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Research on RNA extraction and detection based on MNP-RT-qPCR assay of Hop latent viroid

啤酒花潜隐类病毒RNA提取方法及检测技术的研究



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  45(3): 288 ̄296(2015)
收稿日期: 2014 ̄06 ̄19ꎻ 修回日期: 2015 ̄02 ̄08
基金项目: 公益性行业(质检)科研专项(201110035)ꎻ国家 973课题(2011CB932800)ꎻ质检总局课题(2013IK267)
通讯作者: 邓丛良ꎬ高级农艺师ꎬ主要从事植物病毒检测技术研究ꎻE ̄mail:dengcl@bjciq.gov.cn
许志春ꎬ副教授ꎬ主要从事教学和昆虫病害研究ꎻE ̄mail:zhchxu@bjfu.edu.cn
第一作者: 连海燕ꎬ女ꎬ浙江绍兴人ꎬ硕士ꎬ主要从事纳米磁珠提取类病毒研究ꎻE ̄mail:wutongye87@163.comꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2015.03.008
啤酒花潜隐类病毒 RNA提取方法及检测技术的研究
连海燕1ꎬ 李建光2ꎬ 赵晓丽2ꎬ 吕玉峰2ꎬ 孙 宁3ꎬ 邓丛良2∗ꎬ 许志春1∗
( 1北京林业大学ꎬ北京 100083ꎻ 2北京出入境检验检疫局ꎬ北京 101312ꎻ 3东南大学生物科学与医学工程学院ꎬ南京 210096)
摘要:本研究采用纳米磁珠提取法(Magnetic NanoparticlesꎬMNP)、改良的 LiCl沉淀法、CTAB法、TRIzol法和 RNeasy Plant
Mini Kit 5种方法提取感染啤酒花潜隐类病毒(Hop latent viroidꎬHLVd)的啤酒花叶片总 RNAꎬ结果显示 LiCl 沉淀法、
CTAB法和 MNP法提取的 RNA的质量较好ꎬ而 MNP法具有提取时间短、操作简便ꎬ环境友好和批量提取的优势ꎬ适用于
啤酒花潜隐类病毒 RNA的快速提取ꎮ 体外转录制备 HLVd RNA标准品ꎬ利用实时荧光定量 RT ̄PCR 绘制标准曲线ꎬ并对
其特异性、灵敏度进行评估ꎮ 应用纳米磁珠提取啤酒花总 RNAꎬ结合实时荧光 RT ̄PCR技术ꎬ建立了 HLVd的快速、高效的
MNP ̄RT ̄qPCR定量检测方法ꎮ
关键词:类病毒ꎻ 提取方法ꎻ 实时荧光定量 RT ̄PCR
Research on RNA extraction and detection based on MNP ̄RT ̄qPCR assay of Hop
latent viroid   LIAN Hai ̄yan1ꎬ LI jian ̄guang2ꎬ ZHAO Xiao ̄li2ꎬ LÜ Yu ̄feng2ꎬ SUN Ning3ꎬ DENG
Cong ̄liang2ꎬ XU Zhi ̄chun1   ( 1Beijing Forestry Universityꎬ Beijing 100083ꎬ Chinaꎻ 2Beijing Entry ̄Exit Inspection and
Quarantine Bureauꎬ Beijing 101312ꎬ Chinaꎻ 3 State Key Laboratory of Bioelectronicsꎬ School of Biological Science and Medical
Engineeringꎬ Southeast Universityꎬ Nanjing 210096ꎬ China)
Abstract: In this studyꎬ total RNA of hop leaves infected by Hop latent viroid (HLVd) was extracted by
Magnetic Nanoparticles (MNP)ꎬ LiCl precipitationꎬ CTABꎬ TRIzol methods and RNeasy Plant Mini Kit. The
comparison result indicated that the RNA extracted by MNPꎬ LiCl and CTAB had high quality. And the MNP
method had the advantages of short extraction timeꎬ simple operationꎬ friendly environment and batch extraction.
The MNP method was more suitable for rapid extraction of HLVd RNA. The RNA standard of HLVd was
prepared by transcription in vitro and the standard curve was plotted. The specificity and sensitivity of the
developed method for HLVd detection were determined. A rapidꎬ sensitive and specific MNP ̄RT ̄qPCR assay for
detection of HLVd was established.
