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产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)是一种重要的人兽共患病的病原体,广泛存在于环境中,极易污染食品及食品原料,并且耐高温不易被杀死,可引起典型的食物中毒和腹泻。在美国,由产气荚膜梭菌引起的食物中毒位居食源性腹泻的第三位。目前国内检测食品中的产气荚膜梭菌仍采用传统的检测方法,操作繁琐、检测时间较长、灵敏度较低,已经不能满足食品中致病菌快速灵敏的检测需要,因此在临床研究和食品安全方面,迫切地需要一种快速、灵敏、特异的方法用于产气荚膜梭菌的早期检测。几年来,细菌检测的新型分子生物学技术陆续被报道,如聚合酶链式反应,比传统的细菌学检测方法高速、特异性强、灵敏度高,但是由于需要昂贵的仪器、繁琐的电泳操作以及较高的专业技术,该方法不适宜在基层应用。本研究建立了一套LAMP技术快速检测产气荚膜梭菌的方法,缩短了检测时间,提高了检测方法的灵敏性。
本课题采用环介导等温扩增技术(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)检测产气荚膜梭菌,灵敏度高,特异性强,检测方法简便,耗时短且检测成本低。针对产气荚膜梭菌(ATCC13124)GenBank中(基因号AY823400)α毒素全基因保守序列,运用在线引物设计软件(https://primerexplorerjp/lamp3.0.0/index.html)设计LAMP引物。对反应时间、反应温度、镁离子浓度等扩增条件进行优化,确定25μL的LAMP反应体系为:内引物(FIP和BIP)各1.2μmol/L,外引物(F3和B3)各0.2μmol/L,环引物(LF)0.6μmol/L,2.5mmol/LdNTP,1mmol/LMgCl2,10×BstDNA聚合酶反应缓冲液,8U的BstDNA聚合酶大片段,2μLDNA模板和用灭菌双蒸水补足体系。LAMP反应过程是首先在62℃水浴锅中反应20min,然后将其放入80℃水浴锅中,水浴3min终止反应,通过肉眼观察有无白色焦磷酸镁沉淀,即可判断是否发生了LAMP反应。此外,取扩增产物进行1%琼脂糖凝胶电泳,观察梯形条带,以证实是否发生了LAMP反应。
为了比较LAMP检测产气荚膜梭菌的灵敏度和人工污染检出限,以PCR方法作对照。PCR反应的引物是LAMP反应的两条外引物(F3和B3)。结果表明,LAMP检测产气荚膜梭菌的检出限为2.92×102CFU/mL,人工污染产气荚膜梭菌的全脂乳的检出限为15.7CFU/mL。采用试剂盒提取DNA,从样品处理到报告结果,耗时1h。对照PCR耗时3h,检测产气荚膜梭菌的检出限为2.92×105CFU/mL,人工污染产气荚膜梭菌的牛奶的检出限为1.57×105CFU/mL。LAMP的灵敏度是PCR的10000倍。
初步研究了5种模板制备方法对LAMP检测产气荚膜梭菌的影响。研究表明LAMP方法对制备模板DNA的要求不高,采用成本廉价热裂解法抽提DNA,可以缩短反应时间,整个反应可在1h内完成,比传统的生化检验方法减少了16~27h。研究表明LAMP将成为可以替代PCR的核酸扩增新技术,为快速检测食源性致病菌构建了一个技术平台。