急性肝胰腺坏死病副溶血弧菌实时荧光RPA快速检测方法的建立.pdf
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1、63-07ChineseVeterinaryScience网络首发时间:2 0 2 3-0 9-2 82024,54(01):63-69中国兽医科学D0I:10.16656/j.issn.1673-4696.2024.0004中图分类号:S852.613文献标志码:A文章编号:16 7 3-46 9 6(2 0 2 4)0 1-0 0急性肝胰腺坏死病副溶血弧菌实时荧光RPA快速检测方法的建立田飞焱12,孟霞1,裴建明1,黄海莉1,徐节华1,顾泽茂,王淑兵4,吴葵*(1.江西省农业技术推广中心,江西西南昌330 0 46;2.华中农业大学水产学院,湖北武汉430070;3.南昌市疾病预防控制中心
2、,江西南昌330038;4.南昌市新建区动物疫病预防控制中心,江西南昌330100)摘要:为建立一种简单、快速的急性肝胰腺坏死病副溶血弧菌(VpAHPND)检测方法,本研究根据pirB基因保守序列设计了多组引物和exo探针组合,经过筛选优化,建立了VpAHPND实时荧光RPA检测方法。结果显示,该方法在42 恒温反应15min即可快速、特异性地检测出急性肝胰腺坏死病副溶血弧菌(VpAHPND),与其他虾类病原和养殖环境中的致病菌不发生交叉反应,最低菌体细胞检出浓度为3.8 X102CFU/mL,质粒检测限为1.17 X10copies/uL,且具有良好的重复性。利用本研究建立的实时荧光RPA方
3、法与WOAH推荐的实时荧光qPCR方法对50 份人工感染的南美白对虾样品进行检测,二者检测结果一致。结果表明,本研究建立的检测方法操作简单,反应灵敏,仪器依赖性低,结果可靠,适用于实验室和现场对VpAHPND快速检测。关键词:急性肝胰腺坏死病;副溶血弧菌;重组酶聚合酶等温扩增技术;快速检测Establishment of a real-time RPA method for rapid detection of Vibrioparahaemolyticus causing acute hepatopancreas necrosis diseaseTIAN Feiyan-2,MENG Xia,P
4、EI Jianming,HUANG Haili,XU Jiehua,GU Zemao,WANG Shubing,WU Kui3*(1.Jiangxi Provincial Centerfor A gricultural Technical Extension,Nanchang 330046,China;2.College of Fisheries,Huazhong A gricultural University,Wuhan 430070,China;3.Nanchang Center for Disease Control and Prevention,Nanchang330038,Chin
5、a;4.Xinjian Center for Animal Disease Control and Prevention,Nanchang 330100,China)Abstract:To establish a simple and rapid method for the detection of AHPND-causing Vibrio para-haemolyticus(Vpnrp),multiple pairs of primers and exo-probe were designed according to the conserved regionof pirB gene,a
6、real-time recombinase polymerase amplification(RPA)method was developed throughscreening the primers,exo-probes and optimizing experimental conditions.The method can be completedwithin 15 min at 42 C,VpAIPND detected quickly and specifically,and has no cross reaction with othershrimp pathogens and p
