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豬細(xì)環(huán)病毒k2型SYBR GreenⅠ實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法的建立

2016-12-02 05:14陳如敬黃秋宇修金生吳學(xué)敏車勇良周倫江
關(guān)鍵詞:豬群定量特異性

陳如敬,黃秋宇,修金生,吳學(xué)敏,嚴(yán) 山,車勇良,周倫江

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所 福建省畜禽疫病防治工程技術(shù)研究中心,福州 350013;2. 福建省龍巖市農(nóng)業(yè)學(xué)校,龍巖 364000;3. 福建農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院,福州 350002)

·研究論文·

豬細(xì)環(huán)病毒k2型SYBR GreenⅠ實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法的建立

陳如敬1,黃秋宇2,修金生3,吳學(xué)敏1,嚴(yán) 山1,車勇良1,周倫江1

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所 福建省畜禽疫病防治工程技術(shù)研究中心,福州 350013;2. 福建省龍巖市農(nóng)業(yè)學(xué)校,龍巖 364000;3. 福建農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院,福州 350002)

為建立檢測豬細(xì)環(huán)病毒k2型(Porcine Torque teno sus virus k2,PTTSuVk2)SYBR GreenⅠ實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法,本研究根據(jù)PTTSuVk2 ORF2基因序列特征設(shè)計(jì)引物,建立基于SYBR GreenⅠ檢測PTTSuVk2的實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法,該方法在PTTSuVk2 ORF2基因含量為1.92×102~ 1.92×107copies/μL反應(yīng)范圍內(nèi)有很好的線性關(guān)系。擴(kuò)增產(chǎn)物溶解曲線分析僅出現(xiàn)單一特異峰,無引物二聚體,Tm值為(83.83±0.08)℃,對(duì)豬圓環(huán)病毒(Porcine circovirus type 1 and type 2,PCV1和PCV2)、豬細(xì)小病毒(Porcine parvovirus,PPV)、豬博卡病毒5型(Porcine bovavirus type 5,PboV5)、豬細(xì)環(huán)病毒1a型(PTTSuV 1a)和1b型(PTTSuV 1b)核酸均無陽性信號(hào)擴(kuò)增,可重復(fù)性好,組內(nèi)變異系數(shù)為0.39%~1.69%,組間變異系數(shù)0.69%~2.19%。本方法的建立可用于定量分析PTTSuVk2感染噬性組織器官和感染程度,為PTTSuVk2的流行病學(xué)研究及臨床診斷等提供了一種可靠的方法。

豬細(xì)環(huán)病毒k2型;ORF2基因;SYBR GreenⅠ;實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法

細(xì)環(huán)病毒科(Anelloviridae)目前有11個(gè)屬(Genera)[1]。豬細(xì)環(huán)病毒k2型(Porcine torque teno sus virus k2,PTTSuVk2)屬于細(xì)環(huán)病毒科、Kappa細(xì)環(huán)病毒屬,該屬目前只有一個(gè)代表種,為豬細(xì)環(huán)病毒2p株(GenBank登錄號(hào):AY823991)[2,3]。豬細(xì)環(huán)病毒基因組與豬細(xì)環(huán)病毒1a型(PTTSuV 1a)和1b型(PTTSuV 1b)組成類似,均為無囊膜的單股環(huán)狀DNA病毒,病毒全基因組大小約2.8~3.0 kb,由5'端非翻譯區(qū)(untranslated region,UTR)、3'端非翻譯區(qū)(UTR)和兩個(gè)主要開發(fā)閱讀框(open reading frame,ORF)ORF1和ORF2組成,其ORF3由ORF2和ORF1剪切形成[4-8]。ORF2長度為68個(gè)氨基酸,推測編碼的蛋白具有酪氨酸磷酸酶的特征,但具體生物學(xué)功能還未明確。本研究根據(jù)豬細(xì)環(huán)病毒k2型ORF2基因片段特征設(shè)計(jì)引物,建立檢測豬細(xì)環(huán)病毒k2型SYBR GreenⅠ實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法。

