PCR技术检测水中轮状病毒的研究进展

聚合酶链式反应,即PCR(polymerase chain reaction)技术,是一种快速扩增DNA或cDNA序列的方法.水环境中的轮状病毒是导致世界范围内婴幼儿腹泻的主要原因,严重危害着水质安全和人类健康.建立和完善水中轮状病毒灵敏、快速的检测方法对预防和控制水体疾病的暴发具有重要的意义.随着分子生物学技术的发展,PCR及其衍生技术因其具有高度灵敏性、特异性和准确性等特点,成为检测水中轮状病毒最常用的方法.本文综述了利用RCR及其衍生技术,包括逆转录聚合酶链式反应、逆转录半巢式和巢式聚合酶链式反应、多重逆转录聚合酶链式反应、免疫聚合酶链式反应、与免疫磁珠分离相结合的聚合酶链式反应、与细胞培养相结合的聚合酶链式反应及实时定量聚合酶链式反应等,检测水环境中轮状病毒的研究进展,并分析了这些PCR技术在检测水环境中轮状病毒时存在的问题及其应用前景.     

渤海湾天津沿岸海水中甲肝病毒的检测和定量

甲肝病毒（hepatitis A virus, HAV）是能引起传染性甲型肝炎的单链RNA病毒.用常规RT-PCR（反转录PCR）和SYBR Green实时定量RT-PCR方法,根据甲肝病毒保守的VP1-VP2基因序列设计引物,对渤海湾天津沿岸海水中的甲肝病毒进行了检测和定量分析. 9个样品取自渤海湾天津塘沽以南沿岸海水,取样时间分别是2007年夏、秋、冬季和2008年春季. 海水样品先用小型超滤装置（Millipore Pellicon Mini TFF）或超滤离心管（Millipore Centricon Plus-70）浓缩,然后进行RT-PCR检测.结果表明,从9个海水样品中都能扩增出192 bp的HAV cDNA,这些cDNA的核苷酸序列与GenBank中的同源序列相似性为95%～100%. 用SYBR Green 实时定量RT-PCR检测了春季和冬季的6个海水样品,结果表明,海水中甲肝病毒的浓度范围为5.35×10⁶～4.51×10⁷ virus particles/L.     

Quantitative Detection of Virulence Genes eaeA and rfbE of Pathogenic Escherichia coli in Municipal Wastewater by Real-Time PCR

针对病原性大肠埃希氏菌EHEC和EPEC的毒力基因eaeA和rfbE,选用特异性引物,建立了实时荧光定量PCR检测方法.利用从污水中分离出的目的核酸片段构建重组质粒,通过测序和BLAST比对分析,确定了PCR扩增的特异性.将重组质粒作为模板,分别测定标准曲线,在eaeA基因模板量8.77～8.77×105 copy,rfbE基因模板量4.98 ～4.98×105copy的范围内,Ct(循环阈值)与模板量的对数值具有良好的线性关系[ R2为0.997( eaeA)和1.000(rfbE)].结合膜吸附洗脱浓缩方法,对于实际水样,eaeA和rfbE基因的检测限分别为1.75×102和9.96×101copy/100 mL.利用该方法对城市污水处理厂进、出水进行检测的结果显示,污水二级处理工艺对这2种毒力基因的去除效果明显.     

城市污水中病原性大肠埃希氏菌毒力基因eaeA和rfbE的实时荧光定量PCR检测

针对病原性大肠埃希氏菌EHEC和EPEC的毒力基因eaeA和rfbE,选用特异性引物,建立了实时荧光定量PCR检测方法. 利用从污水中分离出的目的核酸片段构建重组质粒,通过测序和BLAST比对分析,确定了PCR扩增的特异性. 将重组质粒作为模板,分别测定标准曲线,在eaeA基因模板量8.77～8.77×105 copy,rfbE基因模板量4.98～4.98×105copy的范围内,Ct(循环阈值)与模板量的对数值具有良好的线性关系〔R2为0.997(eaeA)和1.000(rfbE)〕. 结合膜吸附洗脱浓缩方法,对于实际水样,eaeA和rfbE基因的检测限分别为1.75×102和9.96×101copy/100 mL. 利用该方法对城市污水处理厂进、出水进行检测的结果显示,污水二级处理工艺对这2种毒力基因的去除效果明显.      