7、athogenic bacteria in the breeding environment,the minimum detectable cell con-centration of VpArPND was 3.8 X102 CFU/mL,plasmid detection limit was 1.17 X10 copies/L,and the re-peatability was good.A total of 50 Litopenaeus vannamei samples of artificial infection were tested bythe established RPA
8、method and the test results were consistent with the wOAH recommended real-timeqPCR.These results showed that the real-time RPA method developed in this study was a simple,sensi-tive,low instrument dependence and reliable method which could potentially be applied for the rapid收稿日期:2 0 2 3-0 6-19;修回日
9、期:2 0 2 3-0 9-16基金项目:江西省重点研发计划项目(2 0 2 0 2 BBG73031);江西省农牧渔业科研指导性课题项目【赣农厅办函(2 0 2 1)36 号-序号2 9作者简介:田飞焱(198 2-),男,湖北浠水人,高级水产师,博士生,主要从事水生动物疾病预防控制工作,Tel:0791-88556373,E-mail:c q-h b-t i a n 16 3.c o m。*通讯作者:吴葵(198 5-),男,江西高安人,副主任技师,博士,主要从事人类疾病预防控制工作,E-mail:。64第54卷中国兽医科学detection of VpArPNp in the resea
10、rch laboratory and on site diagnosis.Key words:acute hepatopancreas necrosis disease;Vibrio parahaemolyticus;recombinase polymeraseamplification;rapiddetection*Corresponding author:WU Kui,E-mail:急性肝胰腺坏死病(acute hepatopancreas necrosisdisease,A H PND)是严重危害斑节对虾(Penaeusmonodon)、南美白对虾(Litopenaeus vanname
11、i)和中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)等虾类的水生动物疾病,该病在感染早期时肝胰腺萎缩、发白,之后出现黑色斑点或条纹,空肠空胃,甲壳变软,因绝大部分垂死的虾沉人水底,不易被发现,也被称为“偷死病”。自2 0 0 9年,AHPND已在我国、东南亚地区以及墨西哥、拉丁美洲等地广泛暴发流行,导致虾类死亡率极高。研究证实,该病是由携带有能编码pirA和pirB蛋白的pVA1质粒(7 0 kb)的副溶血弧菌特定毒力株(AHPND-causing Vibrio parahaemo-lyticus,VpAHPND)引起2-3,pirA和pirB毒素蛋白与一种杀虫蛋白Cry相似,具
12、有穿孔活性,当pirA和pirB毒素蛋白分泌到细胞外环境时,会对感染宿主造成损害4-5。其中,pirB毒素主要决定该菌的致病力,pirA毒力相对较弱6 。近年来的研究表明,pVA1质粒可能在不同弧菌间转移,已报道的携带有pVA1质粒的弧菌种类包括副溶血弧菌、哈维氏弧菌(Vibrioharveyi)欧文氏弧菌(Vibrioowensi)和坎贝氏弧菌(Vi b r i o c a mp b e l l i),表明该病呈现了病原的多样性7 。研究开发AHPND的防控技术对虾类健康养殖具有重要意义,建立高效、灵敏的AHPND病原检测方法是有效防控该病的手段之一,目前对副溶血弧菌特定毒力株(VpAHPN