1 材料與方法

1.1 毒株 豬圓環(huán)病毒和豬細(xì)小病毒由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所豬病研究室(以下簡稱本研究室)分離鑒定保存;豬細(xì)環(huán)病毒病毒1a型和1b型、豬博卡病毒5型和豬細(xì)環(huán)病毒k2型核酸由本研究室鑒定并保存。

1.2 主要試劑 EasyPure Blood Genomic DNA Kit、TransStart Top Green qPCR SuperMix、2×TransTaq-T PCR SuperMix、Agarose、GelStain、Trans5αChemically Competent Cell購自北京全式金生物技術(shù)有限公司;pMD18-T載體、DNA Marker購自寶生物工程(大連)有限公司;Plasmid Mini Kit I和Gel Extraction Kit購自O(shè)mega Bio-Tek公司中國總代理廣州飛揚(yáng)生物工程有限公司;熒光定量PCR管購自康寧生命科學(xué)(吳江)有限公司。

1.3 豬細(xì)環(huán)病毒k2型ORF2基因的克隆

1.3.1 ORF2全長基因引物設(shè)計(jì) 根據(jù)本研究室前期分子流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果,檢測到1份豬血清DNA中有豬細(xì)環(huán)病毒k2型陽性。根據(jù)豬細(xì)環(huán)病毒k2型 ORF2全長基因特征設(shè)計(jì)特異性引物。ORF2F:5'-AGTTACTGAGAGCGGAGTCAA -3';ORF2R:5'-AACCAGTGTCCGTAGCTCAA -3',目的片段大小約為373 bp,引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。

1.3.2 ORF2全長基因的克隆 以鑒定的豬細(xì)環(huán)病毒k2型DNA為模板,對(duì)豬細(xì)環(huán)病毒k2型ORF2全長基因進(jìn)行PCR擴(kuò)增。擴(kuò)增體系(50 μL):2×TransTaq-T PCR SuperMix 25 μL、上下游引物(20μm/mL)各1 μL、DNA模板1μL,補(bǔ)充滅菌去離子水至終濃度50 μL。反應(yīng)條件:95℃ 預(yù)變性 5 min后進(jìn)入循環(huán),循環(huán)參數(shù)為94℃變性30 s、54℃退火30 s、72℃延伸30 s,35個(gè)循環(huán)后,72℃延伸10 min。取PCR產(chǎn)物5 μL,在1.0 %瓊脂糖凝膠上電泳。將PCR產(chǎn)物經(jīng)膠回收試劑盒切膠回收后與pMD18-T載體連接,轉(zhuǎn)化DH5α感受態(tài)細(xì)胞,隨機(jī)選擇8個(gè)克隆用質(zhì)粒提取質(zhì)粒,用PCR方法鑒定重組質(zhì)粒,隨機(jī)選擇3份陽性重組質(zhì)粒送由生工生物工程(上海)股份有限公司進(jìn)行序列測定。測序結(jié)果經(jīng)BLAST分析表明該陽性重組質(zhì)粒符合預(yù)期,即隨機(jī)選擇1份陽性質(zhì)粒作為實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法的陽性標(biāo)準(zhǔn)品(T-ORF2)。

1.4 豬細(xì)環(huán)病毒k2型SYBR GreenⅠ 實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法的建立

1.4.1 引物設(shè)計(jì)及合成 根據(jù)1.3克隆測序結(jié)果結(jié)合GenBank登錄的豬細(xì)環(huán)病毒k2型ORF2全長基因特征,設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)熒光定量PCR的特異性引物,利用BLAST進(jìn)行檢索,初步驗(yàn)證其特異性。ORF2-SYF:5'- GATTATTCTGCGGCTGTAAAG -3';ORF2-SYR:5'- CATCTTCGTGTCGGTCTC -3',預(yù)計(jì)擴(kuò)增片段長度為93 bp,引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。

