咨询热线

15614103871

当前位置:首页  >  技术文章  >  核酸杂交技术检测家蚕微孢子虫研究

核酸杂交技术检测家蚕微孢子虫研究

更新时间:2024-11-21      点击次数:131

一、引言


家蚕在蚕业生产中占据着极为重要的地位,其生长发育状况直接影响蚕茧的产量和质量。家蚕微孢子虫病是一种全球性的蚕病,具有传染性强、难以防治的特点。感染家蚕微孢子虫的家蚕会出现生长发育迟缓、食欲不振、蚕体瘦小、吐丝量减少甚至不吐丝等症状,严重时可导致蚕群大量死亡,给蚕业经济带来巨大损失。


传统的家蚕微孢子虫检测方法主要包括显微镜观察法、血清学检测法等。显微镜观察法虽然直观,但需要专业的操作人员,且对于低浓度的孢子检测准确性较差,容易出现漏检情况。血清学检测法如酶联免疫吸附试验(ELISA)等,虽然在一定程度上提高了检测的灵敏度,但存在交叉反应等问题,特异性不够理想。随着分子生物学技术的发展,核酸杂交技术应运而生,该技术以其高度的特异性和敏感性在病原微生物检测领域得到了广泛应用。本研究将核酸杂交技术应用于家蚕微孢子虫检测,旨在建立一种更为高效、准确的检测方法,为蚕业生产中的微孢子虫病防控提供有力的技术支持。

二、材料与方法

(一)材料


  1. 家蚕微孢子虫样本:采集自感染家蚕微孢子虫的蚕体,经纯化后保存于 - 20°C 备用。

  2. 其他微孢子虫样本:包括柞蚕微孢子虫(Nosema antheraeae)、蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)等,用于特异性检测分析。

  3. 蚕茧与桑叶样本:采自蚕桑养殖基地,用于实际样本检测。

  4. 主要试剂:DNA 提取试剂盒、(DIG)标记试剂盒、核酸杂交试剂盒、核酸检测试剂盒等,均购自生物试剂公司。

  5. 仪器设备:高速离心机、PCR 仪、核酸杂交仪、凝胶成像系统、荧光显微镜等。

(二)方法


  1. 家蚕微孢子虫 DNA 提取

    • 取适量家蚕微孢子虫样本,加入适量的裂解缓冲液,充分混匀后,按照 DNA 提取试剂盒说明书进行操作。

    • 利用紫外分光光度计测定提取的 DNA 浓度和纯度,将 DNA 样本稀释至合适浓度后保存于 - 20°C 备用。

  2. 特异性核酸探针设计与标记

    • 根据家蚕微孢子虫特异性基因序列,利用生物信息学软件设计一对特异性核酸探针,长度约为 20 - 30bp。

    • 采用 DIG 标记试剂盒对设计好的核酸探针进行标记,标记反应按照试剂盒说明书进行,标记后的探针经纯化后保存于 - 20°C。

  3. 核酸杂交反应

    • 取适量待测 DNA 样本,在 95°C 水浴中变性 10min,迅速置于冰上冷却。

    • 将变性后的 DNA 样本与 DIG 标记的特异性核酸探针混合,加入杂交缓冲液,使总体积为 20μL。

    • 将混合液置于核酸杂交仪中,在 42°C 下杂交 2h。

  4. 杂交后洗涤

    • 杂交结束后,取出杂交管,先在 2×SSC/0.1% SDS 溶液中室温洗涤 5min,然后在 0.1×SSC/0.1% SDS 溶液中 65°C 洗涤 15min,共洗涤 2 次,以去除未杂交的探针。

