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猪细小病毒SYBR Green I荧光定量PCR诊断试剂盒的研制

  • 投稿萨娜
  • 更新时间2015-09-22
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余 波,周思旋,谭诗文,徐景峨,史开志,杨 莉

(贵州省畜牧兽医研究所,贵阳 550005)

摘要:根据GenBank中猪细小病毒VP2基因序列设计特异性的引物,PCR扩增获得猪细小病毒VP2基因片段,并克隆到pMD-18T载体上作为阳性标准品。通过对SYBR Green I荧光定量PCR反应条件的优化,建立了猪细小病毒的SYBR Green I荧光定量PCR诊断方法,以此为基础研制出试剂盒。试剂盒扩增产物的熔解曲线分析只出现1个单特异峰,无引物二聚体,对PRV、PCV-2、E.coli、CSFV、PRRSV均无阳性信号扩增,可重复性好,测灵敏度可达1.0×101拷贝/μL。结果表明,研制的猪细小病毒SYBR Green I 实时荧光定量PCR试剂盒具有特异、灵敏、快速、重复性好等优点,适合于猪细小病毒临床样品的检测。

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关键词 :猪细小病毒;VP2基因;SYBR Green I荧光定量

中图分类号:S852.65+9.1文献标识码:A文章编号:0439-8114(2015)01-0126-04

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.01.033

Developing A SYBR Green I Fluorescent Quantitative PCR Kit for Detecting of PPV

YU Bo,ZHOU Si-xuan,TAN Shi-wen,XU Jing-e,SHI Kai-zhi,YANG Li

(Guizhou Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, Guiyang 550005, China)

Abstract: Based on the VP2 gene sequences of PPV in GenBank, one pairs of specific primer was designed for amplifying the specific fragments of VP2 gene. The amplified VP2 gene of PPV was cloned into pMD-18T vector and used as positive standard. After optimizing annealing temperature and primers concentrations, a SYBR Green I fluorescent Quantitative PCR was established for simultaneously detecting PPV. The melting curve analysis using SYBR Green I dye showed one specific peak. No primer-dimers peak was observed. No amplification was amplified from PRV, PCV-2, E.coli, CSFV, PRRSV with the SYBR Green I Real-time Quantitative PCR. The PCR kit was highly sensitive to 1.0×101 copies/μL DNA. It is revealed that the SYBR Green I Real-time Quantitative PCR kit was sensitive, specific with good repetition. It could be used to detect PPV in clinical samples.

Key words: PPV; VP2 gene; SYBR green I fluorescent quantitative PCR

收稿日期:2014-09-29

基金项目:贵州省农业攻关项目[黔科合NY字(2010)3085];贵州省畜禽健康养殖技术创新能力建设项目[黔科合院所创能(2010)4004]

作者简介:余 波(1981-),男,四川邻水人,副研究员,硕士,主要从事兽医分子生物学研究,(电话)15085916661(电子信箱)yubonky@163.com;

通信作者,谭诗文(1956-),男,研究员,主要从事兽医分子生物学研究,(电子信箱)swleiden@sina.com。

猪细小病毒(Poreine parvovirus,PPV)是引起母猪繁殖障碍性疾病的主要病原体之一,可导致母猪流产、死胎,给养猪业造成了巨大的经济损失[1-3]。目前,对该病的诊断方法包括传统的病毒分离鉴定,以及血清学诊断方法,如ELISA、胶体金等。常规的PCR主要用于病死猪组织样本的检测,然而PPV常呈长期低剂量隐性感染,常规的PCR不仅无法对血清样本中的病毒进行定量检测,而且扩增反应后需要电泳检测,操作繁琐。荧光定量PCR是与常规PCR比较,具有重复性好、灵敏度高、能够定量等优点,已经被广泛应用于多种疾病病原的检测[4,5]。本研究根据GenBank中猪细小病毒VP2基因序列设计特异性的引物,利用PCR技术扩增获得猪细小病毒VP2基因片段,并克隆到pMD-18T载体上作为阳性标准品。通过对SYBR Green I荧光定量PCR反应条件的优化,研制出猪细小病毒的SYBR Green I荧光定量PCR诊断试剂盒,为猪细小病毒临床样品的检测提供科学的诊断方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

菌株:PPV强毒株7909、PRV闽-1株、PCV-2、CSFV、PRRSV、猪源大肠杆菌由贵州省畜禽疫病研究实验室保存。

主要试剂及仪器:Goldview、Tris、EDTA、DL2000、Taq DNA Polymerase(5U/μL)及相应10×Taq Buffer、dNTP、DH5α,pMD-18T、SYBR Green I荧光定量PCR酶等购自宝生物(大连)工程有限公司;TIANamp病毒基因组DNA/RNA提取试剂盒、琼脂糖凝胶DNA回收试剂盒购自天根生化科技有限公司。荧光定量PCR仪为Eppendorf Mastercycler ep realplex 4 实时荧光定量PCR仪。

