李金平 張浩吉 梁詳解 蒲文珺 李高強(qiáng) 郭建超 李國(guó)清
摘要:以采自廣東省佛山市的鴿蛔蟲(Ascaridia columbae)為研究對(duì)象,利用保守引物BD1和BD2擴(kuò)增鴿蛔蟲基因組DNA的ITS rDNA片段,對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行克隆和序列測(cè)定。結(jié)果成功擴(kuò)增出大小為1 045 bp的ITS rDNA序列。獲得的鴿蛔蟲的ITS rDNA序列(AC001、AC002)的5.8 S rDNA與GenBank收錄的雞蛔蟲5.8 S rDNA序列(GenBank登錄號(hào)為AJ001508)相似性分別為95.5%和94.3%,而與澳大利亞鴿蛔蟲5.8 S rDNA序列(GenBank登錄號(hào)為AJ001509)相似性分別為96.8%和95.5%。將獲得的序列與蛔目不同科的代表性蛔蟲的5.8 S rDNA序列進(jìn)行比對(duì)和系統(tǒng)進(jìn)化分析,結(jié)果表明鴿蛔蟲與雞蛔蟲處于同一進(jìn)化分支上,也表明ITS rDNA是蛔蟲分子鑒定的有效遺傳標(biāo)記,這對(duì)蛔蟲分子分類學(xué)及分子流行病學(xué)的進(jìn)一步研究打下了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:鴿蛔蟲(Ascaridia columbae);ITS rDNA;序列分析;系統(tǒng)進(jìn)化分析
中圖分類號(hào):S852.73+1;Q785文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0439-8114(2012)18-4138-03
Clone and Sequence Analysis of ITS rDNA of Ascaridia columbae
LI Jin-ping1,2,ZHANG Hao-ji2,LIANG Xiang-jie1,PU Wen-jun2,LI Gao-qiang1,GUO Jian-chao1,LI Guo-qing1
(1.College of Veterinary Medicine,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China;
2. Foshan University of Science and Technology, Foshan 528231,Guangdong,China)
Abstract:The internal transcribed spacer(ITS) rDNA of roundworm(Ascaridia columbae) samples collected from Foshan, Guangdong were amplified by PCR using a pair of conserved primers BD1 and BD2. Then the sequence was cloned, sequenced and analyzed. The results showed that the ITS rDNA sequence of A. columbae was 1 045 bp. The similarity of 5.8 S rDNA sequence of A. columbae (AC001, AC002) to that of A. galli (GenBank Accession number, AJ001508) was 95.5% and 94.3% respectively; and to that of Australian A. columbae (GenBank Accession number, AJ001509) was 96.8% and 95.5% respectively. Alignments and phylogenetic analysis of 5.8S rDNA sequences of A. columbae and representative species in different families of Ascaridida showed that A. galli and A. columbae were in the same evolutionary branch. It was proved that ITS rDNA was effective genetic marker of Ascaridida, which layed the foundation for molecular taxonomic and epidemiological research of Ascaridida.
Key words:Ascaridia columbae; ITS rDNA; sequence analysis; phylogenetic analysis
鴿蛔蟲(Ascaridia columbae)是禽蛔科禽蛔屬的一種大型線蟲,主要寄生于鴿、孔雀等的小腸,具有較廣泛的地理分布。鴿感染了鴿蛔蟲后的主要癥狀表現(xiàn)為食欲不振、精神沉郁、下痢、消瘦、貧血,直至衰竭死亡。幼鴿易感,成鴿感染后會(huì)導(dǎo)致消瘦、飛行力下降,對(duì)養(yǎng)鴿業(yè)的危害很大。
