环介导等温扩增技术快速检测变形杆菌属的研究

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病原微生物与食品污染构成了一个巨大并不断扩大的世界性公共卫生问题。我国食源性疾病监测网的统计数字显示:近十年来,由病原微生物引起的食源性疾病事件和涉及的人数最多占46.4%,其中变形杆菌属占11.3%,普通变形杆菌和奇异变形杆菌是引起食物中毒的主要变形杆菌。因此,普通变形杆菌和奇异变形杆菌的检测、鉴定以及防控技术已经受到极大的关注。变形杆菌属的检测方法一直沿用过去传统培养法,己不能适应现代快速检测的要求。环介导等温扩增技术(Loop-mediated isothermal amplification,简称LAMP)是日本学者Notomi等于2000年发明的一种全新的核酸扩增方法。该技术利用能识别靶序列上6个位点的4个特殊的引物和一种具有链置换活性的DNA聚合酶,在恒温条件下,特异、高效、快速地扩增核酸。在1 h内扩增效率可达到109-1010个数量级,扩增产物是一系列反向重复的靶序列构成的茎环结构和多环花椰菜样结构的DNA片段混合物,电泳后在凝胶上显现出由不同大小的区带组成的阶梯式图谱。另外,在反应中添加特异性环引物(loop primer)能够把扩增时间缩短到原来的一半,使反应速率极大地得到提高。近年来LAMP技术以其特异性强、等温、灵敏、操作简单、产物易检测等优点已经应用于食品安全检测领域的多个方面。本研究针对变形杆菌属atpD基因序列(AX109601)进行分析,设计6条引物(2条内引物、2条外引物、2条环引物),对普通变形杆菌和奇异变形杆菌进行检测,优化反应条件,验证检测的特异性和灵敏度,应用于食品样品的直接检测,并用限制性内切酶Psp1406Ⅰ酶切扩增产物,观察酶切片段大小,验证方法的正确性,建立了变形杆菌属的LAMP检测方法。为了确立最佳反应条件我们对LAMP反应体系进行了优化。实验表明温度是LAMP的最大影响因素,而镁离子和引物浓度比对反应影响不大。从而获知外环内引物浓度比为1:2:6、Mg2+添加浓度为2.0 mmol/L、反应温度为61℃、反应时间为50 min时检测最灵敏。为评价该技术的特异性,我们同时对1株普通变形杆菌、1株奇异变形杆菌和13株其它肠杆菌致病菌进行特异性试验。结果表明仅变形杆菌属DNA扩增产物在电泳后出现特异的梯状条带,进一步对该扩增产物进行酶切,结果也与预期相符。这表明LAMP技术对变形杆菌属DNA的扩增是特异的。我们对原始模板进行梯度稀释来测试其敏感性,实验结果表明LAMP技术可以稳定检出变形杆菌DNA的下限为5.4 CFU/mL。应用LAMP方法对猪肉样品进行变形杆菌DNA检测,并将结果与普通PCR法相比较。结果显示,LAMP检测猪肉中变形杆菌的检出限为15 CFU/mL,对照PCR检测猪肉中变形杆菌的检出限为150 CFU/mL。LAMP方法比PCR方法检出限高了10倍,时间也缩短了一半。因此,我们的实验表明LAMP技术用于食品中变形杆菌属DNA检测具有很高的特异性和敏感性。并且LAMP所具有操作简单快速,结果易判断和不需要复杂技术及设备的低成本优势也是PCR所不能及的。如果进一步优化、完善和推广,我们相信该技术将会在食品感染变形杆菌的预防上发挥重要作用。
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