基于DNA条形码技术的有毒鹅膏菌属物种鉴别研究

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鹅膏菌属(Amanita)是大型真菌中分布较广的大属。目前所报道的蘑菇中毒事件中90%以上是由误食鹅膏菌属物种所引起,也是蘑菇中毒事件中致死率最高的种属。在毒蘑菇所引起的食物中毒事件中,蘑菇样品经过了加工食用而导致原始形态特性的丢失,因此无法使用形态学识别的方法对其进行物种鉴别。分子生物学技术因其高度的特异性和准确度,是目前应用最多的一类分类方法。其中,DNA条形码技术是物种鉴别以及用于发现新型物种的常用方法。为解决长久存储以及因加工食用所导致的样品基因组DNA发生的降解及质量低等问题,本研究对常见的、易误食的有毒鹅膏菌属,开发基于DNA条形码的有毒鹅膏菌属精确鉴别技术。主要研究内容如下:1)基于常规DNA条形码技术的有毒鹅膏菌属物种鉴别研究本研究收集了27个鹅膏菌属物种共38份样本,提取样品基因组DNA,应用通用引物扩增其内转录间隔区(Internal Transcribed Spacer,ITS)、核糖体大亚基(Large Subunit Ribosomal,LSU)、RNA聚合酶的第二大亚基(the Second Largest Subunit of RNA Polymerase II,RPB2)、β-微管蛋白(β-tubulin)基因序列并进行Sanger双向测序,将得到的序列进行校对拼接后与NCBI的Gen Bank数据库中的参考序列进行比对鉴别物种来源;计算物种的种内、种间Kimura-2-Parameter(K2P)遗传距离并构建系统发育树。研究结果表明,β-tubulin、ITS基因序列鉴别能力优于RPB2、LSU基因序列,可将β-tubulin与ITS两者联合使用用于鹅膏菌属的物种鉴别,为有毒蘑菇诱发的食源性中毒风险进行预警。2)基于微型DNA条形码技术的有毒鹅膏菌属物种鉴别研究通过分析有毒鹅膏菌的内转录间隔区序列,设计了一对微型DNA条形码的通用引物(ITS-39F/278R),对43份鹅膏菌属样品进行PCR扩增及Sanger双向测序,将得到的序列进行校对拼接后与NCBI的Gen Bank数据库中的参考序列进行比对,通过计算物种的种内、种间Kimura-2-Parameter(K2P)遗传距离并构建系统发育树,分析微型DNA条形码的鉴别能力及准确性。研究结果表明,设计的引物具有良好的通用性,43份鹅膏菌样品均能扩增出长度为290 bp的目的基因片段;微型DNA条形码能够准确地鉴别出43份鹅膏菌样品,与常规DNA条码鉴别结果完全一致。为进一步验证微型DNA条形码的适用性,对鹅膏菌样品进行静态模拟体外消化,使其发生一定程度的降解,结果表明所建立的微型DNA条形码能够对消化后的样品进行物种成分鉴别。本研究开发的微型DNA条形码在分析保存时间长久的鹅膏菌以及误食毒蘑菇后的呕吐物等场景中具有较大的应用潜力,可作为鹅膏菌属中毒事件中物种鉴定及溯源的优选条形码。3)利用HTML5制作鹅膏菌属物种信息二维码通过基于HTML5(超文本标记语言)对本实验所得物种序列信息以及形态特征等信息进行编码,并将其转化为二维码图像,利用不同终端移动设备进行扫描,即可获得样品的详细信息。将二维码技术与DNA条形码技术相结合,为每个鹅膏菌物种提供一个标准二维DNA条形码,实现了序列的信息化,将DNA条形码的应用提升到一个更加实用化的水平。综上,本研究建立了基于β-tubulin与ITS靶基因联合使用的常规DNA条形码技术的鹅膏菌属物种鉴别方法,为有毒蘑菇分类鉴别、亲缘关系分析提供一定的理论基础,并为有毒蘑菇诱发的食源性中毒风险进行预警提供技术支持。另外,针对加工食用后以及长久存储的样品,建立了基于ITS基因序列的微型DNA条形码技术的有毒鹅膏菌属物种鉴别方法,可以为蘑菇中毒事件中中毒原因排查过程提供理论参考及技术支撑。
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