傳統(tǒng)的蛔蟲鑒定方法是依據(jù)蟲體進(jìn)行形態(tài)學(xué)鑒定,此法簡(jiǎn)單易行,鑒定成蟲比較準(zhǔn)確,但對(duì)于蛔蟲的蟲卵和幼蟲,形態(tài)學(xué)鑒定往往具有局限性。近些年來(lái),隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,將PCR擴(kuò)增和序列分析技術(shù)相結(jié)合,可以從基因水平揭示物種間的差異和系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系[1]。在開展寄生蟲的分子鑒定和分子分類學(xué)研究中,選擇適當(dāng)?shù)倪z傳標(biāo)記至關(guān)重要。ITS是rDNA中介于18 S和28 S之間的內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū),包括ITS1、5.8 S rDNA和ITS2,進(jìn)化速度快且長(zhǎng)度不大,加上協(xié)同進(jìn)化使該片段在基因組不同單元間十分一致,種內(nèi)具有高度保守性,在不同種間又有不同程度的變異,是理想的種間鑒定的遺傳標(biāo)記,這對(duì)于寄生蟲的分子分類學(xué)、分子遺傳學(xué)、種(株)鑒定等方面的研究有重要意義[2,3]。
目前,尚未見到有關(guān)鴿蛔蟲鑒定的報(bào)道。為此,本試驗(yàn)通過對(duì)鴿蛔蟲樣品的DNA提取,ITS rDNA克隆及序列分析,旨在鑒定出鴿蛔蟲的種類,為進(jìn)一步的分子遺傳學(xué)和分子診斷學(xué)研究以及鴿蛔蟲病的防治打下基礎(chǔ)。
1材料與方法
1.1材料
鴿蛔蟲采自廣東省佛山市某鴿場(chǎng),置于體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇中保存,Ex Taq DNA聚合酶、EcoRⅠ、T4 DNA連接酶和pMD18-T載體均購(gòu)自寶生物工程(大連)有限公司,蛋白酶K購(gòu)自德國(guó)默克醫(yī)藥公司,UNIQ-10柱式PCR產(chǎn)物純化試劑盒購(gòu)自生工生物工程(上海)股份有限公司,DNA抽提試劑盒WizardTM DNA Clean-Up System購(gòu)自Promega公司,大腸桿菌DH5α為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)寄生蟲學(xué)實(shí)驗(yàn)室保存。
1.2方法
1.2.1鴿蛔蟲總DNA的提取取單個(gè)鴿蛔蟲成蟲的一小段于1.5 mL離心管中,剪碎并研磨,然后加入275 μL的SDS DNA裂解液,混勻后放入微量恒溫器中,于55 ℃作用16~18 h,每隔1~2 h振蕩1次。消化完全后,根據(jù)WizardTM DNA Clean-Up System使用說(shuō)明,對(duì)蟲體懸液進(jìn)行提取。
1.2.2引物的選擇與合成參照文獻(xiàn)[4-7]選擇能擴(kuò)增大部分線蟲ITS rDNA基因的BD1和BD2分別作為上游和下游引物,其中BD1序列為5′-GTCGTAACAAGGTTTCCGTA-3′,BD2序列為5′-ATGCTTAAATTCAGCGGGT-3′。上述引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成,預(yù)期擴(kuò)增片段大小約1 000 bp。
1.2.3ITS rDNA的PCR擴(kuò)增向0.2 mL Eppendorf管中依次加入10×Buffer(不含Mg2+)2.5 μL、8.0 mmol/L dNTPs 2.0 μL、25 mmol/L MgCl2 2.0 μL、25 pmol/μL BD1 0.5 μL、25 pmol/μL BD2 0.5 μL,5 U/μL Ex Taq DNA聚合酶0.5 μL、模板DNA 2.0 μL,最后補(bǔ)去離子水使PCR反應(yīng)體系的總體積為25 μL。PCR反應(yīng)條件:94 ℃預(yù)變性5 min;94 ℃、30 s,55 ℃、30 s,72 ℃、1 min,37個(gè)循環(huán);72 ℃延伸10 min。PCR產(chǎn)物用1%的瓊脂糖凝膠電泳分析。
1.2.4ITS rDNA的克隆用UNIQ-10柱式PCR產(chǎn)物純化試劑盒回收目的片段,將其連接到pMD18-T載體上,將重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化感受態(tài)細(xì)胞DH5α,涂布于含氨芐青霉素的LB平板上,于37 ℃培養(yǎng)過夜,挑取陽(yáng)性菌落進(jìn)行菌液PCR初步鑒定。將陽(yáng)性菌液送上海博尚生物技術(shù)有限公司進(jìn)行核苷酸序列測(cè)定。
1.2.5序列分析將所測(cè)定的序列與GenBank中所收錄的相關(guān)序列進(jìn)行比對(duì)。使用DNAstar V5.07的EditSeq和Megalign程序進(jìn)行序列分析,比較其核苷酸序列相似性和遺傳關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)進(jìn)化分析圖。
2結(jié)果
2.1鴿蛔蟲ITS rDNA的PCR擴(kuò)增結(jié)果
