓幼叶和老叶以及不
同发育时期(小绿果期、大绿果期、白熟期、转熟
期、红熟期)的果实中均能检测到 SVBV cp基因的
转录本ꎬcp基因在老叶中的转录本水平较高ꎬ在幼
Fig. 1   Quantitative analysis of the relative
transcription level of SVBV cp gene in
different organs of strawberry plant
YL: Young leafꎻ OL: Old leafꎻ SG: Small green fruitꎻ LG:
Large green fruitꎻ Wt: White fruitꎻ TR: Turning ̄stage fruitꎻ
FR: Full red fruit.
355
 
植物病理学报 44卷
叶中转录本水平较低ꎬ老叶中的 cp 基因转录本水
平是幼叶的 4 倍ꎮ 对于草莓果实的 5 个不同发育
时期ꎬ小绿果期 cp基因的转录本水平最高ꎬ白熟期
cp基因的转录本水平最低ꎬ但是二者的差异不显
著ꎮ 表明利用 RT ̄PCR技术检测 SVBV可行ꎬ叶片
和果实均可以作为样品取材部位ꎮ
2.2  PCR与 RT ̄PCR检测 SVBV效果比较
    以测序证明宿有 SVBV 的草莓植株为阳性对
照ꎬ分别利用 PCR 和 RT ̄PCR 技术分析 7 个样品
植株感染 SVBV情况(图 2)ꎬ7 个样品中有 1 个检
测出 SVBVꎬRT ̄PCR 和 PCR 检测结果完全一致ꎮ
多数样品的 PCR 产物中出现非特异性扩增条带
(图 2 ̄Aꎬ泳道 5 ~ 7)ꎬ而 RT ̄PCR 的扩增产物中未
出现非特异性条带(图 2 ̄B)ꎮ
Fig. 2   Comparison of PCR and RT ̄PCR for
detecting SVBV
A: Detection of SVBV by PCRꎻ B: Detection of SVBV by
RT ̄PCRꎻ M: 100 bp DNA makerꎻ Lane 1:Positive control
plantꎻ Lane 2 ̄8: Tested samplesꎻLane 9: Negative control
plant.
2.3  Taq DNA 聚合酶种类对 SVBV 检测效果的
影响
    ExTaq 和 ExTaqHS 的 PCR 检测结果显示ꎬ
ExTaq的扩增产物出现非特异性条带(图 3 ̄Aꎬ泳
道 5 ̄7)ꎬ而 ExTaqHS 酶的扩增产物中只有 SVBV
的特异性条带ꎬ没有非特异性条带(图 3 ̄B)ꎮ 因
此ꎬ当以总 DNA 作为模板进行 PCR 检测时ꎬ
ExTaqHS可以避免非特异性条带的产生ꎮ
Fig. 3  PCR comparison between ExTaq and
ExTaqHS for detecting SVBV
A: Detection of SVBV by PCR with ExTaqꎻ B: Detection of
SVBV by PCR with ExTaqHSꎻ M: 100 bp DNA makerꎻ
Lane1: Positive control plantꎻ Lane 2 ̄8: Tested samplesꎻ
Lane 9: Negative control plant.
3  讨论
    SVBV 虽然是 DNA 病毒ꎬ但是被侵染的植物
组织中可能存在病毒基因的转录本ꎬ因此可以利用
RT ̄PCR 进行 SVBV 的检测ꎮ 本研究通过实时定
量 RT ̄PCR分析了 SVBV的 cp基因在草莓不同器
官的转录本水平ꎬ充分说明其转录本存在于草莓的
不同组织器官中ꎬ这为利用 RT ̄PCR检测 SVBV提
供了理论依据ꎮ 实时定量 RT ̄PCR数据表明 cp 基
因的转录本在草莓老叶中的数量较高ꎬ间接表明了
SVBV病毒粒子在老叶部位的含量是比较高的ꎮ
这为选择合适的病毒检测试材提供了一个重要参
考ꎮ
    导致 PCR反应中产生非特异性条带的因素很
多ꎬ其中 Taq DNA 聚合酶是最为关键的因素ꎮ 利
用普通 ExTaq酶进行 PCR检测往往容易出现非特
异性扩增ꎬ甚至出现假阳性扩增ꎬ大大干扰了
SVBV检测结果的分析判断ꎮ 利用 ExTaqHS 酶代
替普通 ExTaq 酶进行 PCR 检测 SVBVꎬ检测效果
比较理想ꎬ可有效抑制非特异性条带的产生ꎮ 总体
来说ꎬ利用 PCR 和 RT ̄PCR 检测 SVBV 各有优缺
点ꎮ PCR检测以总 DNA 为模板ꎬ而 DNA 的提取
比较简单快捷且成本不高ꎬ因此ꎬPCR 检测法比较
省时省力ꎮ 但利用特异性并不是很强的 Taq 酶直
接进行 PCR检测效果并不是很理想ꎬ必须要借助
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  5期 宋成林ꎬ等:利用 PCR和 RT ̄PCR检测草莓镶脉病毒的比较研究
高特异性的 Taq酶ꎬ如 ExTaqHSꎬ才能稳定地检测
SVBVꎬ这就加大了检测成本ꎮ 另外ꎬPCR 检测法
只能用于 DNA病毒的检测而不能用于 RNA 病毒
的检测ꎬ检测范围有一定的局限性ꎮ 而 RT ̄PCR检
测法可以同时用于检测 DNA 病毒和 RNA 病毒ꎬ
这一优点是 PCR 检测法所不能比拟的ꎮ 然而
RT ̄PCR必须以高质量的总 RNA 为前提ꎬ总 RNA
在提取过程中又特别容易降解ꎬ加之反转录成本比
较高ꎬ因此整个检测过程比较费时费力ꎮ 因此ꎬ单
一检测草莓 DNA病毒时ꎬ宜采用热启动 Taq DNA
酶催化的 PCRꎬ而当同时检测草莓 DNA 病毒和
RNA病毒时ꎬ宜采用 RT ̄PCR技术ꎮ
参考文献
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责任编辑:于金枝
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