云南农业大学学报Journal of Yunnan Agricultural University,2015,30(4):535—540 http://xb.ynau.edu.cn E—mail:xb@ynau.edu.cn ISSN 1004—390X;CODEN YNDXAX DOI:10.16211/j.issn.1004-390X(n).2015.04.008 马铃薯病毒PVY,PVS和PLRV 多重RT-PCR检测水 黄 丹 ,余 琨 ,陈建斌 ,蔡 红 ,朱有勇 (1.云南农业大学植物病理重点实验室,云南昆明650201; 2.云南省建水县农业技术推广所,云南建水654399) 摘要:病毒是马铃薯生产过程中危害较大的一类病原,为快速检测出云南省马铃薯主要病毒种类,依据病毒 外壳蛋白基因序列设计合成了马铃薯Y病毒(PVY)、马铃薯S病毒(PVS)、马铃薯卷叶病毒(PLRV)的特 异性引物,从退火温度、最低检测浓度、热反应循环条件、病毒间的模板及引物问的最佳组合浓度进行优化, 建立了三重RT—PCR反应体系。结果表明:该优化体系可同步扩增出上述3种病毒,分别得到480 bp(PVY)、 187 bp(PVS)、336 bp(PLRV)大小的扩增片段。优化的三重RT—PCR反应体系可快速、灵敏、简便的检测 到单一或复合侵染的马铃薯病毒,有利于马铃薯病毒病的早期检测和防治,将为云南省马铃薯种苗脱毒、继 代、田间植株的高产栽培等有重要实践作用。 关键词:马铃薯;病毒;多重RT—PCR检测 中图分类号:S 435.32 文献标志码:A 文章编号:1004—390X(2015)04—0535—06 Detection of PVY.PVS and PLRV by Multiplex RT—PCR HUANG Dan ,YU Kun ,CHEN Jianbin ,CAI Hong ,ZHU Youyong (1.Key Laboratory for Plant Pathology of Yunnan Province,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China; 2.Institute of Agricultural Technology Extension of Yunnan Province,Jianshui County,Jianshui 654399,China) Abstract:Virus is the one of the plant pathogen which is harmful to the potatoes production.In order to rapid detect the main potatoes virus species of Yunnan Province,the PCR primers for potato virus Y (P、,Y),potato vius S(PVS),and potrato leaf roll virus(PIBV)were designed and synthesized based on their coat protein gene sequences.Then the optimal system of tiple RT-PCR detection system was estab— rlished from annealing temperature,minimum detectable concentration,thermal cycling condition and best combination concentration of virus template with primers.The result showed that this optimized multiplex RT-PCR could amplify three viruses simultaneously,and the fragments were 480 bp(PVY),187 bp(PVS) and 336 bp(PLRV),respectively.This optiized mulmtiplex RT-PCR reaction system was proved to be rap— id,sensitive and simple to detect single or compound infection of the above potato virus and to early detec— tion and control of potato vius diseases.This result willr have an important practical effect on potato seed- lings detoxification,trans—generational and high yield cultivation in the field in Yunnan Province. Keywords:potato;virus;multiplex RT-PCR detection 收稿日期:2014—08—20 修回日期:2014—09—16 网络出版时间:2015—07—16 17:31 基金项目:云南省农业产业化专项项目(云财农[2013]364号)。 作者简介:黄丹(1987一),女,四川I内江人,在读研究生,主要从事植物病毒病害研究。 E-mail:1045760240@qq.COB 通信作者Corresponding author:蔡红(1972一),女,云南宣威人,博士,教授,主要从事植物病毒及类似病害研 究。E-mail:caihongO623@126.com 网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/53.1044.S.20150716.1731.008.html 536 云南农业大学学报 第3O卷 马铃薯病毒病是马铃薯非常重要的一类病 害,病毒的侵染可引起马铃薯种质退化,导致 产量急剧下降 』。我国各马铃薯主产区均有马 铃薯病毒病发生 J。