用于检测鲁氏耶尔森菌的TaqMan探针定量检测方法及相应的试剂盒

文档序号：1308655 发布日期：2020-08-11 浏览：11次 >En<

阅读说明：本技术 用于检测鲁氏耶尔森菌的TaqMan探针定量检测方法及相应的试剂盒 (TaqMan probe quantitative detection method for detecting yersinia ruckeri and corresponding kit ) 是由唐伟杨荣束浩然黄斌朱立峰汪肖云蒋华束文圣于 2019-12-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于检测鲁氏耶尔森菌的TaqMan探针定量检测方法及相应的试剂盒。本发明巧妙的应用了特异性的基因检测区分鲁氏耶尔森菌与其它种属的菌种,通过综合判断,得出准确的菌属信息。本发明与现有的主流检测试剂盒相比,本发明用于检测鲁氏耶尔森菌的试剂盒具有灵敏度高、快捷方便、特异型好、判断严谨准确等优势,具有良好的应用前景和市场价值。(The invention discloses a TaqMan probe quantitative detection method for detecting yersinia ruckeri and a corresponding kit. The invention skillfully applies specific gene detection to distinguish the yersinia ruckeri from strains of other species, and obtains accurate genus information through comprehensive judgment. Compared with the existing mainstream detection kit, the kit for detecting yersinia ruckeri has the advantages of high sensitivity, rapidness, convenience, good specificity, rigorous and accurate judgment and the like, and has good application prospect and market value.)

技术领域

本发明涉及分子生物学技术领域，具体涉及一种通过特异性基因对鲁氏耶尔森菌进行TaqMan探针定量检测的方法及相应的检测试剂盒。

背景技术

鲁氏耶尔森菌(Yersinia ruckeri)属肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、耶尔森菌属(Yersinia)。是鲑科鱼类红嘴病(redmouth)与称肠炎红嘴病(enteric redmouth,ERM)的病原菌。此病最早于1952年在美国发现，现在已流行于澳大利亚、南非和西欧等地。

该菌为革兰氏染色阴性短杆状、两端圆、周鞭毛、大小为0.7～0.8umX1.3-2.7um，老龄培养物可见长丝状菌体。无芽孢、荚膜。20℃-25℃培养有动力、37℃培养无动力。菌落于37℃培养24h，直径小于1mm。在营养琼脂、TSA、FA和麦康凯琼脂上均生长良好。菌落为圆形、微隆起、淡黄色、光滑、边缘整齐。少数菌株在麦康凯琼脂上生长迟缓或不生长。液体培养物呈均匀混浊。最适生长温度为22-25℃。

耶尔森氏菌的最显著的特性是它们具有抵抗巨噬细胞杀伤作用的能力，可在巨噬细胞内存活和繁殖。鲁克尔耶氏菌是专性寄生菌，虽能在沉积物中存活一段时间，但主要在鲑科鱼体内生存。从明显健康的虹鳟的肾脏和下部肠道、粪便中都可分离到。它也存在于白鲑、江鳕、金鱼等非鲑科鱼体内，甚至陆生动物麝鼠也是本菌的贮藏宿主。

红嘴病主要发生在虹鳟、大西洋鲑、银大麻哈鱼、克氏鲑和大鳞大马哈鱼，为亚急性和急性全身性传染病。在水温15℃时，潜伏期为5～10d。主要特征是皮下出血，使嘴和鳃盖骨发红，因而称之为红嘴病。此外，上下颌和腭部发炎糜烂，腹鳍、肠道和肌肉也往往出血，因此又称之为肠炎红嘴病。细菌同时也侵入其他脏器，引起炎症。对鲑鳟鱼养殖业可造成严重损失。

感染耶尔森氏菌后，目前没有有效的方法进行治疗，只能通过加强疫病监测与检疫，达到防控该病爆发的概率。国内外学者通过大量的研究，建立了一系列针对耶尔森氏菌的检测方法，如组织病理解剖法、电镜观察法、雷氏液体巯基乙酸盐培养法、PCR检测法及LAMP法。但是前三类方法操作复杂、耗时长及检测灵敏度低，只能对发病明显的虹鳟进行诊断；PCR检测法虽然结果准确，但检测时间长、操作复杂、无法定量，很难在生产用进行推广应用；LAMP法虽然检测时间快但假阳性高，达不到精确检测的要求。

