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鼻气管鸟杆菌TaqMan荧光定量PCR检测方法的建立

2024-04-21 来源:客趣旅游网
第36卷第2期 中国预防兽医学报 Vo1.36.No.2 2014年2月 Chinese Journal of Preventive Veterinary Medicine Feb.2014 doi:10.3969 ̄.issn.1008-0589.2014.02.09 鼻气管鸟杆菌TaqMan荧光定量PCR检测方法的建立 李富祥 ,段志华 ,赵文华 , 信爱国 ,杨仕标 ,李华春 (1.云南省畜牧兽医科学院,云南昆明650224;2 保山市动物疾病预防控制中心,云南保山678000) 摘 要:为建立鼻气管鸟杆菌(ORT)TaqMan荧光定量PCR检测方法,本研究根据ORT 16S rRNA基因的保 守序列设计特异性引物和TaqMan探针,通过优化反应条件、特异性、敏感性、重复性试验和临床样品的检测, 建立了ORT TaqMan荧光定量PCR检测方法。实验结果表明:该方法具有良好特异性;最低可以检测到1.09x10 拷贝/“L的标准品阳性质粒;批内和批间变异系数均小于3%;23份临床样品检测的阳性率为48%。该方法可 以用于鸡ORT感染的早期诊断及ORT的快速鉴定和定量分析。 关键词:鼻气管鸟杆菌;TaqMan荧光定量PCR;16S rRNA基因 中图分类号:¥852.61 文献标识码:A 文章编号:1008.0589(2014)02.0121.04 Development of TaqMan real—time PCR assay for detection of the OmithobactelIlum rhinotracheale LI Fu-xiang ,DUAN Zhi-hua ,ZHAO Wen—hua ,XIN Ai-guo ,YANG Shi—biao ,LI Hua—chun ’ (1.Yunnan Animal Science and Veterinary Institute,Kunming 650224,China; 2.Baoshan Center for Disease Control and Prevention,Baoshan 678000,China) Abstract:To establish a rapid and high through-put method for Omithobacterium rhinotracheale detection,a TaqMan real-time PCR assay was developed for the bacteria detection with a pair of primers and one TaqMan probe designed according to the sequence of thel6S rRNA gene of O.rhinotracheale,which was amplified by PCR and cloned into pMD19-T to construct standard recombinant plasmid of pMD-16S.Under the optimized reaction conditions,the test results showed that this method was speciifc for detecting O.rhinotracheale with a detection limit of 1.09 x l0。copies/IxL,and had no cross—ampliifcations for other chicken bacteria,including E.coli,Salmonella,Streptococcus,Staphylococcus,R.anaapestifer,Enterococcus,H.paragallinarum, P.mirabilis and G.anatis.The repeatability tests indicated that the inter-and intra-variation were less than 3%.Therefore.the detection method could be applied in early diagnosis of O.rhinotracheale infections,rapid identification and quantitative assay of the bacteria. Key words:Omithobacterium rhinotracheale;TaqMan real-time PCR;16S rRNA gene 鼻气管鸟杆菌(Omithobacterium rhinotracheale, 增高,产蛋鸡的产蛋量减少。各种家禽和野禽对 ORT)感染是禽类的一种接触性传染疾病,其临床症 ORT均易感,该病呈世界分布[1_2]。