13、D)的检测方法主要包括聚合酶链式反应(polymerasechain reaction,PCR)、套式PCR6、实时荧光quantitativePCR(qPCR)8-9 和环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal ampli-fication,LAMP)101等。重组酶聚合酶等温扩增技术(recombinase polymerase amplification,RPA)虽起步较晚,但其加热条件要求低,反应过程简单,反应时间短,灵敏度高,特异性强,已发展成为替代PCR的检测方法之一1,该方法是通过重组酶同引物结合形成复合体,在DNA双链中寻找靶序列,一旦找到了靶序列,
14、DNA双链打开并启动合成,被替换的单链结构与单链DNA结合蛋白结合,然后重组酶与引物分离,DNA聚合酶与引物结合,使引物得到延伸,循环重复使目标序列呈现指数级扩增,通常RPA在37 42 的温度范围内反应2 0 min左右即可得到可检出的扩增产物12-13。鉴于现有方法对实验设备的依赖性,本研究拟针对副溶血弧菌特定毒力株(VpAHPND)所携带的pVA1质粒的pirB基因设计引物和探针,结合小巧易携带的恒温荧光扩增仪,建立特异、灵敏且适用于养殖现场的实时荧光RPA快速检测方法,并通过感染试验模拟的临床样品进行验证,以期为AHPND的防控提供新的技术支撑。1材料与方法1.1供试菌株与临床样品副溶
15、血弧菌VpAFPND-65毒力株由笔者所在实验室分离、鉴定并保存。副溶血弧菌RIMD2210633株、霍乱弧菌(Vibriocholera,Vc)175株、志贺氏菌(Shigellacastellani,Sc)CM CC5157 2 株、沙门菌(Salmonellaenterica,Se)H9812株由南昌市疾病预防控制中心菌种库提供。白斑综合征病毒(white spot syndromevirus,WSSV)、十足目虹彩病毒(decapod iridescentvirus1,DIV1)、传染性皮下和造血器官坏死病病毒(infectious hypodermal and haematopoie
16、tic necrosisvirus,IHHNV)和虾肝肠胞虫(Enterocytozoon hep-atopenaei,EHP)的阳性组织由笔者所在实验室收集、鉴定并保存。南美白对虾采购自南昌市水产批发市场。1.2主要试剂与仪器TAKARAProbe qPCRMix、T A K A RA 细菌基因组DNA提取试剂盒为宝日医生物技术(北京)有限公司产品。DNeasyBlood&TissueKit为Qiagen公司产品。3%氯化钠碱性蛋白陈水、TCBS琼脂培养基、营养肉汤培养基为北京路桥技术股份有限公司产品。TwistAmpexoKit、T 16-ISO 恒温荧光扩增仪为英国Twista公司产品。
17、Mastercler?Eprealplex4S荧光定量PCR仪为Eppendorf公司产品。1.3重组质粒标准品的构建选用登录号为MH718270.1的PirA/B基因序列(片段长度为196 1bp),委托生工生物工程(上海)股份有限公司构建并合成重组质粒标准品pUC57-PirA/B,按DNA拷贝数计算公式,得出试验所用质粒标准品拷贝数为1.17 10 1copies/L,将构建的质粒标准品做10 倍梯度稀释,一2 0 保存备用1.4样品DNA的提取分别将1.1项中各菌株用接种针挑取少量菌接65田飞焱等:性肝胰腺坏死病副溶血弧菌实时荧光RPA快速检测方法的建立第1期种于3%氯化钠碱性蛋白陈水
18、或营养肉汤中,36 摇床过夜培养后各取1mL菌液,使用TAKARA细菌基因组DNA提取试剂盒,按说明书方法提取细菌基因组DNA,定容体积为10 0 L,一2 0 保存备用。同时将VpAHPND-65毒力株的过夜培养菌液按10倍梯度稀释,各取10 0 L稀释菌液涂布于TCBS平板,36 培养2 4h后进行菌落计数,经计算,过夜培养后的VpAHPND-65菌液的菌体细胞浓度为3.8 10 8CFU/mL。W SSV、IH H NV、D IV1、EH P等DNA是通过使用QiagenDNeasyBlood&TissueKit从相应阳性组织中提取获得1.5引物探针设计对GenBank中登录的PirB基
19、因序列进行分析比对,依据RPA引物、exo探针的设计原则,设计了3组引物及其exo探针(表1),委托生工生物工程(上海)股份有限公司合成。以浓度为1.17 10 4copies/L的pUC57-PirA/B质粒标准品为模板,使用便携式T16-ISO恒温扩增仪进行扩增,收集FAM荧光,筛选最佳引物和exo探针组合。表1RPA引物及eXO探针序列Table 1Sequence of RPA primers and exo probes组别引物名称引物序列(5 3)GroupsPrimernamePrimersequencesPirB-RPA-F1ATGAAGTGATGGGTGCTCGTAGTTGG