Key words: viriodꎻ extraction methodꎻ real ̄time quantitative RT ̄PCR
中图分类号: S432          文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2015)03 ̄0288 ̄09
    类病毒是一类在寄主植物体内进行自我复制
的共价闭合环状单链 RNA分子ꎬ由 246~ 399 个核
苷酸组成ꎬ不编码任何蛋白质ꎬ是目前已知的最小
的植物病原物[1]ꎮ 类病毒侵染多种经济作物的症
状虽然与病毒病的症状基本相同ꎬ但类病毒侵染力
强、潜伏期长ꎬ且很难通过茎尖培养等方式脱除类
病毒ꎬ从而给相关经济作物造成严重的经济影响ꎬ
如椰子死亡类病毒 (Coconut cadang ̄cadang vir ̄
oidꎬ CCCVd)ꎬ使马来西亚椰子生产近乎绝产ꎻ马
铃薯纺锤块茎类病毒(Potato spindle tuber viroidꎬ
 
  3期 连海燕ꎬ等:啤酒花潜隐类病毒 RNA提取方法及检测技术的研究
PSTVd)ꎬ造成马铃薯 70%以上的减产ꎻ柑桔裂皮
类病毒(Citrus exocortis viroidꎬ CEVd)、鳄梨日斑
类病毒(Avocado sunblotch viroidꎬ ASBVd)等对果
树生产带来严重危害[2]ꎮ 繁育材料一旦被类病毒
侵染ꎬ就会终身带毒ꎬ给防治工作带来很大的困难ꎬ
所以很多类病毒也是我国的检疫对象ꎮ 建立快速、
有效的类病毒检测方法对于类病毒病害的防控和
检验检疫工作尤为重要ꎮ 由于类病毒是单链共价
闭合环状 RNAꎬ既无外壳蛋白包裹ꎬ又无编码蛋白
的功能ꎬ因此不能使用血清学方法进行检测ꎮ 目前
检测类病毒的常用方法主要有生物学检测、聚丙烯
凝胶电泳检测、分子杂交、RT ̄PCR 和 RT ̄qPCR
等[3]ꎮ 高质量的类病毒 RNA 是分子生物学检测
的基本前提ꎬ是构建 cDNA 文库、分子杂交、基因
克隆、RT ̄PCR 等操作的基础[4]ꎮ 选择一种简便、
高效的提取方法是十分重要的ꎮ 对于植物类病毒
核酸的提取ꎬ常用的方法主要有 LiCl 法[5]、PEX
法[6]、TPS 法[7]、CTAB 法[8]、TRIzol 法[9]、CF ̄纤
维素柱[10]和试剂盒[14]等ꎬ每种提取方法都有优缺
点ꎬ需要根据实际样品材料选择合适的方法ꎮ
    啤酒花潜隐类病毒(Hop latent viroidꎬHLVd)
隶属于马铃薯纺锤块状类病毒科(Pospiviroidae)ꎬ
椰子死亡类病毒属(Cocadviriod) [11]ꎬ基因组为单
链环状 RNAꎬ全长为 256 bpꎮ 当啤酒花受 HLVd
侵染后ꎬ一般不产生明显的症状ꎬ主要是一些次生
代谢产物成分发生改变ꎬ从而影响啤酒花品质ꎬ降
低啤酒花产量ꎬ给生产带来一定损失[12]ꎮ HLVd
的寄主范围窄ꎬ主要侵染啤酒花、葎草和异株荨麻ꎬ
其病毒滴度在寄主不同组织部位中存在差异ꎬ一般
以球果中含量最高ꎬ然后依次是叶片、种子、花粉ꎮ
啤酒花潜隐类病毒可以通过机械方式在田间传播ꎬ
也可以通过带病毒苗木或无性繁殖材料的调运进
行远距离传播ꎬ目前为止尚未发现该类病毒存在昆
虫媒介[12ꎬ13]ꎮ
    啤酒花潜隐类病毒已列入我国进境植物检疫
性有害生物名录ꎬ寻求简单、准确、快速、灵敏的检
测方法必不可少ꎬGuo 等[14]建立了啤酒花潜隐类
病毒的实时荧光 RT ̄PCR 检测方法ꎬ该方法重点
在于实时荧光反应体系的优化ꎬ缩短了该病毒的检
测时间ꎮ 该研究采用 RNeasy Plant Mini Kit 进行
植物总 RNA 提取ꎬ具有成本高、核酸提取质量低
的问题ꎮ 而本研究着重于以简便、快速的方法提取
高质量 RNAꎬ以携带 HLVd的啤酒花为试验材料ꎬ
首次采用MNP方法提取 HLVd RNAꎬ并与 LiCl沉
淀法、CTAB法、TRIzol法和 RNeasy Plant Mini Kit
