櫻桃小果病毒1 RT-LAMP檢測方法的建立與應用

劉云岫，尚勤旺，韓紫碩，徐曉厚，王德亞*

(1.棗莊學院生命科學學院/棗莊市櫻桃病毒病快速診斷與綠色防控技術創新中心，山東棗莊 277160；2.山東省龍口市現代果樹技術研究所，山東龍口 265718)

病毒病是櫻桃的一種重要病害，其危害嚴重性和持久性在生產中逐年顯現，已成為影響櫻桃產業健康發展的關鍵因素之一[1-3]。櫻桃小果病毒1(Little cherry virus 1, LChV-1)在中國大部分櫻桃產區均有分布，侵染可引起果實變小、晚熟等，嚴重影響了產量與質量[4, 5]。LChV-1為長線形病毒科(Closteroviridae)隱癥病毒屬(Velarivirus)，2004年波蘭首次報道發現 LChV-1，該病毒主要通過昆蟲介體等途徑傳播[6-8]。LChV-1基因組是一條(+)ssRNA，大小約17 000 nt。LChV-1的檢測方法主要有RT-PCR、Q-PCR和免疫電鏡法。其中PCR檢測技術具有靈敏度高、特異性強等優點，但存在儀器昂貴，操作技術難度大等問題，難以在生產實際中推廣應用。環介導等溫核酸擴增(Loop-mediated isothermal amplification，LAMP)技術是采用4條特異引物和DNA鏈置換聚合酶(Bst DNA polymerase)在恒溫條件下建立的一種分子檢測技術，已廣泛應用于病毒病害的分子檢測。筆者針對LChV-1建立特異、快速的檢測方法，為櫻桃小果病的田間快速檢測應用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料、載體和菌種

健康的以及感染了LChV-1的甜櫻桃葉片樣品均保存于棗莊學院病毒基因工程泰山學者工作站(圖1)。大腸桿菌DH5α菌株購自索萊寶公司，pMD18-T載體購自TaKaRa公司。pEHISTEV表達載體，BL21(DE3)Rosetta感受態細胞等由本實驗室保存。引物合成和核酸序列測定由上海生工生物工程股份有限公司進行。

1.2 RT-LAMP引物合成和篩選

取100 mg待測的甜櫻桃葉片，按照植物RNA提取試劑盒(北京天根)的說明書提取樣品的總RNA，保存于-80 ℃保存備用。根據NCBI數據庫登錄的LChV-1 CP基因序列(KR736335)，利用APE軟件設計檢測引物；利用LAMP引物設計軟件primer explorer 4.0(http：//primerexplorer.jp/e/index.html)設計3組特異性引物序列(表1)。

圖1 采集的疑似病毒病櫻桃葉片

1.3 RT-PCR檢測

RT-PCR在本研究中用于LChV-1的檢測，反應體系為：以 1.0 μg植物總RNA，4.0 μL反向引物和2.0 μL dNTP，85 ℃變性處理5 min，冰上放置3 min，然后加入5.0 μL 5×MLV buffer，0.5 μL RRI，1.0 μL反轉錄酶(Takara)，dd H2O補齊25.0 μL體系，42 ℃反應90 min，后置冰上5 min，進行下步PCR反應。

1.4 RT-LAMP反應條件的優化

反應溫度設置為56、57、59、61和63 ℃，引物濃度比為 4∶1、6∶1和8∶1。根據試驗結果篩選出RT-LAMP的反應溫度等最佳組合。

1.5 產物鑒定

將反應產物經1.0%的瓊脂糖凝膠電泳分離后，切取大小200 bp左右的條帶，用膠回收試劑盒回收目標片段連接于pMD18-T載體。選取陽性克隆送至上海生工生物工程股份有限公司測序。

2 結果與分析

2.1 RT-LAMP 引物設計及篩選

分別設計針對LChV-1的1組檢測引物以及3組RT-LAMP引物(表1)。提取疑似感染LChV-1的甜櫻桃葉片總RNA(圖2-A)，利用的特異性引物(LC-12 430-F和LC-12 960-R)進行RT-PCR檢測，用來擴增LChV-1基因組12 430～12 960間約530 bp片段(圖2-B)。經測序鑒定，樣品中存在LChV-1。

表1 櫻桃小果病毒1的RT-PCR和RT-LAMP檢測用引物序列

圖2 病葉總RNA提取(A)和PCR擴增LChV-1片段電泳圖(B)

通過分析3組RT-LAMP引物的Tm值、位置及長度等信息，以F3-3/B3-3 和FIP3-3/BIP3-3 為候選引物。加入RT-LAMP體系，空白水作為陰性對照，經2%瓊脂糖凝膠檢測表明：以F3-3/B3-3 和FIP3-3/BIP3-3為引物可以擴增出現梯狀目的條帶(圖3)。切取200 bp左右的條帶進行克隆，測序結果顯示所克隆的片段大小為212 bp。在NCBI數據庫中進行序列比對結果表明，其與LChV-1分離物(KR736335)的核苷酸同源性為97.6%，說明獲得的序列為LChV-1的基因組序列。

圖3 LAMP檢測LChV-1的引物篩選

2.2 RT-LAMP反應條件及體系的優化

分別對RT-LAMP的反應體系反應中的溫度、引物濃度比等進行優化。結果表明，RT-LAMP在56～63 ℃均有擴增，57 ℃條件下擴增60 min，條帶呈明顯的階梯狀且在100～200 bp左右(圖4-A)。設置內外引物濃度之比為4∶1、6∶1、8∶1，結果表明：當引物濃度之比為4∶1時，基本沒有條帶擴增，當引物濃度之比為6∶1和8∶1時，條帶清晰，但隨著內外引物濃度的提高，產出量沒有明顯的增加，因此選擇6∶1為最適引物濃度比(圖4-B)。Mg2+梯度實驗表明：Mg2+濃度在2.0～8.0 mM時，均可以擴增出條帶。當Mg2+濃度達在6.0 mM時，擴增條帶最亮且最清晰(圖4-C)。

圖4 LChV-1 RT-LAMP反應最佳溫度、Mg2+濃度和內外引物比的篩選

2.3 RT-LAMP檢測技術的應用

運用 RT-LAMP法對從棗莊、泰安、煙臺和臨沂采集的35份疑似櫻桃小果病的樣品進行檢測，結果顯示有13份檢測到LChV-1，且RT-LAMP和RT-PCR檢測結果一致(表 2)

表2 甜櫻桃病害樣品檢測

3 小結與討論

目前，國內已報道侵染甜櫻桃的病毒病有14種，其中櫻桃病毒A(CVA)發病率最高，接近70%[5, 9]，而櫻桃小果病毒1(LChV-1)和櫻桃小果病毒2(LChV-2)，發病率較低，侵染可引起果實變小、晚熟等，且一旦侵染終身帶毒，嚴重影響了產量，給甜櫻桃種植者帶來較大的經濟損失。

通過對LChV-1的CP序列進行分析，設計了3組特異性引物，經優化，篩選獲得1組特異性引物。經過篩選和反應體系的優化，建立了用于檢測LChV-1的RT-LAMP的檢測體系，具體為：6.0 mM Mg2+,0.2 μM的外引物和1.2 μM的內引物，在57 ℃條件下反應60 min。該方法僅需1臺水浴鍋在60 min內就可完成反應，而RT-PCR不僅需要昂貴的PCR儀器，而且反應時間為2 h左右。具有簡單、方便、快捷的特點，適合基層檢測人員的使用。