  5. 杂交信号检测

    • 洗涤后的杂交膜用封闭液封闭 1h,然后加入抗 DIG 抗体,室温孵育 1h。

    • 用洗涤液洗涤杂交膜 3 次,每次 10min,去除未结合的抗体。

    • 加入显色底物溶液,避光显色 15 - 30min,然后用终止液终止反应。

    • 利用凝胶成像系统或荧光显微镜观察杂交信号,出现特异性条带或荧光信号则判定为阳性,无信号则判定为阴性。

  6. 特异性分析

    • 分别提取柞蚕微孢子虫、蜜蜂微孢子虫等其他微孢子虫的 DNA,按照上述核酸杂交方法进行检测,观察是否出现杂交信号,以评估该核酸杂交技术的特异性。

  7. 敏感性分析

    • 对家蚕微孢子虫 DNA 进行梯度稀释,浓度范围从 10² - 10⁸个孢子 /mL,分别取 1μL 进行核酸杂交检测,确定该方法能够检测到的低孢子浓度,即检测灵敏度。

  8. 实际样本检测

    • 采集蚕茧和桑叶样本,采用上述 DNA 提取方法提取样本中的 DNA,然后进行核酸杂交检测,同时采用显微镜观察法和 ELISA 法进行对比检测,评估核酸杂交技术在实际样本检测中的准确性和可靠性。

三、结果

(一)特异性检测结果


利用设计的特异性核酸探针进行核酸杂交检测,结果显示,只有家蚕微孢子虫样本出现了明显的杂交信号,而柞蚕微孢子虫、蜜蜂微孢子虫等其他微孢子虫样本均未出现杂交信号,表明该核酸杂交技术对家蚕微孢子虫具有高度的特异性,能够有效区分家蚕微孢子虫与其他类似微孢子虫。

(二)敏感性检测结果


通过对家蚕微孢子虫 DNA 进行梯度稀释检测,发现当孢子浓度低至 10³ 个孢子 /mL 时,仍能够检测到清晰的杂交信号,而低于此浓度时杂交信号逐渐减弱直至消失。这表明该核酸杂交技术的检测灵敏度可达 10³ 个孢子 /mL,能够满足蚕业生产中对低浓度微孢子虫检测的需求。

(三)实际样本检测结果


对采集的蚕茧和桑叶样本进行核酸杂交检测,并与显微镜观察法和 ELISA 法对比。核酸杂交技术检测出的阳性样本与显微镜观察法和 ELISA 法检测结果基本一致,但核酸杂交技术在检测低浓度感染样本时表现出更高的准确性和可靠性。在部分疑似感染样本中,核酸杂交技术能够更早地检测出微孢子虫的存在,为疾病的早期防控提供了更有利的时机。

四、讨论


本研究成功建立了一种基于核酸杂交技术的家蚕微孢子虫检测方法。通过特异性核酸探针的设计与标记,以及优化杂交条件,实现了对家蚕微孢子虫的高度特异性和敏感性检测。与传统的检测方法相比,该核酸杂交技术具有以下优势:


  1. 高度特异性:能够准确区分家蚕微孢子虫与其他微孢子虫,减少了假阳性结果的出现,提高了检测的准确性。

  2. 较高敏感性:检测灵敏度可达 10³ 个孢子 /mL,能够检测到低浓度的微孢子虫,有助于在蚕业生产中早期发现感染源,及时采取防控措施。

  3. 适用范围广:不仅可以用于蚕体样本检测,还可应用于蚕茧、桑叶等与蚕业生产相关的样本检测,为全面监测微孢子虫在蚕业生产环节中的传播提供了可能。


然而,本研究建立的核酸杂交技术也存在一些不足之处。例如,核酸杂交过程相对复杂,需要一定的仪器设备和专业技术人员操作,检测成本相对较高。在后续研究中,可以进一步优化核酸杂交技术的操作流程,降低检测成本,提高检测效率,使其更易于在蚕业生产实际中推广应用。


此外,随着分子生物学技术的不断发展,如实时荧光定量 PCR 技术、基因芯片技术等在病原微生物检测领域的应用日益广泛。未来可以将核酸杂交技术与这些新兴技术相结合,开发出更加高效、准确、便捷的家蚕微孢子虫检测方法,为蚕业生产的可持续发展提供更有力的技术保障。