Real Time PCR研究进展及其在海洋病原生物检测中的应用

Real Time PCR,即实时监测PCR扩增产物并进行解析的方法,目前已广泛应用于分子生物学研究的各个领域.Real Time PCR技术秉承及发展了普通PCR的快速、高灵敏度检出等优点,同时克服了普通PCR不能准确定量、容易污染等缺点,无需在反应结束后通过电泳操作确认扩增产物.目前,Real Time PCR可设计多对引物在同一反应体系中同时对多个靶基因进行扩增,实现多莺实时定量检测.Real Time PCR使PCR技术发生了质的飞跃,扩展了PCR技术的应用范畴,是一种具有划时代意义的技术.本文主要介绍Real Time PCR的主要原理、解析方法、技术发展趋势及其在海洋病原生物检测方面的应用.     

免疫磁珠分离与实时定量PCR技术联合检测水中轮状病毒的研究

建立了一种免疫磁珠分离技术联合实时定量PCR快速定量检测水中轮状病毒的方法.通过制备能够分离水中轮状病毒的特异免疫磁珠,优化分离条件,建立了免疫磁珠分离前处理方法,并与逆转录、实时定量PCR结合,成功用于水中轮状病毒的检测.研究发现,在1 mL水样中加入10 μL轮状病毒免疫磁珠、0.25 μL Tween 20、孵育2 h可达到较好的分离效果;免疫磁珠可用于3%牛肉浸膏等常用病毒洗脱液中的轮状病毒的分离,表明该分离技术能与已有的病毒浓集方法良好地整合.免疫磁珠分离技术与实时定量PCR联合用于检测水中轮状病毒,全过程需时约5 h,检测限为1×10⁴　copies/mL(相当于3～4　PFU/mＬ),检测结果与细胞病变试验检测结果有良好的线性相关关系（R²=0.981 6）,表明其能较好地表征水样的病毒感染风险.对接种已知量的轮状病毒的污水处理厂二级出水、再生水、地表水、自来水等水样的实验表明,该法可用于各种水样中轮状病毒的检测.     

蚯蚓金属硫蛋白定量PCR检测方法及其分子诊断

根据GenBank中蚯蚓(Eisenia fetida)金属硫蛋白(MT)基因序列设计合成引物,采用RT-PCR扩增出目的基因片段,将目的基因片段插入pEASY-Blunt中制备质粒标准品.通过不同梯度稀释倍数的质粒标准品,建立了目的基因MT与内参基因β-actin的SYBR Green I荧光定量RT-PCR检测方法.通过土壤染毒培养实验,将蚯蚓分别暴露于50,500,1000mg/kg 重金属Cd染毒的自然土壤中培养14,28d,研究蚯蚓体内MT mRNA转录水平的表达变化.结果表明,重组质粒测序后显示目的片段序列同源性好,证明所设计的MT、β-actin引物能成功用于蚯蚓MT mRNA的检测.两基因构建的荧光定量标准曲线线性关系分别为0.994,0.999,且PCR扩增效率也皆接近于100%.染毒实验发现,Cd可诱导蚯蚓体内MT mRNA的表达,其表达水平与Cd污染暴露呈现出剂量-效应和时间-效应关系,表明蚯蚓MT基因可作为潜在分子标志物,诊断环境中Cd污染及其暴露水平.     