本发明提供了一种能够定量、快速、实时监测耶尔森氏菌的方法，以克服现有技术的不足，使耶尔森氏菌的检测更准确、灵敏、快速和方便。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种用于检测鲁氏耶尔森菌的TaqMan探针定量检测方法，所述方法能够定量、快速、实时检测鲁氏耶尔森菌，使鲁氏耶尔森菌的检测更准确、灵敏、快速和安全。

具体地，上述方法包括如下步骤：

S1、收集样品；

S2、提取基因组DNA；

S3、利用TaqMan探针定量检测检测鲁氏耶尔森菌特异性基因16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因；

S4、读取扩增Ct值；当所述鲁氏耶尔森菌特异性基因中至少1个基因的Ct值小于35时，鲁氏耶尔森菌的检测结果为阳性；当所述鲁氏耶尔森菌特异性基因16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因的Ct值均大于35时，鲁氏耶尔森菌的检测结果为阴性。

作为一种优选技术方案，所述步骤S2中还包括设计16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因的检测引物和TaqMan探针的步骤。

作为一种优选技术方案，所述鲁氏耶尔森菌特异性基因16SrRNA基因的检测引物如SEQ ID NO:1～2所示；

SEQ ID NO:1(5'-CGGTGGAGCATGTGGTTTAA-3')；

SEQ ID NO:2(5'-TGCCAAGTTCTGTGGATGTCA-3')。

探针序列如SEQ ID NO:3所示；

SEQ ID NO:3(5'-FAM-TCGATGCAACGCGAAGAACCTTACCTAC-BHQ1-3')。

作为一种优选技术方案，所述鲁氏耶尔森菌特异性基因rupA基因的检测引物如SEQ ID NO:4～5所示；

SEQ ID NO:4(5’-GCCCGGCGGTTGGTAT-3’)；

SEQ ID NO:5(5’-GCGAAGCATTGAAACCTATTACTG-3’)。

TaqMan探针序列如SEQ ID NO:6所示；

SEQ ID NO:6：5’-FAM-TGACACCGGCTTCCAATTGACGG-BHQ1-3’。

作为一种优选技术方案，所述鲁氏耶尔森菌特异性基因yrp1基因的检测引物如SEQ ID NO:7～8所示；

SEQ ID NO:7(5’-TGATGTCGGTGGCCTGAAA-3’)；

SEQ ID NO:8(5’-CCGGAACCACCAATAGCATTT-3’)。

TaqMan探针序列如SEQ ID NO:9所示；

SEQ ID NO:9(5’-FAM-ACGTTTCCATTGCCGCTGGCG-BHQ1-3’)。

作为一种优选技术方案，所述荧光定量PCR检测的反应体系为25μl，包括2×TaqPCR Mix 12.5μl，total 10uM Primers Mix 1μl，TaqMan探针0.5μl，DNA input 2μl，H₂O 9μl。

作为一种优选技术方案，所述荧光定量PCR检测的反应条件为95℃变性2min30s，94℃退火15s，60℃退火30s，采集荧光信号，40个循环。

本发明另一目的是提供一种用于检测鲁氏耶尔森菌的TaqMan探针定量检测试剂盒，包含所述的鲁氏耶尔森菌特异性基因16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因的检测引物和TaqMan引物探针。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明通过前期对鲁氏耶尔森菌和其他种属的菌种的大量研究数据中，挖掘出能够区分鲁氏耶尔森菌和其他种属的菌种特异性的孤儿基因，通过对特异性基因的检测，准确的判断出其他菌种阳性样品和环境样品中是否含有鲁氏耶尔森菌，具有前期大数据的挖掘和不同种属之间比对基础，选择的特异性基因具有物种和菌属的特异性。

(2)本发明中，通过对设计条件和实验条件的优化，选取针对于16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因检测扩增条件处于最优化的引物作为检测引物，提高引物扩增的效率，能够达到稳定、高效、高灵敏度和重现性的检测引物，实现微量样品的正确检出。