將PCR產(chǎn)物于1%瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳,可見大小約1 000 bp的條帶(圖1),與預(yù)期目的片段大小一致。用純化回收試劑盒回收PCR產(chǎn)物并將之克隆到pMD18-T載體上,轉(zhuǎn)化至感受態(tài)細(xì)胞DH5α,取鴿蛔蟲樣品1、2的白色單菌落進(jìn)行菌液PCR鑒定,均得到大小約1 000 bp的條帶。
2.2序列比對(duì)結(jié)果
選取鴿蛔蟲樣品1、2的陽(yáng)性克隆樣品送上海英俊生物技術(shù)有限公司測(cè)序,測(cè)序結(jié)果表明這兩份樣品的ITS rDNA序列大小均為1 045 bp。將獲得的序列進(jìn)行BLAST分析,結(jié)果表明,其5.8 S rDNA序列與雞蛔蟲的5.8 S rDNA序列(GenBank登錄號(hào)為AJ001508)的相似性分別為95.5%和94.3%,證明此ITS rDNA序列為蛔蟲的。然后利用DNAstar V5.07對(duì)2個(gè)樣品的ITS rDNA序列進(jìn)行比對(duì),其同源性為98.7%。
2.3系統(tǒng)進(jìn)化分析結(jié)果
用DNAstar V5.07將測(cè)序所得的鴿蛔蟲的5.8 S rDNA(AC001、AC002)與GenBank收錄的其他蛔蟲的相應(yīng)序列進(jìn)行比較分析,結(jié)果見圖2和圖3。
從圖2和圖3可知,從廣東省佛山市分離的鴿蛔蟲的5.8 S rDNA(AC001、AC002)序列和GenBank中所收錄的澳大利亞鴿蛔蟲、豬蛔蟲、牛新蛔蟲、人蛔蟲、澳大利亞雞蛔蟲、簡(jiǎn)單異尖線蟲、犬弓首蛔蟲、貓弓首蛔蟲和獅弓蛔蟲的5.8 S rDNA序列存在著不同程度的差異。其中,從廣東省佛山市分離的鴿蛔蟲的5.8 S rDNA序列(AC001、AC002)與澳大利亞鴿蛔蟲5.8 S rDNA序列(GenBank登錄號(hào)為AJ001509)處于并列位置,相似性分別為96.8%和95.5%,而與澳大利亞雞蛔蟲5.8 S rDNA序列(GenBank登錄號(hào)為AJ001508)相似性分別為95.5%和94.3%,因此可以說(shuō)AC001、AC002與AJ001509同源性較高,所以可以推斷鴿蛔蟲的5.8 S rDNA序列非常保守,但還是存在著國(guó)家或地區(qū)上的地理差異。
3討論
隨著生物種群的不斷進(jìn)化和發(fā)展,寄生蟲的形態(tài)學(xué)鑒定越來(lái)越顯出它的局限性,尤其對(duì)那些相似種或近緣種來(lái)說(shuō),從形態(tài)上很難進(jìn)行區(qū)分,這時(shí)就需要采用其他方法來(lái)對(duì)寄生蟲進(jìn)行分類和鑒定。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,采用PCR方法對(duì)寄生蟲某段具有種特異性的DNA進(jìn)行序列分析成為寄生蟲分類和鑒定的必要手段。ITS是rDNA中介于18 S和28 S之間的內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū),包括ITS1和ITS2兩段序列,在種內(nèi)具有高度保守性,在不同種間又有不同程度的變異。而在生物進(jìn)化過程中18 S、5.8 S和28 S rDNA具有種內(nèi)高度保守性,在不同種間又有不同程度的變異,是理想的種間鑒定的遺傳標(biāo)記[8-11]。以ITS為遺傳標(biāo)記進(jìn)行PCR擴(kuò)增與序列比較已經(jīng)成功地應(yīng)用于多種寄生蟲的分子水平的鑒定及分類。
因此試驗(yàn)也采用PCR擴(kuò)增鴿蛔蟲ITS rDNA并進(jìn)行序列分析,從而對(duì)鴿蛔蟲的分子鑒定和分子分類進(jìn)行研究。由于NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于鴿蛔蟲的ITS1和ITS2序列暫時(shí)還沒有報(bào)道,因此本試驗(yàn)未對(duì)ITS1和ITS2序列做進(jìn)化分析。而將鴿蛔蟲的5.8 S rDNA(AC001、AC002)序列與AJ001509序列進(jìn)行了比較,結(jié)果表明,澳大利亞鴿體內(nèi)的鴿蛔蟲的5.8 S rDNA序列和廣東省佛山市鴿體內(nèi)鴿蛔蟲的5.8 S rDNA有較高的同源性(分別為96.8%和95.5%),但還是存在著國(guó)家或地區(qū)上的地理差異。該研究為鴿蛔蟲分類、鑒定和遺傳變異的進(jìn)一步研究打下了基礎(chǔ)。
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(責(zé)任編輯田宇曦)
收稿日期:2011-11-21
基金項(xiàng)目:廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(10152800001000007)
作者簡(jiǎn)介:李金平(1984-),女,廣東茂名人,碩士,研究方向?yàn)轭A(yù)防獸醫(yī)學(xué),(電話)15889967014(電子信箱)lijinping2007@126.com;
通訊作者,張浩吉,教授,(電話)13929964869(電子信箱)zhanghaoji@yahoo.com.cn。