PCR检测果胶杆菌科植物病原细菌的属特异引物的设计和应用

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果胶杆菌科内Pectobacterium、Dickeya、Brenneria和Lonsdalea属的大多数细菌是植物病原菌。Pectobacterium和Dickeya属细菌导致植物软腐病,为害众多作物、蔬菜及观赏性植物;Brenneria和Lonsdalea属细菌主要为害树木。建立准确、灵敏、高效地检测和鉴定这些病原细菌的方法对于有效防控病害至关重要。我们在检测浙江省田间甘薯茎腐病发病植株时,发现Dickeya和Pectobacterium属的细菌能使甘薯发病,于是试图建立属特异通用引物来检测Dickeya和Pectobacterium属病原细菌的PCR方法。在检验已发表公布的Dickeya或Pectobacterium属特异引物、Dickeya与Pectobacterium属通用引物时,发现这些引物或不具有属特异性或不具有属通用性。因此,本研究通过泛基因组学分析和比较基因组学分析发现Pectobacterium、Dickeya、Brenneria和Lonsdalea属各自特有的保守标志基因,针对各个属特有保守标志基因序列设计属特异引物,用于检测各个属的病原细菌。本研究基于细菌全基因组序列,对果胶杆菌科细菌进行系统发育分析,比较菌株间基因组相似度,明确了Pectobacterium、Dickeya、Brenneria和Lonsdalea属的成员,通过泛基因组学分析发现这4个属特有的保守标志基因,针对各个属特有保守标志基因序列设计属特异引物,用PCR从这4个属和近缘或远缘属植物菌株中扩增目标片段,筛选到Pectobacterium属特异引物PecCSP-F/PecCSP-R,针对特有蛋白WP_039471229编码基因,扩增出171 bp片段;Dickeya属特异引物DicCSP-F/DicCSP-R,针对特有蛋白WP_012885041编码基因,扩增出124 bp片段;Lonsdalea属特异引物Lon CSP-F/Lon CSP-R,针对特有蛋白WP_139824007编码基因,扩增出122 bp片段。其中用Pectobacterium属特异引物PecCSP-F/PecCSP-R不能从P.cacticida扩增出目标片段,引物通用性不足。进而基于23S rRNA基因设计了Pectobacterium属特异引物23SPecF/23SPecR,从P.cacticida也能扩增出266 bp目标片段,具有Pectobacterium属通用性,且因Pectobacterium属细菌有7个拷贝的23S rRNA基因,PCR扩增灵敏度比针对单拷贝基因的引物高。应用23SPecF/23SPecR进行PCR扩增鉴定了从田间甘薯茎腐病植株中分离的能降解果胶的病原菌属于Pectobacterium,并首次发现P.brasiliense能引发甘薯茎腐病。总之,本研究设计并筛选出Pectobacterium、Dickeya和Lonsdalea属特异引物,依此建立了特异灵敏的常规PCR和qPCR方法来检测Pectobacterium、Dickeya和Lonsdalea属细菌,为这些病原细菌的检验检疫提供了有效方法,有助于防控相应的植物病害。
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