近年来,我国的 状主要表现为流鼻液、呼吸紊乱、死亡率和淘汰率 多地 报道了ORT感染,本研究室也于201 1年在 *Corresponding author 收稿日期:2013.05.02 基金项目:云南省农业科技创新工程(2008LA019);云南省自然科学基金(2010ZC228) 作者简介:李富祥(1979一),男,云南曲靖人,助理研究员,主要从事动物微生物及免疫学研究 通信作者:E-mail:huachunli@hotmail.com 中国预防兽医学报 2014焦 云南分离到肉鸡和蛋鸡ORT,证明了鸡ORT感染 在云南的存在。该病给养禽业造成严重的经济损 失,为此,建立早期快速检测方法对ORT感染的预 防和控制具有重要的意义。 在ORT的病原检测方面,国外已经有PCR检 测方法的报道【 。本研究首次建立了ORT TaqMan 荧光定量PCR检测方法,对ORT感染的早期诊断、 ORT的快速鉴定和定量提供了快速及高通量的检测 方法。 1材料和方法 1.1 菌株及临床样品鸡ORT YN11061株(基因登 录号KC305846),副鸡嗜血杆菌(H.paragallinarum)[ ̄、 鸭源鸡杆菌(G.anatis)、鸡奇异变形杆菌(P.mirabilis)、 鸡金黄色葡萄球菌(Staphflococcus)、鸡大肠杆菌 (E.coli)、鸡沙门氏菌(Streptococcus)、鸡链球菌 (Salmonella)、鸭疫里默氏杆菌(R.ana estifer)和鸡肠 球菌(Enterococcus)均由云南省热带亚热带动物病毒 病重点实验室分离鉴定和保存。23份具有鼻炎样症 状鸡的临床样品(18份棉拭子和5份肺脏样品)来自 云南3个地区的规模化养鸡场。 1.2引物和探针设计应用Beacon Designer 7.7软 件对GenBank中登录的ORT 16S rRNA基因序列 (KC305846)设计引物与探针。上下游引物分别为 ORT—qPCR-Pf: 5’-CAGTAAACGATGCTAACTC一3’和 ORT—qPCR—Pr: 5'-CAGGTGGcTAACTTATCA一3’;特 异性探针ORT.qPCR.Probe:5'-FAM.CGCTTGGTCT CCGAAGATCAC.BHQ1..3,引物和探针均由Invitro. gen公司合成。ORT的普通PCR鉴定引物按参考文 献[1,6]设计:ORT.Pf:5’.GAGAATTAATTTAcGGA TTAAG.3’和ORT.Pr: 5’.TTCGCTTGGTCTCCGAAG AT..3,该对引物扩增ORT 16S rRNA群特异性基因 片段(784 bp),由上海生工生物工程技术服务有限公 司合成。 1.3主要试剂细菌基因组提取试剂盒、RealMas. terMix(Promb)Kit购自天根生化科技(北京)有限公 司;2 xEasy Taq PCR SuperMix和Trans 2K plus DNA Marker购自北京全式金生物技术有限公司; pMD19.T载体试剂盒购自TakaRa公司;DNA胶回 收试剂盒购自生工生物工程(上海)股份有限公司。 1.4荧光定量PCR重组质粒标准品的制备采用 细菌基因组提取试剂盒提取ORT基因组DNA作为 模板,以引物ORT.qPCR-Pf和ORT.qPCR-Pr PCR扩 增获得目的片段,克隆至与pMD19.T载体中,构建 重组质粒pMD.16S,重组质粒经PCR鉴定正确后, 经紫外分光光度计测定其浓度并换算成拷贝数,作 为荧光定量PCR标准品。 1.5 荧光定量PCR反应条件的优化及标准曲线的 建立 以pMD.16S标准品作为模板进行反应体系的 优化,对模板浓度(1.09x10 拷贝/ L~1.09X10:拷 贝/ L)、引物浓度(0.1 ixmol/L ̄0.5 Ixmol/L)和探针 浓度(0.1 ̄mol/L~0.5 ̄mol/L),以相同反应条件 (95℃3 min;95℃5 S、60℃30 S,40个循环)进 行反应,退火时检测荧光信号,最终确定其最佳引 物和探针的终浓度。利用ABI 7500 Software v2.0.1 分析软件自动生成标准曲线。 1.6 特异性试验 分别提取ORT、H.paragalli. naFum、 G anatis、P mirabilis、 Staphylococcus、 E coli、 Salmonella、 Stkeptococcus、R anatipestifer、 Enterococcus的基因组DNA,作为荧光定量PCR反 应模板,同时设立阳性和阴性对照,以最佳反应条 件进行荧光定量PCR检测。 1.7敏感性试验将标准品10倍系列稀释1O个梯 度(1.09x10 拷贝/ L~1.09x10 拷贝/ L),分别作 为模板,以最佳反应条件进行检测,确定反应的最 小检出量。同时以同一ORT基因组DNA样品进行 10倍系列稀释7个梯度,每个稀释度取等量体积分 别进行荧光定量PCR反应和普通PCR反应,比较 其检测的敏感性。 1.8重复性试验以1份ORT基因组DNA样品的 10o、10~、10。、10。共4个稀释度的样品分别作为 模板,每个样品做3个重复检测进行批内重复性试 验;以4次不同批次提取的ORT基因组DNA样品 分别作为模板,每个样品做3个重复检测进行批间 重复性试验,根据ct值计算变异系数(cv),评价该 方法的稳定性。 