(3)本发明检测方法与市面上其他的检测方法相比，本发明的检测策略，能够直观的判断鲁氏耶尔森菌的感染和其他菌种感染，结果更加严谨和准确。

(4)本发明检测方法能够应用于养殖水体样本或虹鳟等多方面来源样品筛查和检测，精准地判断出该养殖水体样品中是否含有鲁氏耶尔森菌，操作方便、快速、灵敏。本发明检测试剂盒能够应用于多种养殖样品的快速检验，无需额外进行微生物培养，使基因检验在养殖水体检测和日常民生中得到应用，具有灵敏度高、操作性强、快速、高效等优点。

附图说明

图1是16SrRNA基因检测引物标准曲线。

图2的rupA基因检测引物标准曲线。

图3是yrp1基因检测引物标准曲线。

图4是实施例1中16SrRNA基因扩增曲线。

图5是实施例1中rupA基因扩增曲线。

图6是实施例1中yrp1基因扩增曲线。

图7是实施例2中16SrRNA基因扩增曲线。

图8是实施例2中rupA基因扩增曲线。

图9是实施例2中yrp1基因扩增曲线。

图10是实施例3中特异性实验三种基因的扩增曲线。

图11是实施例4部分环境样品检测中三种基因的扩增曲线。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例结合附图详细说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如Sambrook等人，分子克隆：实验室手册(NewYork:Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989)中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。实施例中所用到的各种常用化学试剂，均为市售产品。

本发明所用的以下试剂可通过常规途径购买得到。

表1

在一些实施方案中，使用扩增产物构建阳性标准品质粒，并进行引物的扩增标准曲线检测和绘制，得到检测引物的扩增效率，本发明所提供的引物序列其扩增效率和置信程度均在最优化的水平。

在一些实施方案中，通过对不同的菌株检测特异性的基因，能够正确的区分出鲁氏耶尔森菌样本和其他种属菌类样本，从而准确检测并判断出鲁氏耶尔森菌。

在一些实施方案中，采集包括纯水、鲁氏耶尔森菌样品、养殖基地阳性样品以及养殖水样，通过对特异性基因的检测，能够快速和准确的检验出样品中是否含有鲁氏耶尔森菌，方便快捷。

本领域技术人员应能理解，本方法中检测的基因和设计的特异性引物，同样可以通过相同检测对象的其他区段的设计达到相应的检测目的。

本发明所描述的用于检测鲁氏耶尔森菌TaqMan探针定量检测的方法及试剂盒可以广泛应用于虹鳟检测、养殖基地检测等多个检验检疫范畴，能够为虹鳟、繁殖等提供方便、快捷、准确、高效的基于基因检测的监控产品。

实施例1检测引物扩增标准曲线及质粒灵敏度实验

1.微生物培养

使用LB培养基作为鲁氏耶尔森菌质粒的培养基，pH7.0～7.4的平板中生长良好。在平板上菌落直径为2mm，圆形，光滑，透明。选取处于生长旺盛的微生物样品进行后续的实验。

2.基因组DNA提取

按照Qiagen的QIAamp DNA Mini Kit说明书指示进行基因组DNA的提取。

3.扩增产物标准品质粒制作

使用源自鲁氏耶尔森菌提取的DNA，分别以16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因的引物进行扩增，扩增产物经过加A处理后，使用T4连接酶连入T载体，并且通过转导感受态细胞后，质粒得到大规模扩增。16SrRNA基因的引物序列和TaqMan探针序列如SEQ ID NO:1～9所示，具体如表2。

表2

4.质粒的提取和标准曲线梯度的配置

分别涂板扩增16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因对应的引物扩增产物的标准品克隆菌，收集单克隆的菌斑，并通过LB培养摇菌过夜扩增，最后得到5ml指数生长期的质粒阳性菌株，按照QIAGEN Plasmid Midi Kit说明书指示进行质粒DNA的提取。提取后检测质粒DNA的浓度，并通过10倍稀释的方法，配置7个浓度梯度的标准品，浓度梯度分别为1fg/μL，1×10¹fg/μL，1×10²fg/μL，1×10³fg/μL，1×10⁴fg/μL，1×10⁵fg/μL，1×10⁶fg/μL。