5种提取方法进行比较ꎮ 通过琼脂糖凝胶电泳、分
光光度计和建立 HLVd 标准曲线分析不同方法提
取的 RNA质量ꎬ确定 MNP 法具有提取时间短、操
作简便和环境友好的优势ꎻ构建了相较于质粒
DNA而言ꎬ定量更为准确的单链 RNAꎬ同时结合
实时荧光 PCR 技术ꎬ建立了快速、灵敏、特异的实
时荧光定量 RT ̄PCR检测 HLVd方法ꎮ
1  材料与方法
1.1  材料
    感染啤酒花潜隐类病毒(Hop latent viroidꎬ
HLVd)、啤酒花矮化类病毒(Hop stunt viroidꎬ HS ̄
Vd)的啤酒花ꎬ葡萄黄斑类病毒 1(Grapevine yellow
speckle viroid 1ꎬ GYSVd1)、葡萄黄斑类病毒 2(Gra ̄
pevine yellow speckle viroid 2ꎬ GYSVd2)的葡萄叶
片ꎬ由本实验室提供ꎬ感染澳大利亚葡萄类病毒
(Australian grapevine viroidꎬ AGVd)的植物材料由
中国农科院植物保护研究所李世访研究员提供ꎮ
    Taq酶、DNA marker DL2000、胶回收试剂盒、
普通 RT ̄PCR 和实时荧光 RT ̄PCR 所用试剂均购
自大连宝生物工程有限公司ꎻTRIzol 试剂购自 in ̄
vitrogen公司ꎻRNeasy Plant mini kit购自 Qiagen公
司ꎻ氯仿、异丙醇、异戊醇和无水乙醇购自国药集团
北京分公司ꎻ CTAB、PVP、EDTA、NaCl、亚精胺、
Tris ̄HCl、β ̄巯基乙醇和 LiCl 均购自上海生工ꎻ纳
米磁珠(MNP)由国家纳米科学中心提供ꎮ
1.2  引物与探针
    根据 NCBI 核酸序列数据库中 HLVd 全长序
列(EF613192.1、EF613188.1、EF613185.1)设计引
物ꎬ由 TaKaRa宝生物工程有限公司合成ꎬ其序列
如下ꎬ全长引物: HLV ̄FP: 5′ ̄ATACAACTCTT ̄
GAGCGCCGA ̄3′ 与 HLV ̄RP: 5′ ̄CCACCGGG ̄
TAGTTTCCAACT ̄3′ꎬ扩增体外转录模板的引物:
HLV ̄F: 5′ ̄GATCACTAATACGACTCACTATAGG
GGTGACTTACCTGTATGGTG ̄3′ 与 HLV ̄R: 5′ ̄
CCACCGGGTAGTTTCCAACT ̄3′ꎬ下划线部分为
T7启动子序列ꎬGATCAC 为保护碱基ꎮ 实时荧光
982
 
植物病理学报 45卷
特异性引物 HLV ̄F1: 5′ ̄CGGCGACCTGAAGTT ̄
GCTT ̄3′ 与 HLV ̄R1: 5′ ̄CGGCTGGTGTGAAGA
AGGA ̄3′ꎬTaqMan 探针 HLV ̄P:5′ ̄FAM ̄CTTCT ̄
TCTTGTTCGCGTCCTGCGTG ̄(BHQ1)  ̄3′ꎮ
1.3  核酸提取 
    利用 MNP法、改良的 LiCl 沉淀法、CTAB 法、
TRIzol 和 RNeasy Plant Mini Kit 5种方法分别提取
感染 HLVd 的啤酒花叶片的总 RNAꎮ 取 300 mg
携带 HLVd的啤酒花叶片ꎬ加液氮充分研磨成粉末
后备用ꎮ
    纳米磁珠法[15]:取 50 mg 充分研磨的啤酒花
叶片ꎬ加入 1 mL 的研磨液(4 mol􀅰L ̄1异硫酸氰
胍、0.5 %十二烷基磺酸钠、0.1 % TritonX ̄100、10
mmol􀅰L-1 NaCl、25 mmol􀅰L-1柠檬酸钠 pH 7.0、
2 % PVP)进行充分研磨ꎬ5 000 rpm离心 5 minꎻ取
100 μL上清液于一洁净的 1.5 mL 离心管中ꎬ加入
1 mg MNP 和 1 倍体积的无水乙醇ꎬ上下颠倒混
匀ꎬ室温放置 5 minꎻ磁分离后弃上清液ꎬ用 200 μL
70 %乙醇清洗 3次ꎮ 加入 30 μL RNase ̄free H2Oꎬ
室温放置 5 min 后ꎬ磁分离ꎬ小心吸取上清液至新