1.4.2 反應(yīng)條件的優(yōu)化 采用TransStart Top Green qPCR SuperMix推薦的20 μL反應(yīng)體系,以出現(xiàn)最高的熒光值(△Rn)、最小的Ct值以及在溶解曲線分析中不出現(xiàn)非特異性峰為指標(biāo),對(duì)退火溫度(54℃~64℃)進(jìn)行優(yōu)化。

1.4.3標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立 用紫外分光光度計(jì)測定陽性標(biāo)準(zhǔn)品T-ORF2含量,利用微量核酸測定儀測定質(zhì)粒濃度,計(jì)算DNA拷貝數(shù),隨后將標(biāo)準(zhǔn)陽性樣本進(jìn)行連續(xù)10倍系列稀釋(10-2~10-7),以1.4.2優(yōu)化的條件進(jìn)行擴(kuò)增,以拷貝數(shù)為橫坐標(biāo),以Ct值為縱坐標(biāo)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4.4 特異性檢測 用1.4.2優(yōu)化的條件分別對(duì)豬圓環(huán)病毒(Porcine circovirus 1,PCV1)和(Porcine circovirus 2,PCV2)、豬細(xì)小病毒(Porcine parvovirus,PPV)、豬細(xì)環(huán)病毒病毒1a型(Porcine torque tenovirus 1,PTTSuV1)和1b型(Porcine torque tenovirus 2,PTTSuV2)和豬博卡病毒5型(Porcine bocavirus,PBoV5)進(jìn)行檢測,評(píng)價(jià)其特異性。

圖1 實(shí)時(shí)熒光定量PCR擴(kuò)增動(dòng)力曲線Fig. 1 The dynamic curve for real time PCR

1.4.5 變異系數(shù)測定 對(duì)同一陽性標(biāo)準(zhǔn)品設(shè)3個(gè)重復(fù)管,用優(yōu)化的實(shí)時(shí)熒光定量PCR條件進(jìn)行對(duì)陽性標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行檢測,評(píng)價(jià)其重復(fù)性,計(jì)算組內(nèi)變異系數(shù);將該標(biāo)準(zhǔn)陽性樣本置于-20℃冰箱保存,分別于第2周、第4周和第6周后重檢,評(píng)價(jià)其再現(xiàn)性,計(jì)算其組間變異系數(shù)。

1.5 建立的實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法的初步應(yīng)用 將建立的實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法,對(duì)臨床送檢15份經(jīng)臨床診斷患豬斷奶后多系統(tǒng)衰弱綜合癥(postweaning multisystemic wasting syndrome,PMWS)仔豬血液,利用EasyPure Blood Genomic DNA Kit提取其DNA后進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量檢測,并和常規(guī)PCR方法進(jìn)行比較。

2 結(jié)果

2.1 優(yōu)化的實(shí)時(shí)熒光定量PCR條件 優(yōu)化出的20 μL最佳反應(yīng)體系:TransStart Top Green qPCR SuperMix 10 μL、上下游引物(10 μmol/mL)各0.2 μL、模板2 μL、補(bǔ)充滅菌去離子水至20 μL。最佳反應(yīng)條件:95℃預(yù)變性2 min后進(jìn)入循環(huán),95℃變性15 s、58℃延伸10 s、72℃退火15 s,共40個(gè)循環(huán);循環(huán)結(jié)束后,制作溶解曲線。

2.2 實(shí)時(shí)熒光定量PCR標(biāo)準(zhǔn)曲線 陽性標(biāo)準(zhǔn)品的擴(kuò)增曲線(圖1)和標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖2)顯示,實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)豬細(xì)環(huán)病毒K2型為19.2 copies/μL反應(yīng),并且在1.92×102~1.92×107copies/μL反應(yīng)范圍內(nèi)有很好的線性關(guān)系。所建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率為-3.459,Y軸截距31.86。相關(guān)系數(shù)為0.999,擴(kuò)增效率(R2)為99.8%。

