环介导等温扩增技术在乡村厕所常见病原微生物快速检测中的优化及应用

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乡村厕所由于其相对较差的卫生环境,易滋生大量的病原微生物,对居民的健康构成威胁。因此对于乡村厕所的病原微生物建立快速有效的检测方法显得十分必要。近些年,环介导等温扩增(LAMP)技术作为一种快速、简便、稳定的病原微生物快速检测方法获得了广泛关注。然而常规的LAMP反应一次仅能检测一种靶基因,检测效率较低、易产生假阳性结果,使该技术的实际应用面临较大的困难。因此,本文针对乡村厕所常见病原微生物(金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、志贺氏菌)的靶基因设计了LAMP引物,通过引物筛选建立了单重LAMP检测方法;通过对反应体系进行优化和引物配比实验,建立了三重LAMP反应体系,可以同时检测三种病原微生物;采用叠氮溴乙锭(EMA)减少了死菌对检测结果的影响,提升了检测过程的特异性和灵敏度;并在模拟水样和实际水样的检测中确定了该方法的有效性。本文的主要研究结果如下:(1)分别使用试剂盒法与磁珠法提取金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、志贺氏菌的细菌基因组DNA,测定两种方法提取基因组DNA的OD260/OD280,并进行了琼脂糖凝胶电泳检测,磁珠法提取三种病原菌的OD260/OD280分别为1.73、1.78、1.82,琼脂糖凝胶电泳图更加明亮且条带均一,结果显示相较于试剂盒法磁珠法提取的DNA纯度更高、时间更短。(2)分别针对金黄色葡萄球菌nuc基因、沙门氏菌inv A基因、志贺氏菌iap H基因设计了LAMP引物,通过引物筛选分别建立了单重LAMP反应体系,确定了反应体系为:10μmol/L FIP和BIP,10μmol/L F3和B3,5μmol/L Loop F和Loop B,10×LAMP buffer(200mmol/L Tris-HCl,100mmol/L KCl,100 mmol/L(NH4)2SO4,1.0%Tritonx-100),1.0mmol/L d NTPs,0.8mmol/L Betaine,8U Bst DNA聚合酶,2μL DNA模板,反应p H为8.8,Mg2+浓度4mmol/L,反应温度65℃,反应时间60min。实验结果显示所设计的三组引物特异性良好,三种病原微生物的检出限分别为7.5pg/μL(优于PCR法10倍)、7.2pg/μL(优于PCR法10倍)和52pg/μL(与PCR法相当)。(3)为有效提高LAMP方法的检测通量,通过三组引物的浓度配比实验,确定了三重LAMP反应体系中各组引物的浓度为原浓度的1/2(1.5μmol/L),以此建立了三重LAMP反应体系,对反应体系的反应温度、d NTPs浓度、Mg2+浓度分别进行了优化,确定了反应温度为65℃、d NTPs浓度为1.0mmol/L、Mg2+浓度为4mmol/L。三重LAMP体系特异性良好、灵敏度与单重LAMP一致。(4)通过对比LAMP方法常用的两种荧光染料:SYBR Green I和羟基萘酚蓝(HNB),确定了SYBR Green I作为三重LAMP检测体系的可视化染料。使用叠氮溴乙锭(EMA)对样本进行前处理可以有效避免死菌对反应结果的影响,减少了死菌造成的LAMP反应假阳性问题,并通过优化实验确定了EMA的浓度为1μg/m L,处理样本基质浓度不宜超过10~5CFU/m L,孵育时间不少于5min。(5)模拟样本和实际采集的乡村厕所样本的检测结果显示,含有目的病原菌的模拟样本均可检出,方法有效可行,检出时间为90min。
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