的离心管中备用ꎮ
    改良的 LiCl 沉淀法[5]:取 50 mg 充分研磨的啤
酒花叶片ꎬ加入预热的 CTAB 提取液(2 %CTAB
(w/ v)、2 %PVP(w/ v)、25 mmol􀅰L-1 EDTA、2.0 mol
􀅰L-1 NaCl、 0. 5 g􀅰 L-1亚精胺、 100 mmol􀅰 L-1
Tris ̄HCl、2 % β ̄巯基乙醇(V/ V))ꎬ振荡混匀后水浴
10 minꎬ加入等体积氯仿 /异戊醇(24 ∶ 1)ꎬ1 2 000 rmp
离心10 minꎻ取上清加入1/ 4体积的10 mol􀅰L-1 LiCl
溶液ꎬ4℃过夜ꎻ1 2 000rmp离心 20 minꎬ弃上清ꎻ加入
2 mol􀅰L-1的 LiCl 溶液ꎬ1 2 000 rmp离心 10 minꎬ弃
上清ꎬ用 75 %乙醇洗沉淀ꎬ加 30 μL RNase ̄free H2O
溶解 RNAꎬ-80℃保存ꎮ
    CTAB 法[8]:取 50 mg 充分研磨的啤酒花叶
片ꎬ加入预热的 CTAB提取液和 β ̄巯基乙醇ꎬ振荡
混匀后水浴 10 minꎬ加入 1 / 2 体积氯仿 /异戊醇
(24 ∶ 1)ꎬ1 2 000 rmp离心 10 minꎻ取上清ꎬ加入等
体积氯仿 /异戊醇(24 ∶ 1)ꎬ1 2 000 rmp 离心 10
minꎻ取上层液体ꎬ加等体积异丙醇沉淀ꎬ1 2 000
rmp离心 10 minꎻ弃上清ꎬ用 75 %乙醇洗沉淀ꎬ加
30 μL RNase ̄free H2O溶解 RNAꎬ-80℃保存ꎮ
    取 50 mg 充分研磨的啤酒花叶片ꎬ用 TRIzol
试剂和 RNeasy Plant Mini Kit试剂盒进行提取ꎬ按
照试剂盒说明书进行 RNA 提取ꎬ最后溶于 30 μL
RNase ̄free H2O中ꎬ-80℃保存ꎮ
    取 2 μL总 RNA样品ꎬ用 1.2 %普通琼脂糖凝
胶电泳进行电泳ꎬ电泳条件为 70 vꎬ20 minꎮ  
    NanoDrop Nano ̄1000微量紫外分光光度计测
定 RNA浓度与纯度ꎮ
1.4  cDNA合成
    在 200 μL 反应管中依次加入 RNA 5 μL 和
10 μmol􀅰L-1下游引物 1 μLꎬ70℃预热 10 minꎬ立
即置冰上 2 minꎻ然后依次加入 5×M ̄MLV buffer
2 μL、10 mmol􀅰L-1dNTP mixture 0.5 μL、40 U􀅰
μL-1 RNase inhibitor 0.25 μL、200 U􀅰μL-1Reverse
transcriptase M ̄MLV (RNase H ̄) 0. 25 μLꎬ补加
RNase ̄free H2O 到 10 μLꎬ42 ℃温育 1 h 后ꎬ70 ℃
加热 15 minꎬ立即置冰上 2 minꎮ
1.5  普通 PCR
    普通 PCR扩增体系为 25 μLꎬcDNA 2 μLꎬ10×
PCR buffer 2.5 μLꎬ2.5 mmol􀅰L-1 dNTP mixture 2
μLꎬ10 μmol􀅰L-1 HLV ̄F和 HLV ̄R各 1 μLꎬ250 U
􀅰μL-1 Taq DNA 聚合酶 0.2 μLꎬ补足 RNase ̄free
H2O至 25 μLꎮ 扩增程序为:94 ℃ 5 minꎻ94 ℃ 30
sꎬ58 ℃ 30 sꎬ72 ℃ 1 minꎬ40 个循环ꎻ72 ℃ 5 minꎮ
PCR产物经 1.5 %的琼脂糖凝胶电泳检测ꎬ凝胶成
像仪观察结果ꎬ纯化回收目的产物ꎮ
1.6  实时荧光 PCR
    在 ABI 7900 实时荧光定量 PCR 仪上进行反
应ꎬ总体积为 25 μLꎮ 体系如下:Premix Ex Taq (2
×) 12.5 μL、Rox Reference Dye (50×) 0.5 μL、10
μmol􀅰L-1HLV ̄F1 0.5 μL、10 μmol􀅰L-1HLV ̄R1
