家蠶在蠶業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著極為重要的地位,其生長發(fā)育狀況直接影響蠶繭的產(chǎn)量和質(zhì)量。家蠶微孢子蟲病是一種全球性的蠶病,具有傳染性強(qiáng)、難以防治的特點(diǎn)。感染家蠶微孢子蟲的家蠶會出現(xiàn)生長發(fā)育遲緩、食欲不振、蠶體瘦小、吐絲量減少甚至不吐絲等癥狀,嚴(yán)重時可導(dǎo)致蠶群大量死亡,給蠶業(yè)經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失。
傳統(tǒng)的家蠶微孢子蟲檢測方法主要包括顯微鏡觀察法、血清學(xué)檢測法等。顯微鏡觀察法雖然直觀,但需要專業(yè)的操作人員,且對于低濃度的孢子檢測準(zhǔn)確性較差,容易出現(xiàn)漏檢情況。血清學(xué)檢測法如酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)等,雖然在一定程度上提高了檢測的靈敏度,但存在交叉反應(yīng)等問題,特異性不夠理想。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,核酸雜交技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,該技術(shù)以其高度的特異性和敏感性在病原微生物檢測領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本研究將核酸雜交技術(shù)應(yīng)用于家蠶微孢子蟲檢測,旨在建立一種更為高效、準(zhǔn)確的檢測方法,為蠶業(yè)生產(chǎn)中的微孢子蟲病防控提供有力的技術(shù)支持。
家蠶微孢子蟲樣本:采集自感染家蠶微孢子蟲的蠶體,經(jīng)純化后保存于 - 20°C 備用。
其他微孢子蟲樣本:包括柞蠶微孢子蟲(Nosema antheraeae)、蜜蜂微孢子蟲(Nosema ceranae)等,用于特異性檢測分析。
蠶繭與桑葉樣本:采自蠶桑養(yǎng)殖基地,用于實(shí)際樣本檢測。
主要試劑:DNA 提取試劑盒、(DIG)標(biāo)記試劑盒、核酸雜交試劑盒、核酸檢測試劑盒等,均購自生物試劑公司。
儀器設(shè)備:高速離心機(jī)、PCR 儀、核酸雜交儀、凝膠成像系統(tǒng)、熒光顯微鏡等。
家蠶微孢子蟲 DNA 提取
特異性核酸探針設(shè)計與標(biāo)記
核酸雜交反應(yīng)
取適量待測 DNA 樣本,在 95°C 水浴中變性 10min,迅速置于冰上冷卻。
將變性后的 DNA 樣本與 DIG 標(biāo)記的特異性核酸探針混合,加入雜交緩沖液,使總體積為 20μL。
將混合液置于核酸雜交儀中,在 42°C 下雜交 2h。
雜交后洗滌
雜交信號檢測
洗滌后的雜交膜用封閉液封閉 1h,然后加入抗 DIG 抗體,室溫孵育 1h。
用洗滌液洗滌雜交膜 3 次,每次 10min,去除未結(jié)合的抗體。
加入顯色底物溶液,避光顯色 15 - 30min,然后用終止液終止反應(yīng)。
利用凝膠成像系統(tǒng)或熒光顯微鏡觀察雜交信號,出現(xiàn)特異性條帶或熒光信號則判定為陽性,無信號則判定為陰性。
特異性分析
敏感性分析
實(shí)際樣本檢測
利用設(shè)計的特異性核酸探針進(jìn)行核酸雜交檢測,結(jié)果顯示,只有家蠶微孢子蟲樣本出現(xiàn)了明顯的雜交信號,而柞蠶微孢子蟲、蜜蜂微孢子蟲等其他微孢子蟲樣本均未出現(xiàn)雜交信號,表明該核酸雜交技術(shù)對家蠶微孢子蟲具有高度的特異性,能夠有效區(qū)分家蠶微孢子蟲與其他類似微孢子蟲。
通過對家蠶微孢子蟲 DNA 進(jìn)行梯度稀釋檢測,發(fā)現(xiàn)當(dāng)孢子濃度低至 103 個孢子 /mL 時,仍能夠檢測到清晰的雜交信號,而低于此濃度時雜交信號逐漸減弱直至消失。這表明該核酸雜交技術(shù)的檢測靈敏度可達(dá) 103 個孢子 /mL,能夠滿足蠶業(yè)生產(chǎn)中對低濃度微孢子蟲檢測的需求。
對采集的蠶繭和桑葉樣本進(jìn)行核酸雜交檢測,并與顯微鏡觀察法和 ELISA 法對比。核酸雜交技術(shù)檢測出的陽性樣本與顯微鏡觀察法和 ELISA 法檢測結(jié)果基本一致,但核酸雜交技術(shù)在檢測低濃度感染樣本時表現(xiàn)出更高的準(zhǔn)確性和可靠性。在部分疑似感染樣本中,核酸雜交技術(shù)能夠更早地檢測出微孢子蟲的存在,為疾病的早期防控提供了更有利的時機(jī)。
本研究成功建立了一種基于核酸雜交技術(shù)的家蠶微孢子蟲檢測方法。通過特異性核酸探針的設(shè)計與標(biāo)記,以及優(yōu)化雜交條件,實(shí)現(xiàn)了對家蠶微孢子蟲的高度特異性和敏感性檢測。與傳統(tǒng)的檢測方法相比,該核酸雜交技術(shù)具有以下優(yōu)勢:
高度特異性:能夠準(zhǔn)確區(qū)分家蠶微孢子蟲與其他微孢子蟲,減少了假陽性結(jié)果的出現(xiàn),提高了檢測的準(zhǔn)確性。
較高敏感性:檢測靈敏度可達(dá) 103 個孢子 /mL,能夠檢測到低濃度的微孢子蟲,有助于在蠶業(yè)生產(chǎn)中早期發(fā)現(xiàn)感染源,及時采取防控措施。
適用范圍廣:不僅可以用于蠶體樣本檢測,還可應(yīng)用于蠶繭、桑葉等與蠶業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的樣本檢測,為全面監(jiān)測微孢子蟲在蠶業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的傳播提供了可能。
然而,本研究建立的核酸雜交技術(shù)也存在一些不足之處。例如,核酸雜交過程相對復(fù)雜,需要一定的儀器設(shè)備和專業(yè)技術(shù)人員操作,檢測成本相對較高。在后續(xù)研究中,可以進(jìn)一步優(yōu)化核酸雜交技術(shù)的操作流程,降低檢測成本,提高檢測效率,使其更易于在蠶業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中推廣應(yīng)用。
此外,隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,如實(shí)時熒光定量 PCR 技術(shù)、基因芯片技術(shù)等在病原微生物檢測領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。未來可以將核酸雜交技術(shù)與這些新興技術(shù)相結(jié)合,開發(fā)出更加高效、準(zhǔn)確、便捷的家蠶微孢子蟲檢測方法,為蠶業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供更有力的技術(shù)保障。