2.3 實(shí)時(shí)熒光定量PCR溶解曲線分析 從溶解曲線分析可見,在Tm=(83.83±0.08)℃出現(xiàn)單一的特異性峰,無引物二聚體及非特異性產(chǎn)物(圖3)。

2.4 實(shí)時(shí)熒光定量PCR特異性 實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)陽性標(biāo)準(zhǔn)品的擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)溶解曲線分析只有1個(gè)特異性峰,而豬圓環(huán)病毒(PCV1和PCV2)、豬細(xì)小病毒(PPV)、豬細(xì)環(huán)病毒1a型和1b、豬博卡病毒5型(PBoV5)基因組DNA均未檢測到陽性熒光信號(hào)(圖4),PCR產(chǎn)物經(jīng)常規(guī)電泳也未見條帶。

圖2 實(shí)時(shí)熒光定量PCR標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig. 2 The standard curve for real time PCR

圖3 實(shí)時(shí)熒光定量PCR溶解曲線的建立Fig. 3 The melting curve for real time PCR

圖4 實(shí)時(shí)熒光定量PCR特異性檢測結(jié)果Fig. 4 The specifi city test of real time PCR

2.5 實(shí)時(shí)熒光定量PCR重復(fù)性與再現(xiàn)性 實(shí)時(shí)熒光定量PCR 檢測標(biāo)準(zhǔn)陽性樣品的組內(nèi)變異系數(shù)為0.39%~1.69%,組間變異系數(shù)0.69%~2.19%,見表1。

2.6 實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)臨床樣品的檢測 對(duì)臨床送檢15份經(jīng)臨床診斷患豬斷奶后多系統(tǒng)衰弱綜合癥(postweaning multisystemic wasting syndrome,PMWS)仔豬血液,利用EasyPure Blood Genomic DNA Kit提取其DNA后進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量檢測,并和常規(guī)PCR方法進(jìn)行比較。結(jié)果可見,有2份樣品檢測陽性,常規(guī)PCR方法檢測也僅有2份陽性,符合率為100%。

表1 實(shí)時(shí)熒光定量PCR組內(nèi)和組間統(tǒng)計(jì)Table 1 The intra group and inter group statistics for real time PCR

3 討論

病毒的分離鑒定是研究新發(fā)傳染疫病的重要研究手段。目前尚無豬細(xì)環(huán)病毒病毒1a型和1b型以及豬細(xì)環(huán)病毒K2型成功培養(yǎng)的研究報(bào)道,這極大限制了對(duì)豬細(xì)環(huán)病毒的深入研究。關(guān)于豬群細(xì)環(huán)病毒感染的研究主要集中在分子流行病學(xué)調(diào)查和基因組結(jié)構(gòu)分析研究方面。豬群中的細(xì)環(huán)病毒可以經(jīng)過糞—口傳播、精液垂直傳播、疫苗傳播等[9-12]。此外,豬群細(xì)環(huán)病毒也和其他病毒混合感染[13-17]。

豬細(xì)環(huán)病毒k2型(PTTSuVk2)是ICTV根據(jù)豬群感染細(xì)環(huán)病毒的特征,并對(duì)其ORF1基因核苷酸序列進(jìn)行分析后,建議設(shè)立的一個(gè)新的屬:Kappa細(xì)環(huán)病毒屬[18]。目前,GenBank中關(guān)于豬群感染細(xì)環(huán)病毒的序列信息還比較雜亂無章,很多學(xué)者在上傳相關(guān)研究序列至GenBank時(shí)并未對(duì)豬細(xì)環(huán)病毒病毒1a型和1b型(PTTSuV1和PTTSuV2)感染還是豬細(xì)環(huán)病毒k2型(PTTSuVk2)感染加以明確,有不少上傳序列并未獲得完整的ORF-1序列,繪制遺傳進(jìn)化時(shí)可能導(dǎo)致錯(cuò)誤,對(duì)該病的研究造成極大困擾。