0.5 μL、10 μmol􀅰L-1 HLV ̄P 0.3 μLꎬRNase ̄free
H2O 9.7 μLꎬcDNA 1 μLꎮ 使用实时数据采集模
式ꎬ循环反应参数为 95℃ 1 minꎻ 95℃ 5 sꎬ56℃ꎬ40
sꎬ循环 40次ꎮ
1.7  标准曲线
    引物对 HLV ̄F 和 HLV ̄R 的普通 RT ̄PCR 扩
增产物含有 T7 RNA聚合酶启动子序列ꎬ可直接用
于合成单链 RNAꎬ作为 HLVd 的标准品ꎮ 利用 In
vitro transcription T7 kitꎬ室温配置 20 μL 反应体
092
 
  3期 连海燕ꎬ等:啤酒花潜隐类病毒 RNA提取方法及检测技术的研究
系:体外转录模板 5 μLꎬ10 ×Tanscription buffer 2
μLꎬ50 mmol􀅰L-1 NTP solution 各 2 μLꎬ40 U􀅰
μL-1 RNase inhibitor 0.5 μLꎬ50 U􀅰μL-1 T7 RNA
polymerase 2 μLꎬRNase ̄free H2O 2.5 μLꎮ 42 ℃孵
育 1 hꎮ 转录产物加 5 U􀅰μL-1 RNase ̄free DNase
2 μLꎬ37 ℃反应 1 h 除去 DNA 模板ꎬ向上述反应
液中加入水饱和酚 /氯仿 /异戊醇(25 ∶ 24 ∶ 1)ꎬ混
匀后室温 10 000 rpm 离心 5 minꎮ 转移上层水相
至新离心管中ꎬ加等量 5 mol􀅰L-1醋酸钠(pH 5.5)
和 4 倍体积的无水乙醇ꎮ 室温静置 5 min 后ꎬ
15 000 rpm离心 5 minꎮ 除去上清ꎬ 加 50 μL
RNase ̄free H2O溶解沉淀ꎬ用 NanoDrop Nano ̄1000
微量分光光度计测定浓度ꎮ 浓度可以换算为每微
升内的拷贝数(copies􀅰μL-1)ꎬ换算公式为 copies
􀅰μL-1 =(阿伏加德罗常数×浓度) / (1个碱基对的
平均分子质量×总长度)ꎮ 用 RNase ̄free H2O 进行
10倍梯度稀释ꎬ以梯度稀释的 1.0×109 ~ 1.0×102
copies􀅰μL-1的 RNA 标准品为模板ꎬ进行实时荧
光RT ̄PCR反应ꎮ
1.8  RT-qPCR特异性
    利用 RNeasy Plant mini kit 试剂盒提取携带
HLVd、HSVd、AGVd、GYSVd1、GYSVd ̄2植物材料的
RNAꎬ进行 RT ̄qPCRꎬ检测引物及探针的特异性ꎮ
1.9  HLVd核酸提取效果及检测灵敏度分析
    以在-80℃保存的携带 HLVd的啤酒花叶片作为
材料ꎬ在液氮中研磨ꎬ进行冻干处理ꎬ作为总的样品材
料ꎻ采用MNP法、改良的 LiCl沉淀法、CTAB法、TR ̄
Izol法和 RNeasy Plant Mini Kit 法提取的 RNA为模
板进行反转录ꎮ 用 RNase ̄free H2O稀释合成的 cD ̄
NAꎬ稀释倍数依次为 10n(n=0、1、2、3、4、5)ꎬ进行实时
荧光 PCR扩增ꎮ 以稀释的MNP法、改良的LiCl沉淀
法和 CTAB法的 cDNA进行普通 PCR扩增ꎮ
2  结果与分析
2.1  标准曲线
    以浓度为 1.0×109 ~ 1.0×102 copies􀅰μL-1的
ssRNA标准品作为模板ꎬ建立了标准曲线(图 1)ꎮ
以 Ct值为 y 轴ꎬ拷贝数的对数值( log copies)为 X
轴ꎬ得到标准曲线方程 y=-3.415 6 x+46.765 0ꎬ相关
系数 R2 =0.997 6ꎬ表明标准品的起始浓度与 Ct值呈
现良好的线性关系ꎬ可用于校准和定量分析 HLVdꎮ
Fig. 1  Standard curve obtained by plotting Ct
values vs. actual starting log copies
The Ct values for each dilution are the means of three replicates.