基于引物的湖泊沉积物氨氧化细菌PCR扩增策略比较

PCR扩增是检测环境中β-变形杆菌纲氨氧化细菌(β-AOB)群落的主要方法,但是引物的敏感性和特异性对结果具有关键影响.本研究首先比较了2组常用的β-AOB 16S rRNA基因引物,结果显示,在扩增一组不同性质湖泊沉积物样品时,βAMO引物均获得明亮的单一条带,但CTO引物则未能全部扩增.克隆及序列分析证实,βAMO引物扩增获得的序列均不属于β-AOB所在的Nitrosomonadales目,而CTO引物扩增获得的序列来自β-AOB中的Nitrosomonas europaea/"Nitrosococcus mobilis"分支.采用变性梯度凝胶电泳方法,对4种不同引物组合PCR策略扩增所得产物进行分析,发现以βAMO或16S rRNA通用引物结合CTO引物的巢式方案可以提高扩增的效率,且β-AOB的群落轮廓与CTO引物直接扩增方案高度相似.这些结果表明βAMO引物具有较高的敏感性但特异性较低,而CTO引物则相反.因此,特定巢式扩增方案既可提高扩增的效率,也能真实反映湖泊沉积物中β-AOB的群落轮廓,是较为理想的β-AOB研究方法.     

通用引物PCR方法在地表水病原菌检测中的应用

为了探索通用引物PCR方法在地表水病原细菌检测中的应用价值,利用16S rRNA基因的高度保守性,设计并合成细菌的通用引物,采用合成的引物扩增参考菌株及西安市区不同地表水样,并对PCR产物分别进行序列测定及序列同源性分析,同时检测水样中的细菌总数和粪大肠杆菌浓度.结果显示,通用引物扩增4种参考菌株,320 bp处均可得到清晰的电泳条带,其特异性通过序列测定及同源性分析得到进一步验证;通用引物PCR可检出250 ng/L的埃希氏大肠杆菌标准菌株DNA,其PCR检测的灵敏度可达0.275 CFU/mL;用通用引物对西安市区不同地表水样进行PCR扩增,其中■河、兴庆湖、大唐芙蓉园北湖、北石桥污水处理厂出水样品320 bp处都得到了清晰的电泳条带,而黑河水样没有条带;与之相对应的粪大肠杆菌群检测结果显示,只有北石桥污水处理厂出水和兴庆湖水样有粪大肠杆菌检出.      

羟基自由基对塔玛亚历山大藻DNA破坏研究

利用羟基自由基(·OH)压载水处理系统,采用大气压强电场放电技术制取·OH溶液对塔玛亚历山大藻(Alexandrlum tamarense)进行处理。通过普通光学显微镜,荧光显微镜和电子显微镜对·OH处理前后的塔玛亚历山大藻的细胞结构进行观测。结果表明,·OH能有效破坏藻细胞,从而造成藻类死亡。利用随机扩增多态性DNA(random amplification polymorphic DNA,RAPD)和实时定量PCR(RT-PCR)相结合的技术检测·OH对DNA链的破坏作用。共得到了3条有显著差异的扩增产物。这3条扩增产物经测序,并通过NCBI(national center of biotechnology information)的比对分析,最终得到1条可用RT-PCR检测·OH对DNA破坏作用的基因序列。以上的结果表明,·OH压载水处理系统能有效去除塔玛亚历山大藻,并对其DNA造成破坏。     

产毒微囊藻mcyA基因荧光定量PCR方法的建立

针对微囊藻毒素合成酶基因mcyA探索一种适用于自然水样中微囊藻毒素产毒潜能检测的TaqMan实时荧光定量PCR方法.该方法从铜绿微囊藻FACHB-1279中的mcyA基因中扩增出目的基因片段,用TA克隆方法将基因片段插入Allel TA vector (ABP-CETAVEC020)中来制备质粒标准晶.通过不同连续稀释...     

Rotavirus Surveillance in Tap Water,Recycled Water,and Sewage Sludge in Thailand: A Longitudinal Study, 2007–2018

The objective of this study was to describe the epidemiological and molecular surveillance of rotaviruses in tap water, recycled water, and sewage sludge in Thailand from 2007 to 2018. Three hundred and seventy tap water, 202 recycled water, and 72 sewage sludge samples were collected and processed to detect the rotavirus VP7 gene using RT-nested PCR. Rotavirus G genotypes were identified by DNA sequencing and phylogenetic analysis. The frequency of rotavirus detection was 0.54% of the tap water samples, 30.2% of the recycled water samples, and 50.0% of the sewage sludge samples. During the 12-year surveillance, G1 was prevalent most years and constantly predominant in recycled water and sewage sludge. G2 was identified in a tap water sample and in recycled water samples. G3 and G9 were observed in both recycled water and sewage sludge samples. The uncommon G6 rotavirus strain was identified in one recycled water sample. The rotavirus VP4 gene was detected in rotavirus strains with an identified G genotype using RT-multiplex nested PCR. The unusual P[6] genotype was the most frequently detected, followed by mixed P[6]/[4] and P[4] genotypes. Phylogenetic analysis of both G and P genotypes showed a close genetic relationship with sequences of human rotavirus strains. The high nucleotide identity of the rotavirus strains found in this study to human rotavirus strains suggests that the rotaviruses are derived from human source. These results represent useful epidemiological and molecular information for evaluating rotavirus distribution in water for consumption and irrigation, and in biosolids for agricultural application.