目前,檢測豬群感染細(xì)環(huán)病毒的手段較多,主要有PCR(多重PCR)、實(shí)時(shí)熒光定量PCR(SYBR GreenⅠ和TaqMan探針)、LAMP和DHPLC等[19,20],但由于不同豬群感染細(xì)環(huán)病毒類型之間核苷酸差異較大,有部分文章發(fā)表時(shí)ICTV還未對(duì)豬群感染細(xì)環(huán)病毒類型進(jìn)行正確劃分,建議還是在先分型的基礎(chǔ)上再建立相應(yīng)的檢測方法,以免造成檢測結(jié)果的假陰性。本研究建立了針對(duì)豬細(xì)環(huán)病毒k2型ORF2基因基于SYBR GreenⅠ實(shí)時(shí)熒光定量PCR 方法,該方法線性關(guān)系好、擴(kuò)增效率高;組內(nèi)和組間的變異系數(shù)?。ǚ謩e為0.39%~1.69%、0.69%~2.19%);準(zhǔn)確性高,在1.92×102~1.92×107拷貝/反應(yīng)范圍主要內(nèi)有很好的線性關(guān)系;特異性強(qiáng),對(duì)其他常見豬群DNA病毒病檢測結(jié)果均為陰性,可用于豬群PTTSuVk2的流行病學(xué)監(jiān)測和感染器官的定量分析,為豬細(xì)環(huán)病毒k2型的流行病學(xué)研究及臨床診斷等提供了一種可靠的方法。

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DEVELOPMENT OF A SYBR GREENⅠ QUANTITATIVE REAL-TIME PCR METHOD FOR PORCINE TORQUE TENO SUS VIRUS K2

CHEN Ru-jing1, HUANG Qiu-yu2, XIU Jin-sheng3, WU Xue-min1, YAN Shan1, CHE Yong-liang1; ZHOU Lun-jiang1
(1. Fujian Animal Disease Control Technology Development Center, Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013, China; 2. Fujian Longyan Agricultural School, Longyan 364000, China; 3. College of Animal Sciences, Fujian Agricultural and Forestry University, Fuzhou 350002, China)

In order to rapidly and quantitatively detect Porcine Torque teno sus virus k2 (PTTSuVk2) , a SYBR GreenⅠ-based quantitative real time PCR assay was developed using specifi cally paired primers targeting to the ORF2 gene of PTTSuVk2. The PCR assay was linear in the range of 1.92×102~1.92×107copies per microliter. A series of experiments were carried out to assess the sensitivity, specifi city and reproducibility of the method, followed by the intra-assay and inter-assay CVs for CT values obtained with the standard plasmids. The melting curve analysis using SYBR GreenⅠ dye showed one specifi c peak with a melting temperature (Tm) at (83.83±0.08) ℃ without primer-dimers peak. The intra-assay CVs were equal or less than 1.69 % and the inter-assay CVs were equal or less than 2.19 %. No cross-reaction occurred with nucleic acids extracted from Porcine circovirus (type 1 and type 2), Porcine parvovirus,Porcine bovavirus type 5 and Porcine torque teno virus 1a and 1b. The results demonstrated that the assay was specifi c and reproducible, suggesting the quantitative PCR might be used for rapid laboratory diagnosis and epidemiological investigation for PTTSuVk2.

Porcine Torque teno sus virus k2; ORF2 gene; SYBR Green I; real time PCR

S852.659.2

A

1674-6422(2016)05-0010-06

2016-01-21

福建省屬公益類科研專項(xiàng)(2014R1023-13、2015R1023-10)

陳如敬,男,碩士,主要從事動(dòng)物傳染病研究

周倫江,E-mail:lunjiang@163.com

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