2.2  核酸提取方法比较
    由图 2和图 3可见ꎬMNP 法、LiCl 法和 CTAB
法提取的啤酒花叶片总 RNA 可以清楚看到 28S、
18S和 5S rRNA三条条带ꎬ28S rRNA 条带亮度约
为 18S rRNA条带的两倍ꎬ且无明显的 DNA污染ꎬ
但是 CTAB法得到的核酸点样孔附近有条带ꎬ说
明有蛋白质、多糖等杂质的污染ꎮ LiCl 法提取的
总 RNA部分 28S rRNA 和 18S rRNA 条带界限模
糊ꎬ有少许的弥散现象ꎮ 而 MNP法提取的总 RNA
条带完整、清晰、亮度高ꎬRNA 的纯度较高ꎮ 用
RNeasy Plant mini kit 提取得到的核酸没有 28S
rRNA和 18S rRNA条带ꎬ只有一条暗淡的条带ꎬ不
能确定是否为 5S rRNAꎻTRIzol法提取的核酸经琼
脂糖凝胶电泳电泳显示无任何条带ꎬ表明 TRIzol
试剂不适合于啤酒花叶片总 RNA的提取ꎮ
Fig. 2   Agarose gel electrophoresis analysis
of total RNA extracted by MNP and
TRIzol method
1 ̄4: MNP methodꎻ 5 ̄8: TRIzol method.
192
 
植物病理学报 45卷
    用微量紫外分光光度计检测不同方法提取的
RNA样品ꎬ结果见表 1ꎮ 一般认为ꎬ纯度较好 RNA
样品 OD260 / 280接近 2.0ꎬ过低则表明有蛋白质或酚
类污染ꎻOD260 / 230值应大于 2ꎬ过低则表明有盐离子
污染[16]ꎮ 从表 1中可看出ꎬLiCl 沉淀法、CTAB 法
和 MNP 法提取的 RNA 的 OD260 / 280 接近 2. 0ꎬ
OD260 / 230均大于 2.0ꎬ表明提取的 RNA质量较高ꎬ与
琼脂糖凝胶电泳检测结果一致ꎮ
    用实时荧光定量法对 5 种 RNA 提取方法得
到的 RNA进行检测ꎬ根据获得的 Ct值结合标准曲
线得到 HLVd的浓度(表 2)ꎮ 由表 2 可看出ꎬLiCl
沉淀法、CTAB 法和 MNP 法提取的 RNA 质量较
好ꎬTRIzol 法和试剂盒法提取的 RNA 质量较差ꎬ
与琼脂糖凝胶电泳检测结果和微量紫外分光光度
计检测的结果一致ꎮ
Fig. 3  Agarose gel electrophoresis analysis of total RNA extracted
by CTABꎬ LiCl and TRIzol method
1 ̄4: CTAB methodꎻ 5 ̄8: LiCl methodꎻ 9 ̄12: RNeasy Plant mini Kit method.
Table 1  Comparison of total RNA from hop by different methods
Methods LiCl CTAB MNP TRIzol RNeasy plant mini kit
A260 / A280 2.051 2.049 1.902 1.062 1.280
A260 / A230 2.315 2.185 2.135 0.339 0.084
Yield rate / μg􀅰g ̄1 105.840 90.720 83.520 24.600 7.680
 
Table 2  Detection and quantitation of HLVd by RT ̄qPCR
Method Ct value Concentration Mean Method Ct value Concentration Mean
LiCl
21.33 2.8×107
20.64 4.5×107
22.07 1.7×107
21.82 2.0×107
2.8×107 CTAB
22.16 1.6×107
21.79 2.0×107
21.14 3.2×107
22.55 1.2×107
2.0×107
MNP
22.32 1.4×107
23.63 5.9×106
23.71 5.6×106
24.45 3.4×106
7.2×106 TRIzol
33.21 9.3×103
33.06 1.0×104
33.78 6.3×103
33.87 5.9×103
7.9×103
RNeasy
Plant mini Kit
32.23 1.8×103
33.92 5.8×103
34.87 3.0×103
33.94 5.7×103
4.1×103
292
 
  3期 连海燕ꎬ等:啤酒花潜隐类病毒 RNA提取方法及检测技术的研究
2.3  特异性检测
    以提取的 HLVd、 HSVd、 AGVd、 GYSVd1、
GYSVd2的 RNA为模板ꎬ进行 RT ̄qPCRꎮ 结果显
示ꎬ只有 HLVd有特异性扩增曲线出现ꎬ而 HSVd、
AGVd、GYSVd1、GYSVd2 无扩增曲线ꎬ表明实时
荧光 RT ̄PCR 对 HLVd 检测有特异性反应(Ct 值
为 21.86)ꎬ而对 HSVd、AGVd、GYSVd1、GYSVd2
没有反应(Ct值为 40)ꎬ说明该方法具有良好的特
异性(图 4)ꎮ
2.4  普通 RT ̄PCR检测 HLVd
    分别以 MNP 法、LiCl 法和 CTAB 法提取的
RNA为模板进行反转录ꎬ反转录产物进行 10n(n =
0、1、2、3、4、5)梯度稀释ꎬPCR 扩增后都得到了大
小为 256 bp的特异条带ꎮ 从图 5 和图 6 可以看出
LiCl法得到的 HLVd 浓度相对较高ꎬ能够检测到
100 ~103梯度的 HLVdꎬMNP 法和 CTAB 法提取的
RNA浓度稍低ꎬ检测到 100 ~102梯度的 HLVdꎮ
Fig. 4  Specificity of real ̄time fluorescent RT ̄PCR for detection of HLVd
Fig. 5  Sensitivity of routine RT ̄PCR assay for HLVd extracted by MNP method
M: DL2000 markerꎻ 1 ̄6: RNA of HLVd at dilution of 100ꎬ101ꎬ102ꎬ103ꎬ104and 105 .