20、TGTA1组Group1PirB-RPA-R1CGCCGTTTAACTCAATAGATTGGTAATGCTCPirB-RPA-P1ACTATATTGCTACAGGTACGGAAGATGAAA FAM-dTATHFCBHQ1-dTCAACCATTAAAACCA-PPirB-RPA-F2TGATGAAGTGATGGGTGCTCGTAGTTGGTG2组Group2PirB-RPA-R2CGCCGTTTAACTCAATAGATTGGTAATGCTCPirB-RPA-P2TAAAAATTGAATCATGGAACAGTATTGAAAFAM-dTATHFABHQ1-dTTATTACAATCGCGTA-PPi
21、rB-RPA-F3ATGAAGTGATGGGTGCTCGTAGTTGGTGTA3组Group3PirB-RPA-R3GTAAGCGCCGTTTAACTCAATAGATTGGTAPirB-RPA-P3TCACAGTAATTTAATTTCATATTCACCTGCFAM-dTTHFBH Q 1-d T T G G T T T T CCT A G T G G-P1.6反应条件的优化将1.5项筛选的引物和exo探针浓度分别稀释成2 0 mol/L、10 mol/L和5mol/L,依照 TwistAmpexoKit说明书中各试剂配比配制50 L反应体系,筛选最佳引物、exo探针浓度。引物、exo探针浓度确
22、定后,使用不同浓度的质粒标准品为模板,在不同温度条件下(37、39、40、42)扩增2 0 min后,以确定最佳反应温度。以最佳的引物和exo探针浓度、反应温度进行后续试验1.7特异性试验以1.4项提取的VpAHPND-65毒力株、副溶血弧菌RIMD2210633株、霍乱弧菌Vc-175株、志贺氏菌CMCC51572株、沙门菌H9812株及WSSV、IH H NV、DIV1、EH P的DNA为模板,以健康虾类组织DNA为阴性对照、ddH,O为空白对照,应用优化的VpAND实时荧光RPA方法进行检测,验证该方法是否与上述病原微生物存在交叉反应1.8敏感性试验1.8.1质粒检测限分析选取1.3项中
23、浓度为1.17 10 6copies/L1.17 10 c o p i e s/L 的 pUC57-PirA/B质粒标准品作为模板,同时使用建立的VpAHPND实时荧光RPA方法和世界动物卫生组织(WOAH)推荐的实时荧光qPCR方法8 进行比对试验,重复3次,测定本方法所能检测的最低质粒拷贝数1.8.22基因组灵敏度分析将1.4项提取的VpAHFND-65毒力株DNA原液进行10 倍梯度稀释,以DNA原液及稀释液作为模板,ddH,O为阴性对照,同时使用建立的VpAHPND实时荧光RPA方法及WOAH推荐的实时荧光qPCR8对该梯度稀释液进行检测,重复3次,测定其所能检测的最低菌体细胞浓度1.
24、9重复性试验以 1.17 10 copies/L、1.17 X10 4 c o p i e s/L这2 个浓度的pUC57-PirA/B质粒标准品进行重复性验证,每组设置3个组内重复1.10模拟感染样品的检测模拟感染试验前对购自南昌市水产批发市场的一批南美白对虾随机抽取2 5尾,取其肝胰腺组织按前述方法进行核酸抽提和qPCR检测,确定试验样本为VpAHFND阴性样本。然后以菌体细胞浓度为1.1710CFU/mL的VpAHPND-65株菌悬液对剩余的50 尾虾进行浸泡感染,浸泡感染1h后转人玻璃水缸中养殖。发现有活动异常或濒临死亡的虾,按无菌操作的方法取肝胰腺组织,加人1:1(W/V)的无菌生理
25、盐水研磨匀浆后提取总DNA。用建立的66第54卷中国兽医科学VpAHPND实时荧光RPA检测方法和WOAH推荐的实时荧光qPCR方法8 进行平行检测,并对检测结果进行比较。2结果2.1引物的筛选以浓度为1.17 X104copies/L的pUC57-PirA/B质粒标准品为模板,用设计的3组引物和exo探针组合进行RPA扩增,结果显示,3组引物和探针组合均有一定强度的荧光信号产生,在起始扩增时,Group2、3的荧光强度值较低;其中,Group2起峰时间最早,15min内荧光强度即达到了最大值,荧光强度增值最大,等温扩增效率最高(图1)。故选择Group2组合用于后续试验。4.50040003
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