百合病毒檢測技術研究進展?

楊 丹 趙斌安 許 燕 張 琪 吳文靜浦心祎 袁文天 趙悅琪 趙恒震 史 斌

（1 上海師范大學生命科學學院 上海 200234 2 同濟大學醫(yī)學院十院臨床醫(yī)學院 上海 200092 3 上海博滿生物科技有限公司 上海 201106）

百合，除了可食用、入藥外，還因美好寓意備受人們的喜愛。百合科百合屬為多年生植物，其繁殖方式主要靠無性繁殖技術——扦插、分球等，這種方式會使感染百合的病毒不斷傳代，在開放環(huán)境下擴散感染其他植株，擴大病毒傳播范圍，最終對花卉種植業(yè)造成嚴重的經(jīng)濟損失。因此，百合脫毒苗制備和相應病毒檢測技術對切斷病毒傳播、減少經(jīng)濟損失至關重要。

1 百合主要病毒種類及危害

在百合種植過程中，百合斑駁病毒（lily mot‐tle virus，LMoV）、黃瓜花葉病毒（cucumber mosaic virus，CMV）與百合無癥病毒（lily symptomless vi‐rus，LSV）是最易感染百合、危害最大的3 種病毒。百合斑駁病毒和百合無癥病毒屬于線狀植物病毒，傳播廣、危害大，被我國明令禁止入境，是三類檢疫有害生物。黃瓜花葉病毒則造成葉萎縮黃化、變皺、莖變形等病癥。然而，上述3 種病毒常伴隨出現(xiàn)，導致百合花葉斑駁、花葉變形、植株矮化或無主桿、百合切花或鱗莖品質(zhì)不合格。

2 病毒形態(tài)觀察鑒定

病毒粒子的形態(tài)結構和寄主病變情況清晰且直觀，是植物病毒鑒定和研究的重要依據(jù)。百合病毒的光學顯微診斷法是在光鏡下觀察病毒粒子的形態(tài)結構和存在狀態(tài)、寄主細胞的結構變化，以及病毒的復制和裝配等過程。隨著生命科學、物理學、化學和電子信息學的發(fā)展與相互滲透，電子顯微鏡技術包括負染色法（negative staining）、電 鏡 超 薄 切 片 法（electron microscopy ultrathin section）、免 疫 電 鏡 法（immuno special electronic microscope，ISEM）、膠體金免疫電鏡法（immunogold labeling）等逐漸成為主要研究手段，能提供更多的病毒信息。

梁巧蘭等[3]利用負染色和超薄切片技術，在電鏡下觀察百合病毒和內(nèi)含體形態(tài)、大小并配合間接酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）鑒定病毒侵染種類。電鏡檢測技術可直觀觀測到樣品，但需專業(yè)實驗室，配備電鏡等精密昂貴設備及高超嫻熟的專業(yè)操作技能，因此，不適用田間大量樣本檢測[4]。

3 酶聯(lián)免疫吸附法

酶聯(lián)免疫吸附法將植物病毒作為抗原，注射至動物體內(nèi)產(chǎn)生抗體。每種病毒產(chǎn)生的抗血清具有特異性識別功能，可根據(jù)已知病毒的抗血清檢測未知病毒。該方法靈敏度較高，但納克級別以下無法檢測，且需制備高質(zhì)量的抗血清，易出現(xiàn)假陰性?？乖贵w反應具有專一性，但不同百合植株中病毒抗原會有所差異，常會漏檢某一病毒或某一株系病毒。此外，病毒感染植株也呈現(xiàn)不均勻分布、病毒分離多樣性及季節(jié)性差異，這些都會影響酶聯(lián)免疫的最終結果[5]。

4 分子生物學方法

4.1 PCR、RT-PCR 及多重PCR 技術 以核酸檢測為代表的分子生物學檢測技術因高特異性、高靈敏度、快速、便捷的特性得到廣泛關注并被快速普及。聚合酶鏈式反應技術（polymerase chain reaction，PCR）：首先將雙鏈DNA 變性解旋成單鏈，在DNA 聚合酶的參與下，以單鏈DNA 為模板，特定引物為起點，利用4 種脫氧核苷酸，按照堿基互補配對原則復制成新的DNA，通過變性、退火、延伸等多個循環(huán)，實現(xiàn)特定基因的體外放大。逆轉錄聚合酶鏈式反應（RT-PCR）則是在常規(guī)PCR基礎上運用逆轉錄酶，將逆轉錄與基因擴增在一個反應管內(nèi)進行。而多重PCR 技術則是在同一反應液中加入多對特定引物對，擴增多段特定DNA 序列的過程。

鄒迎春等[6]依據(jù)公開的百合斑駁病毒、百合無癥病毒序列保守區(qū)，分別設計了能擴增出不同大小的目的片段的特異引物對，以18S rRNA 為內(nèi)參基因，優(yōu)化多重RT-PCR 反應條件，實現(xiàn)了同時快速檢測多種病毒。該體系未檢測出其他病毒，特異性好，能分辨出2 種病毒和內(nèi)參基因。

PCR 技術操作簡單、特異性強，但在PCR 檢測過程中，假陽性或假陰性結果仍常存在。在RTPCR 檢測時，因RNA 病毒逆轉錄的過程中容易被RNA 酶污染，易出現(xiàn)假陰性。而多重PCR 技術因反應液中存在多對引物對，擴增時引物相互干擾，不同片段擴增效率不同，短片段優(yōu)先擴增，而且易出現(xiàn)人工片段，出現(xiàn)非特異性擴增，無法判斷是否存在假陽性，有時需添加假陽性檢測步驟。