Fig. 6  Sensitivity of routine RT ̄PCR assay for HLVd extracted by CTAB and LiCl method
M: DL2000 markerꎻ 1 ̄6: RNA of HLVd at dilution of 100ꎬ101ꎬ102ꎬ103ꎬ104and 105 .
392
 
植物病理学报 45卷
2.5  实时荧光 RT ̄PCR
    分别以 MNP 法、改良的 LiCl 沉淀法、CTAB
法、TRIzol 法和 RNeasy Plant mini Kit 法提取的
RNA为模板进行 RT ̄qPCR梯度扩增ꎬ稀释倍数为
10n(n = 0、1、2、3、4、5)ꎮ 结果显示ꎬ图 7 ̄A、B、C、
D、E的△Rn曲线都有增长ꎬ表明五种提取方法均
获取啤酒花潜隐类病毒 RNAꎮ 从图 7 ̄A、B、C 可
知ꎬLiCl沉淀法、CTAB 法和 MNP 法提取的 RNA
用 RT ̄qPCR检测效果较好ꎬ有明显的梯度图谱ꎮ
图 7 ̄D、E显示ꎬRT ̄qPCR检测 TRIzol法和 RNeasy
Plant mini Kit 提取的 RNA 的灵敏度较差ꎬ图 7 ̄D
的△Rn曲线都在 Ct 值 31 附近ꎬ说明 TRIzol 法提
取的 RNA 浓度很低ꎮ 图 7 ̄E 的△Rn 曲线说明
RT  ̄qPCR能检测到104稀释倍数的RNAꎬ但是第
Fig. 7  Sensitivity of RT ̄qPCR assay for HLVd
A: LiCl methodꎻ B: CTAB methodꎻ C: MNP methodꎻ D: TRIzol methodꎻ E: RNeasy Plant mini Kit method.
492
 
  3期 连海燕ꎬ等:啤酒花潜隐类病毒 RNA提取方法及检测技术的研究
一个 Ct 值为 28ꎬ说明 RNeasy Plant mini Kit 提取
的 RNA浓度相较于 LiCl沉淀法、CTAB法和MNP
法提取的 RNA 低ꎬ灵敏度较低ꎮ 总的来说ꎬLiCl
沉淀法、CTAB法和MNP法提取的 RNA适合用于
RT ̄qPCR检测ꎬ检测结果比普通 RT ̄PCR 方法灵
敏度高 102 ~103倍ꎮ
3  讨论
    目前ꎬ世界上已报道的侵染啤酒花的类病毒有
3 种ꎬ即:啤酒花潜隐类病毒 (Hop latent viroidꎬ
HLVd)、啤酒花矮化类病毒(Hop stunt viroidꎬHS ̄
Vd)和苹果皱果类病毒(Apple fruit crinkle viroidꎬ
AFCVd) [17]ꎬ其中啤酒花潜隐类病毒是发生最普
遍的一种侵染啤酒花的潜隐类病毒ꎮ HLVd 主要
通过无性繁殖材料、农事操作工具进行传播ꎻ也可
通过种子、花粉传播ꎬ但传毒率很低ꎻ至今尚无昆虫
介体传播的报道ꎮ 建立并完善 HLVd的检测体系ꎬ
将有助于苗木的生产、引种及种质交换ꎬ并有效预
防 HLVd的传播ꎮ
    研究表明 RT ̄PCR技术是检测各种病毒、类病
毒的有效手段之一ꎬ而定量 RT ̄qPCR 具有更加快
速、灵敏、特异的优势ꎬ能够对模板进行准确定量ꎬ
且进行闭管操作ꎬ能有效避免人为操作污染ꎬ降低
假阳性出现的几率ꎮ 在本研究的实时荧光定量检
测中ꎬ以体外转录 RNA 为标准品相比于以重组质