     

Determination of 3,4-dichlorinated biphenyl in soil samples by real-time immuno-PCR assay

A real-time fluorescent quantitative immuno-polymerase chain reaction (RT-IPCR) assay was developed for the detection of non-dioxin-like polychlorinated biphenyl (PCB) congener in soil samples. Based on the construction of 3,4-dichlorinated biphenyl (IUPAC PCB12) hapten and its immunogen, the specific polyclonal antibodies (pAbs) to PCB12 was obtained and used to develop a direct competitive RT-IPCR assay. Using the optimized assay, a standard curve for PCB12 was prepared. The linear range for the determination of PCB12 was from 10.0 to 1.0 × 10⁶ fg/mL with a correlation coefficient of 0.98 and a detection limit of 1.53 fg/mL. The RT-IPCR assays were tested for their cross-reactivity profiles using four selected congeners and four Aroclor products. The results for the soil samples correlated with the concentrations of PCBs obtained by gas chromatography/mass spectrometry. This highly specific, sensitive, and robust assay can be applied to on-site tests of PCBs and serve as a model for other pollutant immunoassays.     

油田硫酸盐还原菌快速定量检测方法

现有油田废水中硫酸盐还原菌检测周期长、检测费用较高,本研究应用聚合酶链式反应(PCR)技术与倍比稀释法(MPN)相结合的DSR-MPN-PCR法,对硫酸盐还原菌进行快速定量检测.从废水中制备了直接用于PCR扩增的菌液,保证了定量准确性;建立以硫酸盐还原菌亚硫酸盐还原酶基因(Dsr)为靶位点的通用探针DSR1F和DSR5R的反应体系和扩增条件.结果表明,该方法检测灵敏度明显比液体稀释培养法高2个数量级,真实地表征了废水中实际的SRB菌数量,整个操作过程需要3～4　h,检测结果非常稳定,降低了检测费用,可以在生产中应用.     

Contribution of a New PCR assay to the prenatal diagnosis of congenital toxoplasmosis

A polymerase chain reaction (PCR) assay has been developed for the detection of Toxoplasma gondii. The target sequence (88 bp) is part of a rDNA repetitive gene. A signal can be observed with only one parasite. It is directly and rapidly detected by electrophoresis and ethidium bromide staining. We report a prospective study of 80 documented cases of toxoplasmic seroconversions during pregnancy. The PCR assay of the amniotic fluids was compared with the current standard methods for diagnosis of fetal infection. Seventy specimens gave no PCR signal, and were negative according to prenatal tests and postnatal examinations. The presence of T. gondii was detected in ten specimens by PCR analysis. Four were confirmed by isolation of the parasite from the amniotic fluid; four by biological study of the fetal blood. For the remaining two, infection was diagnosed after birth. Together with ultrasonographic and biological data, this technique permits prenatal diagnosis within 1 day.     

生物硝化池污水中硝化细菌的快速定量研究

实验采用聚合酶链式反应（PCR）技术与最大几率数法（MPN）相结合的MPN－PCR法对生物硝化池污水中的硝化细菌进行快速定量。所用的一对PCR引物是在对硝化细菌的16SrRNA基因进行系统比较的基础上设计合成的，可以扩增出大小为388bp的DNA片段。以从生物硝化池污水中抽提的含硝化细菌DNA的混合DNA为模板，进行PCR扩增并确定合适的扩增条件。运用MPN－PCR法进行定量检测的整个过程可在几小时之内完成。