1.2 试验方法

1.2.1 引物设计

根据GenBank中猪细小病毒VP2基因序列设计1对特异性引物,上游引物:5′-GGGAGGGCTTGG

TTAGAATC-3′,下游引物:5′-TTGTTTGCCATGAGTGAGTT-3′,引物由宝生物(大连)工程有限公司合成。

1.2.2 病毒核酸的提取

1)组织样品:取待检样品淋巴结组织样品共约0.5 g,加入500 μL PBS缓冲液,待检样品研磨后 -70 ℃反复冻融3次,12 000 r/min离心取上清液用于核酸的提取。病毒DNA/RNA的提取参照TIANamp病毒基因组DNA/RNA提取试剂盒说明书进行,将提取的DNA/RNA于-70 ℃保存。猪大肠杆菌参照细菌基因组DNA提取试剂盒说明书进行,将提取的DNA-20 ℃保存。

2)血清样品:取50 μL血清加入等体积的血清裂解缓冲液[50 μmol/L Tris-HCl(pH 8.0),150 μmol/L NaCl,2 μmol/L EDTA,1%Triton×100,5% SDS],混匀后煮沸5 min,12 000 r/min离心取上清液2 μL用于荧光定量PCR和普通PCR。

1.2.3 pMD-18T-PPV-VP2阳性标准品的制备 用“1.2.1”中的引物,对PPV DNA进行PCR扩增,反应条件为:94 ℃ 5 min;94 ℃ 1 min,退火温度55 ℃ 1 min,72 ℃ 1 min,30个循环;最后72 ℃延伸10 min。将扩增的108 bp PCR产物用琼脂糖凝胶DNA回收试剂盒回收DNA片段,与pMD-18T-克隆载体连接,转化感受态细胞DH5α,重组体命名为pMD-18T-PPV-VP2,同时送宝生物工程(大连)有限公司测序。用紫外分光光度计测定测序正确的重组质粒pMD-18T-PPV-VP2在D260 nm/D280 nm处的吸光度,得到重组质粒的浓度和纯度,进行10倍梯度倍比稀释,作为阳性标准品。

1.2.4 荧光定量PCR反应条件的优化 荧光定量PCR反应在25 μL反应体系中进行,对荧光定量PCR反应条件,包括退火温度(50、55、60 ℃),引物浓度(5、10、20 μmol/L),进行优化以确定最佳反应条件。上下游引物(5、10、20 μmol/L)各1 μL,Premix Ex-Taq 12.5 μL,ROX Reference Dye 0.5 μL,模板1 μL,用超纯水补足至25 μL,同时以超纯水作为空白对照。反应条件为:94 ℃ 10 s;94 ℃ 5 s,退火温度(50 ℃、55 ℃、60 ℃)10 s,72 ℃ 10 s,40个循环。

1.2.5 荧光定量PCR反应标准曲线的建立 用紫外分光光度计测定测序正确的重组质粒pMD-18T-PPV-VP2,计算出重组质粒的浓度和纯度,计算DNA拷贝数,随后将标准阳性样本进行连续10倍系列稀释,以“1.2.4”的条件进行扩增,每个稀释倍数3个重复,以拷贝数为横坐标,以Ct值为纵坐标建立标准曲线。

1.2.6 敏感性试验 将重组质粒pMD-18T-PPV-VP2计算DNA拷贝数后,进行10倍比稀释后分别进行荧光定量PCR反应,每个稀释倍数3个重复,以确定建立的荧光定量PCR诊断的敏感性。

1.2.7 特异性试验 以PPV、PCV-2、PRV、E.coli DNA、CSFV、PRRSV cDNA进行荧光定量PCR反应,每个样品3个重复,以确定建立的荧光定量PCR诊断方法的特异性。

1.2.8 重复性试验 应用建立的荧光定量PCR方法重复检测PPV DNA样品3次,以检验结果的可靠性。

1.2.9 试剂盒的组装与保存期检测 应用建立的荧光定量PCR组装成试剂盒。试剂盒组成:①荧光定量PCR反应混合液;②ROX Reference Dye;③引物;④阴性对照;⑤阳性对照;⑥去离子水;⑦裂解液。将试剂盒各组份分别保存于室温、4 ℃和-20 ℃,设置1周、6个月、1年3个时间梯度,对阳性菌株进行检测。

1.2.10 荧光定量PCR试剂盒对临床样品的检测 对2012~2013年贵州省贵阳市、黔西南、遵义、黔南州、铜仁地区几个生猪养殖场和养殖专业户采集的69份疑似病料,181头份发病猪场未发病猪血清,应用研制的试剂盒进行检测,同时应用文献[6]中的方法进行普通PCR。

2 结果与分析

2.1 pMD-18T-PPV-VP2阳性标准品的制备

用“1.2.1”中的引物,对PPV DNA进行PCR扩增,能有效扩增出了目的片段,片段大小为108 bp,无非特异性片段产生(图1)。将宝生物(大连)工程有限公司测序结果与GenBank中的PPV-VP2基因序列比对,核苷酸相似度为98.9%~100%。