5.检测引物标准曲线绘制

按照TaKaRa Taq PCR Mix说明书指示进行浓度梯度标准曲线的q-PCR扩增，并且绘制对应的扩增曲线，得到引物的扩增效率。每一个q-PCR的反应设置3个生物学重复及3个技术重复，q-PCR反应体系和扩增反应条件如表3所示，绘制的标准曲线如图1～3所示。

表3

6.结果分析

检测引物扩增标准曲线结果显示，16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因对应的引物均为经过优化的引物设计和反应体系。其中线性的标准曲线可信度R²>0.990，证明引物设计和反应体系是最优状态。分析16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因的扩增曲线的标准差和变异系数，以及7个浓度梯度下的扩增效率，均达到最优状态的要求，引物在该反应条件下能够满足检测要求，说明本方法质粒灵敏度高，且通过3个技术重复实验测得的CT值之间的变异系数小于5.0％，证明本方法重复性高。检测结果如表4～6及图4～6所示，图4～图6分别为16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因不同质粒浓度下的扩增曲线，扩增曲线从左到右的浓度依次为1×10⁶fg/μL，1×10⁵fg/μL，1×10⁴fg/μL，1×10³fg/μL，1×10²fg/μL，1×10¹fg/μL，1×10⁰fg/μL。

表4

表5

表6

实施例2质粒重复性实验

1.微生物培养

同实施例1。

2.基因组DNA提取

同实施例1。

3.目标基因的q-PCR检测

按照TaKaRa Taq PCR Mix说明书指示进行样品的q-PCR扩增，并且得到引物对应的Ct值读数。本实验的q-PCR的反应设置2个浓度，分别为1×10⁶fg/μL和1×10⁵fg/μL，每个浓度下分别设置4个生物学重复和5个技术重复，q-PCR反应体系和扩增反应条件如表7所示。

表7

4.结果分析

本实施例分析了16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因的扩增曲线的相关性系数和可信度，以及2个浓度下的扩增效率，均达到最优状态的要求，引物在该反应条件下能够满足检测要求。检测结果如表8～10及如图7～9所示所示，每个浓度条件设定4组，每组重复性测定5次，测定结果显示，变异系数均小于5％，证明本方法重复性好，稳定性高。

表8

表9

表10

实施例3阳性及阴性样品检测情况

1.微生物培养

同实施例1。

2.基因组DNA提取

同实施例1。

3.目标基因的q-PCR检测

按照TaKaRa Taq PCR Mix说明书指示进行样品的q-PCR扩增，并且得到引物对应的Ct值读数。q-PCR的反应设置3个生物学重复及3个技术重复，q-PCR反应体系和扩增反应条件同实施例2。

4.结果分析

如表11和图10所示，引物的q-PCR扩增结果显示，鲁氏耶尔森菌呈现16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因的阳性结果，而其他菌属均显示阴性结果。因此，对于鲁氏耶尔森菌和其他菌属，进行16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因的检测，能够较好的区分鲁氏耶尔森菌和其他菌属。综上所述，16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因的对应引物和探针，能够满足鲁氏耶尔森菌的检测判断。

表11

实施例4环境样品的检测

1.环境样品收集和基因组DNA的提取

分别收集纯水样本、虹鳟、鲁氏耶尔森菌样品、珠海斗门阳性样品、养殖基地样品以及养殖水样多份，按照Qiagen的QIAamp DNA Mini Kit说明书指示进行基因组DNA的提取。

2.目标基因的q-PCR检测

同实施例2。

3.结果分析

如表12所示，引物的q-PCR扩增结果显示，除了纯水样本、虹鳟和一个珠海斗门阳性样品、养殖场阳性样品以及养殖淡水样品样本外，其他样品均检出16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因，证明相应的样品来源中含有鲁氏耶尔森菌。最终判断为鲁氏耶尔森菌阳性的准则为，16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因至少一个检测得到Ct值小于35个循环。如果16SrRNA基因、rupA基因、yrp1基因均检测得到Ct值大于35个循环，则判断为鲁氏耶尔森菌阴性未检出。

表12

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

序列表

<110> 广东美格基因科技有限公司

<120> 用于检测鲁氏耶尔森菌的TaqMan探针定量检测方法及相应的试剂盒

<160> 9

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 20

<212> DNA