粒为标准品而言ꎬ结果更为可信ꎬ因为体外转录标
准品能够准确反映反应体系中反转录和 PCR扩增
过程的效率ꎬ而重组质粒标准品ꎬ只能反映 PCR 反
应体系的扩增效率ꎮ
    提取高质量的 RNA 是分子生物学研究的基
本手段ꎬ分离得到纯度高ꎬ完整性好的 RNA 对许
多分子生物学技术都至关重要ꎬ如进行杂交分析、
构建 cDNA文库、RT ̄PCR、基因克隆等ꎮ 目前已经
有许多关于植物组织总 RNA 提取的研究[18ꎬ19]ꎬ本
研究中比较了 5 种方法(LiCl 沉淀法、CTAB 法、
Trizol法、RNeasy Plant mini Kit 和纳米磁珠)提取
啤酒花潜隐类病毒 RNA 的效果ꎬ实验结果表明纳
米磁珠提取法 (MNP)、改良的 LiCl 沉淀法和
CTAB法提取的啤酒花的总 RNA 质量好ꎬ可以作
为 cDNA合成和基因克隆的模板ꎬ满足分子生物
学检测的后续研究ꎮ 而 TRIzol 法和 RNeasy Plant
mini Kit 提取的啤酒花的总 RNA 质量偏低ꎬ不适
合于啤酒花类病毒 RNA 的提取以及后续的研究ꎬ
有研究表明 TRIzol 法亦不适合于葡萄上类病毒
RNA 的提取[20]ꎬ至于在其他作物上类病毒 RNA
的提取效果有待于进一步研究ꎮ LiCl 法和 CTAB
法提取的总 RNA质量高ꎬ但是需要使用大量的酚
和氯仿ꎬ对人体产生危害ꎬ产生的废液难以处理ꎻ且
操作步骤繁琐ꎬ实验耗时长ꎬ易造成交叉污染ꎬ其中
CTAB法耗时 2 hꎬLiCl 法需要 12 h 以上ꎮ 应用
MNP法提取植物类病毒核酸ꎬ省去 RNA抽提繁琐
步骤ꎬ能够有效减少植物中多酚ꎬ多糖等物质对
RNA提取的干扰ꎬ降低 RNA 酶对 RNA 的降解作
用ꎬ所使用的试剂种类少ꎬ且都无污染ꎬ对人体无
害ꎬ实验操作简单、工作流程简短和高效稳定ꎬ提取
过程只需半小时ꎬ提取的类病毒核酸纯度和质量与
LiCl法和 CTAB 法提取得到的核酸质量相当ꎬ是
一种简便、经济、快速的方法ꎮ
    普通 RT ̄PCR 与实时荧光 RT ̄PCR 灵敏度检
测比较结果表明ꎬ对于 LiCl 法提取的 RNAꎬRT ̄
qPCR比普通 PCR的灵敏度高 100 倍ꎻ对于 CTAB
法和 MNP 法提取的 RNAꎬRT ̄qPCR 比普通 PCR
的灵敏度高 1 000 倍ꎮ 本研究建立的检测 HLVd
的实时荧光定量 RT ̄PCR 技术与普通 RT ̄PCR 法
相比ꎬ具有操作简便、快速、特异、灵敏等优点:
RNA标准曲线的 Ct 值与其拷贝数呈良好的线性
关系ꎬ相关系数 R2为 0.997 6ꎬ说明该体系有较好的
检测效能ꎻ能特异性检测出 HLVdꎬ而 HSVd、
AGVd、GYSVd1、GYSVd2 不出现扩增ꎬ说明特异
性强ꎻ能够检测到稀释 105倍的样品 RNAꎬ比普通
RT ̄PCR方法灵敏度高 100 ~ 1 000 倍ꎬ灵敏度更
高ꎮ 研究结果表明ꎬ利用提取时间短、操作简便和
环境友好的 MNP 法提取类病毒并结合实时荧光
定量 RT ̄PCR技术能高效、快速检测啤酒花潜隐类
病毒ꎬ对啤酒花潜隐类病毒的检测有很好的应用价
值ꎮ  
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责任编辑:曾晓葳
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