2.2 荧光定量PCR反应条件的优化

荧光定量PCR反应在25 μL反应体系中最佳反应条件为:退火温度55 ℃,引物浓度10 μmol/L,能出现最高的荧光值、最小的Ct值,且在熔解曲线分析中不出现非特异性峰。

2.3 荧光定量PCR反应标准曲线的建立

将标准样品10倍倍比稀释,取1.0×106、1.0×105、1.0×104、1.0×103、1.0×102、1.0×101拷贝/μL 6种不同浓度重组质粒作为模板进行荧光定量PCR扩增反应,得到扩增反应的标准曲线(图2),线性回归方程为Ct=-3.141×lg拷贝数+26.7(R2=0.996)。

2.4 熔解曲线分析

在SYBR Green I荧光定量PCR结束后对扩增反应进行熔解曲线分析,结果见图3。扩增产物的溶解温度Tm为78.6~79.0 ℃,没有引物二聚体和非特异性产物等其他峰值出现。

2.5 敏感性试验

将标准样品10倍倍比稀释,取1.0×106、1.0×105、1.0×104、1.0×103、1.0×102、1.0×101、1.0×100 拷贝/μL 7种不同浓度重组质粒作为模板进行荧光定量PCR扩增。由图4可知,结果显示其灵敏度为1.0×101拷贝/μL。

2.6 特异性试验

由图5可知,以PPV、PCV-2、PRV、E.coli DNA、CSFV、PRRSV cDNA进行荧光定量PCR反应,以确定建立的荧光定量PCR诊断方法的特异性,结果PPV为阳性,而PCV-2、PRV、E.coli DNA、CSFV、PRRSV cDNA为阴性。

2.7 重复性试验

应用建立的荧光定量PCR方法重复检测PPV DNA样品3次,以检验结果的可靠性,结果均一致。

2.8 试剂盒的组装与保存期检测

应用建立的荧光定量PCR组装成试剂盒。试剂盒组成:①荧光定量PCR反应混合液(Premix Ex Taq)250 μL;② ROX Reference Dye 20 μL;③引物 40 μL;④阴性对照 20 μL;⑤阳性对照 20 μL,⑥去离子水500 μL;⑦裂解液 800 μL。将试剂盒保存在4 ℃、-20 ℃分别于1个月、3个月、6个月、1年对阳性样品进行检测,4 ℃保存1年阳性拷贝数降低99%,-20 ℃保存1个月、3个月、6个月、1年对阳性拷贝数无影响。

2.9 试剂盒对临床样品的检测

对2012~2013年贵州省贵阳市、黔西南、遵义、黔南州、铜仁地区几个生猪养殖场和养殖专业户69份疑似病料(组织)的荧光定量PCR阳性率为36.2%(25/69),普通PCR阳性率为33.3%(23/69)。181头份发病猪场未发病猪血清荧光定量PCR阳性率为10.0%(18/181),普通PCR阳性率为0%(0/181)。

3 小结与讨论

猪细小病毒VP2基因是其主要免疫原性蛋白,在决定毒株的组织嗜性和致病性上起重要作用[7-9]。王金良等[10]应用猪细小病毒VP2全基因进行原核表达建立了间接ELISA检测方法。赵俊龙等[11]根据猪细小病毒VP2基因,建立的猪细小病毒PCR方法能检测出10-4×TCID50的病毒含量。但普通PCR检测的灵敏度相对较低,主要用于组织病料的检测,不能有效检出猪群血清中PPV的隐形感染。李小康等[12]建立基于TaqMan探针的猪细小病毒荧光定量PCR检测方法,该方法的敏感性为100拷贝/μL,可有效检测出淋巴结、肺脏等组织中的PPV,但其未对感染猪场未发病猪血清进行检测。

基于SYBR GreenⅠ的实时荧光定量PCR技术则无需探针,且价格较TaqMan探针低廉,但荧光染料能和任何双链DNA结合。因此,它也能与非特异的双链DNA(如引物二聚体)结合,容易产生假阳性信号,但可以通过融解曲线分析克服这一缺陷[13]。本研究根据猪细小病毒VP2基因序列设计特异性的引物,利用PCR技术扩增获得猪细小病毒VP2基因片段,并克隆到pMD-18T载体上作为阳性标准品。通过对SYBR Green I荧光定量PCR反应条件的优化,建立了猪细小病毒的SYBR Green I荧光定量PCR诊断方法,灵敏度可达1.0×101拷贝/μL,扩增产物的溶解温度Tm为78.6~79.0 ℃,没有引物二聚体和非特异性产物等其他峰值出现,适合于临床样品的检测。

本研究中69份疑似病死猪病料(组织)中病毒含量量较高,因此荧光定量PCR和普通PCR符合率为92.0%,而发病猪场未发病猪血清PPV病毒含量较低,普通PCR未检测到血清中的病毒,而研制的试剂盒能检测到隐性感染的PPV。因此,本试剂盒可应用于PPV早期感染和隐性感染检测,有利于猪场PPV的净化。

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(责任编辑 程碧军)