4.2 基因芯片 基因芯片又稱生物芯片，該技術將序列一致的靶序列的探針固定在支持物表面，再與待測樣本中的源核酸雜交，最終，通過測定熒光強度變化，對樣品序列信息進行解讀和分析，高通量獲取相關生物信息[7]。賈慧等[8]根據(jù)百合無癥病毒、黃瓜花葉病毒和百合斑駁病毒及另外2 種常見的植物病毒——煙草花葉病毒和馬鈴薯Y 病毒的外殼蛋白基因，設計引物和寡核苷酸探針，通過芯片雜交反應條件（變性處理、時間、溫度）及雜交組分和濃度的不斷優(yōu)化，制備高特異性基因芯片。但基因芯片技術屬于綜合性的高新技術，不僅需要昂貴的芯片制作系統(tǒng)，還需昂貴的激光共聚焦掃描儀輔助，且對操作人員的專業(yè)要求較高，這使得該技術的推廣受到了限制[9]。

4.3 環(huán)介導等溫擴增技術（LAMP） 環(huán)介導等溫擴增（loop-mediated isothermal amplification，LAMP）由日本學者Notomi[10]提出，在恒溫條件下（65℃左右），具有鏈置換特性的Bst DNA 聚合酶的作用下，利用4 條可特異性識別靶基因上的6 個特異區(qū)域的引物（F3/B3 和FIP/BIP），可實現(xiàn)目標序列的109～1010倍擴增。

本實驗室從百合斑駁病毒、百合無癥病毒、黃瓜花葉病毒的CP基因上尋找保守區(qū)域，選擇保守區(qū)域時避開所有的突變位點設計獲得LAMP 特異性引物，能識別靶序列上的6 個特異區(qū)域。建立的百合病毒的LAMP 和RT-LAMP 方法具有高特異性，與常見侵染百合的多種病毒無交叉，靈敏度高，可在模板純度只有10 個拷貝數(shù)下進行擴增，反應結果通過添加SYBR GreenⅠ染料，肉眼可視，顯色為綠色的樣品為陽性，含有百合病毒，顯色為橘色的樣品為陰性，不含百合病毒[11-12]。

LAMP 反應時間短，靈敏度高，受樣本質(zhì)量影響小，可省略DNA 或RNA 純化步驟[13]。本實驗室對現(xiàn)有的環(huán)介導等溫技術又進一步優(yōu)化，即實現(xiàn)LAMP 試劑預分裝和配套的樣本直擴技術，現(xiàn)場只需加樣1 次，無需電泳，實驗結果用熒光進行顯色判斷，陽性產(chǎn)物為綠色，陰性產(chǎn)物為橘紅色。LAMP 反應檢測靈敏度高，最低檢測限為2 個拷貝，檢測時間為20 min。整個反應只需要金屬浴或水浴鍋，3 支移液器即可操作，設備簡單，總費用6 000 元左右。

LAMP 試劑預分裝。在百級凈化車間，將試劑分裝為2 個部分，A 試劑吹干在管蓋上，B 試劑分裝在PCR 管中，封裝好。由于核酸染料在反應前體系配制時加入，反應后無需開蓋添加染料進行顯色，避免因開蓋產(chǎn)生的氣溶膠污染。試劑放置室溫可長達7 個月。

樣本直擴技術意味著樣本進一步處理即可直接加入反應體系，無需進行純化。固體樣品加入裂解液，95℃裂解10 min，上清液即可作為模板，無需純化。極大簡化了樣品制備的步驟，減少了勞動強度，也減少了污染的風險?，F(xiàn)場操作步驟簡單，高中生訓練2 h 即可操作。然而，LAMP 檢測方法也具有一定的局限性：靶序列要求較長，低于100 bp 無法設計引物。

5 不同測定方法的比較

目前，常用的百合病毒檢測方法雖多，但不同的方法會因植物病毒和寄主的不同而有不同的效果。雖然電鏡觀察法較直觀，但其需高倍數(shù)的電子顯微鏡，且樣品的制備費用昂貴。免疫學方法較為復雜，對實驗人員的操作能力要求較高，且實驗需制備大量的高質(zhì)量的抗血清，成本高，不易廣泛推行。PCR 和LAMP 擴增時引物結合位點不同，PCR 引物只需與靶序列的上、下游位點結合且引物不完全匹配時，PCR 仍能擴增出片段，但易出現(xiàn)非特異性片段，而LAMP 4 條引物只有與靶序列的6 個區(qū)域完全匹配，才能進行有效擴增。與常規(guī)PCR 和RT－PCR 相比，LAMP 檢測具有特異性和靈敏度更高、用時更短。LAMP 只需在等溫條件下完成，用恒溫水浴鍋就可完成反應，適合在基層和現(xiàn)場快速檢測，操作簡便，是一項快速、便捷但又準確性高的新技術，具有很廣的發(fā)展前景。簡而言之，自LAMP 技術發(fā)展以來，因其操作簡單、不需要昂貴儀器設備、快速、高效、特異性好、靈敏度高等優(yōu)點，更適用于田間樣本檢測。