主要的马铃薯病毒种类有 马铃薯x病毒(Potato virus X,PVX)、马铃薯 卷叶病毒(Potato leaf roll virus,PLRV)、马铃薯 Y病毒(Potato virus Y,PVY)、马铃薯A病毒 (Potato virus A,PVA)和马铃薯S病毒(Potato virus S,PVS) -4]。其中PVY和PLRV病毒对 马铃薯生产的影响最大,其次是PVX和PVA, PVS影响较小 』。由于低纬度高海拔组合形成 的地理气候影响,云南马铃薯病毒病的发生较 严重。通过检测云南省各地的马铃薯种薯种苗 样品,发现在云南省主要存在PVX,PVS,PVY 及PLRV,且这几种病毒往往复合侵染。在国内 外已有单重RT.PCR检测PVY,PVS,PLRV, PVX等应用 。 ,但单重RT—PCR费时费力, 不能满足快速检测田间大批量脱毒种薯种苗的 需求,且用于马铃薯病毒检测的血清制剂费用 较高¨卜 ,因此,迫切需要经济且方便的多重 RT—PCR检测方法。在RT—PCR中使用一对以上 的引物就称之为多重RT.PCR,它能够同时扩增 出目的DNA中的几个片段,既省时省力又可降 低成本¨ 。本研究针对云南省主要的马铃薯病 毒种类,设计了PVY,PVS,PLRV这3种病毒 的特异性引物,从退火温度、最低检测浓度、 热反应循环条件、病毒间的模板及引物间的最 佳组合浓度4个方面优化反应条件。并利用优 化的三重RT.PCR反应体系,对云南省马铃薯产 区的部分样品进行检测。 1材料与方法 1.1试验材料 从云南农业大学云南省马铃薯病害研究室及 云南省玉龙、剑川、会泽、寻甸、鹤庆等县采集 的组培苗或叶片共20个样品(表1)。 1.2病毒RNA的提取和cDNA的合成 采用北京TIANGEN生化科技有限公司的 RNAprep Plant Kit试剂盒提取带毒马铃薯植株的 总RNA,并对病毒RNA质量进行检测,作为待 测的病毒RNA;采用TaKaRa公司的PrimeScript II 1 Strand cDNA Synthesis Kit试剂盒完成第一链 的合成,引物序列为试剂盒自带的Oligo Primer。 表1用于本研究的供试样品 Tab.1 The samples used in this study 1.3 PCR反应 根据PVY,PVS以及PLRV的基因组编码外 壳蛋白(CP)的RNA保守序列设计特异性引物 (表2)。 1.3.1单重RT-PCR反应 单重RT—PCR反应体系(总体系25 L)为: 2×Power Taq PCR Master Mix(BioTeke)12.5 IxL, 10 ̄mol/L的上游、下游引物各1 L,1 L cDNA (质量浓度大于100 ng/ L)作为模板,双蒸水补 足25 IJ,L。PCR反应条件:94℃预变性2 min, 94℃变性30 S,退火温度从51℃到62℃设12个 温度梯度30 S,72℃延伸1 min,循环次数设置为 30个循环、35个循环、4O个循环、45个循环。 72℃延伸10 min;取3 IxL扩增产物在2%的琼脂 糖凝胶中电泳检测。 第4期 黄丹,等:马铃薯病毒PVY,PVS和PLRV多重RT—PCR检测 537 1.3.2灵敏度检测 马铃薯病毒单重RT.PCR反应灵敏度检测在 体系其他组份种类和含量不变的情况下,先将3 种马铃薯病毒的RNA进行单重反转录,反应得到 的3种病毒的cDNA运用核酸蛋白分析仪(Ultro- spee 2 100 pro)、采用分光光度法测定其含量,然 后通过加eDNA或ddH 0进行调节,把每种病毒 的eDNA质量浓度调整为400,300,200,100, 50,25 ns/ 共6个梯度,再进行单重PCR反 应,得到这3种病毒的最低检测质量浓度。 1.3.3多重RT—PCR反应 三重RT—PCR的组合采用PVS,PVY和PL- RV。由于引物与模板间的竞争对多重RT—PCR反 应体系的影响非常明显,且不同引物间的竞争性 大小也是不同的,所以本试验的引物与模板间的 优化采用以下质量浓度组合方式:取100 ns/ 的3种病毒合成的eDNA作为反应的模板,模板 设置为1,1.3,1.5 等3种情况,分别与以下 几种引物量进行组合(表3)。 表3用于三重RT-PCR反应的 3种马铃薯病毒引物组合方式 Tab.3 Primer combinations fortriple RT—PCR reaction of 3 kinds of potato virus 引物用量/IxL amount of primers 序号 No. PvY引物 PVS引物 PLRV引物 PVY primer PVS primer PLRV primer 优化后的最佳的三重RT-PCR反应体系(总 体系25 )为:取100 as/ 的3种病毒合成的 cDNA各1.3 作为反应模板,对单个样品采用 300 ns/txL的cDNA 3.9 L作为反应模板,2× Power Taq PCR Master Mix(BioTeke)12.5 L, 10 ̄mol/L的3种病毒的上、下游引物各为PVS为 0.8 L,PVY为1 L,PLRV为1.2 L,双蒸水 补足25 L。PCR反应条件:94 预变性2 min, 94℃变性30 S,58 oC退火30 S,72 oC延伸1 min, 设置35个循环,最后72℃延伸10 min;PCR反 应结束后,取出扩增产物3 进行琼脂糖凝胶电 泳检测。 2结果与分析 2.1 RNA质量 采用1%琼脂糖凝胶电泳鉴定总RNA抽提样 品的完整性。所提取的总RNA经分光光度计检 测,总RNA OD:60/OD280在1.8—2.0,说明提取 RNA的纯度较高。 2.2 PCR检测结果 2.2.1单重PCR检测结果 以提取的RNA反转录产物作为模板进行单重 PCR反应。经2%的琼脂糖凝胶电泳检测PCR产 物。由图1及基因序列比对结果可看出,所设计 的PVY,PVS和PLRV的引物具有很好的特异性 和可重复性,在退火温度为58℃,循环次数为 35个循环进行单重PCR后得到各病毒基因的PCR 扩增产物条带均清晰,明亮,无杂带。其扩增产 物经测序后进行序列比对,同源性均在98%以 上。因此,该反应条件可用于马铃薯病毒病进行 单重RT.PCR检测和进行后续多重RT—PCR体系 的建立、优化。 云南农业大学学报 第30卷 [M].北京:中国三峡出版社,2006:12—32. 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