1.9临床样品的检测分别提取23份I临床样品的 基因组DNA作为模板。采用建立的荧光定量PCR 进行检测,计算阳性率。 2 结 果 2.1 标准品的制备 以ORT基因组作为模板, 中国预防兽医学报 2014短 2.5重复性试验 以不同稀释度及不同批次的 ORT基因组DNA样品作为模板进行荧光定量PCR 的批内和批间重复性试验。结果显示3次批内和批 间重复性试验的变异系数均小于3%(表1),表明 该方法具有较好的重复性。 表1 荧光定量PCR的重复性试验 Table l The reproducibility test ofreal-time PCR 1oo lI.97 ̄0.17 1.4l 11.75±0.33 2.77 1o 15.O5±0.19 1.24 14.93 ̄0.08 0.54 102 l8.45±O.15 0.80 18.38 ̄0.15 0.82 103 21.98±0.27 1.23 21.71±0.29 1.35 2.6临床样品的检测利用荧光定量PCR对23份 临床样品进行检测,结果阳性11份,阴性12份, 阳性率为48%(11/23),略高于ORT分离率39% (9/23),表明该方法可以直接用于临床样品的检测。 3讨 论 ORT血清型众多,迄今为止,ORT已有18个 不同的血清型,分别以A~R来命名,其中A型是 最流行的血清型[7],然而ORT分子流行病学研究表 明,全球大部分来源于家禽的ORT分离株的基因型 属于同一亚群,具有很高的同源性【 。不同ORT菌 株的16S rRNA基因序列同源性研究表明,来源于 鸡、火鸡、鹌鹑和风凤头鹰的不同菌株之间的核苷 酸同源性高达97%~100%【”,ORT 16S rRNA基因 保守性和变异性为建立其群特异性TaqMan荧光定 量PCR方法提供了实验依据。因此,本研究通对 GenBank中登录的ORT 16S rRNA基因序列进行比 对分析,选择群特异性基因片段作为引物和探针设 计的靶基因,通过优化反应条件,首次建立了ORT 群特异性TaqMan荧光定量PCR方法。 该TaqMan荧光定量PCR方法与鸡的其它常见 致病菌之间无交叉反应,具有高度的特异性。敏感 性试验表明,该方法最低可以检测到1.09x10:拷贝 / L的标准品阳性质粒,具有很好的敏感性,并且 其敏感性比普通PCR提高了将近100倍。该方法批 内和批问变异系数均小于3%,具有很好的重复性。 采用该方法对23份临床样品进行TaqMan荧光 定量PCR检测,ORT阳性率为48%,而ORT细菌 分离率为39%。其阳性率高于细菌分离率的原因可 能是由于有的病料杂菌过多,在营养琼脂培养板上 生长过于旺盛而掩盖了ORT的生长。另外,本研究 建立的方法敏感性比普通PCR的敏感性提高将近 100倍,可以用于临床样品的检测。该方法的建立 为ORT感染的早期快速诊断及ORT分离株的快速 鉴定和定量提供了新方法。 参考文献: [1] Chou Chung-His,Lin Shin-Ying,Chen Chiou-Lin,et a1.Use of random ampliifed polymorphic DNA analysis and sinNe—enzyme amplified fragment length polymorphism in molecular typing of Omithobacterium rhinotracheale strains[J].Avina Dis,2009,53 (1):108—114. [2] 马保华,毕英佐,吕平等.鼻气管鸟杆菌病的研究进展[J]. 中国预防兽医学报,2002,24(3):232.234. [3] 陈小玲,宋程,罗延荣,等.鼻气管鸟杆菌中国株的鉴定 [J].中国家禽,2004,36(18):10.12. [4] 吴海洋,刁有祥,李瑶瑶,等.山东省鸡鼻气管鸟杆菌的分 离与鉴定[J]_西北农林科技大学学报(自然科学版),2010, 38(7):1-6. [55] 刘爱晶,番青,田德雨,等.鼻气管鸟疫杆菌株的分离鉴定 及最低抑菌浓度测定[J]l中国农业大学学报,2012,17(2): 124.127. [6 6]Thachil A J,Velayudhan B T,Lopes-Berkas V C,et a1.Appli— cation of polymerase chmn reaction fingerprinting to diferentiate Omithobacterium rhinotracheale isolates【J].J Vet Diagn Invest, 2007,19(4):417—420.  ,[7】 李富祥,李华春,许琳,等.副鸡嗜血杆菌的分离鉴定及 16S rRNA序列分析[J].中国动物传染病学报,2012,20 (4):32—38. [8] Hafez H M.Diagnosis of Omithobacterium rhinotracheale[J]. Int J Poult Sci,2002,1(5):114—118. (本文编辑:彭永刚) 

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