一種木瑚菌屬食用菌鑒別用分子標記及引物和探針的制作方法

本發(fā)明屬于生物鑒別技術領域，涉及一種真菌的鑒別方法，特別是涉及一種用于鑒別木瑚菌屬真菌Lentariapatouillardii的ITS特異性分子標記，以及用于所述鑒別方法的專用引物、探針和基因芯片。

背景技術：

管涔山地處呂梁山系北端，平均海波1800～2000m，是溫帶大陸性季風氣候和西伯利亞冬季冷氣團交融門戶，降雨量充沛，是山西三大河流的發(fā)源地，植物覆蓋率高，植被分布呈現(xiàn)明顯的垂直帶譜。特殊的地理環(huán)境和氣候環(huán)境造就了該地區(qū)獨特的生物多樣性，而來自管涔山脈的食用菌也因其獨特的風味和營養(yǎng)價值，曾被納為皇室貢品。因此，開展管涔山系食用菌分子標記研究，對于這一地區(qū)特有品種的開發(fā)與保護具有重要意義。

木瑚菌屬Lentariapatouillardii，屬擔子菌綱、多孔菌目、木須菌科、木瑚菌屬(Lentaria)，是一種生長在管涔山一帶的著名野生食用菌，我國發(fā)現(xiàn)有5種類，其中L.patouillardii為中國新記錄種。

傳統(tǒng)的食用菌分類鑒定主要依據(jù)子實體的形態(tài)學特征，包括擔孢子的大小和子實體真皮菌絲的形態(tài)特征。但子實體的許多形態(tài)學特征往往隨生長條件的不同而發(fā)生變化，同時許多鑒別性特征又經(jīng)常是幾個種所共有，這就給傳統(tǒng)的分類學帶來了很大困難，僅僅依據(jù)形態(tài)學特征進行菌種鑒定不是十分可靠。

隨著分子生物學技術的快速發(fā)展，特別是分于標記和基因標記技術的建立與成熟，為發(fā)展簡便、快速、準確的食用菌鑒定技術提供了有效手段?；蛐酒且环N新型的DNA識別技術，利用芯片的高通量和特異性優(yōu)勢，可以在芯片上對相近親緣關系的食用菌進行辨識，以提高檢測的準確性。同時，基因芯片檢測主要操作步驟依靠儀器設備完成，檢測周期只需要6～8小時，不依賴傳統(tǒng)檢測中人的主觀經(jīng)驗，可以在短時間內(nèi)獲得準確的檢測鑒別結果。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種木瑚菌屬食用菌特異性ITS分子標記，以建立一種快速、靈敏、特異性好的木瑚菌屬Lentaria patouillardii鑒別方法。

提供用于所述木瑚菌屬Lentaria patouillardii鑒別方法的引物和核酸探針，是本發(fā)明的另一發(fā)明目的。

本發(fā)明采用基因克隆技術，并結合基因芯片技術，首先獲得了木瑚菌屬Lentaria patouillardii ITS DNA片段中一段高度保守且特異性強的核酸序列，以作為特異性鑒別木瑚菌屬Lentaria patouillardii的分子標記；進而依據(jù)該分子標記設計并合成了一組特異性引物和核酸探針，建立了特異性鑒別木瑚菌屬Lentaria patouillardii的方法，并對所建立的方法進行了有效性評估試驗。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所提供的木瑚菌屬Lentaria patouillardii ITS特異性分子標記的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。所述ITS特異性分子標記是使用通用引物ITS1/ITS4對從不同產(chǎn)地的木瑚菌屬Lentaria patouillardii中提取的總DNA進行PCR擴增，PCR產(chǎn)物進行毛細管測序，測序結果在NCBI中進行全核酸數(shù)據(jù)庫比對分析，確定出的能夠作為基因芯片檢測靶序列的特征序列。

進而，本發(fā)明根據(jù)上述靶序列，依據(jù)引物與探針設計原則，設計了一對具有SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.3所述核苷酸序列的、用于擴增所述ITS特異性分子標記的引物，以及一種具有SEQ ID NO.4所述核苷酸序列的、用于檢測所述ITS特異性分子標記的核酸探針。

更具體地，本發(fā)明是在引物1的5'端標記有熒光報告基團Hex，并將所述核酸探針進行氨基化處理，即在核酸探針的5'端連接氨基，最終人工合成出具有下述核苷酸序列的引物和核酸探針。

引物1：5'Hex-TTCCAGTTATGTTTCAGAAG-3'。

引物2：5'-ACTCGCGGCGGACCAGCTGAT-3'。

核酸探針：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTAAGTGTATATGGACAAAGGCGAGGGGCG-3'。

本發(fā)明還提供了一種用于檢測木瑚菌屬Lentaria patouillardii的基因芯片。本發(fā)明所述的基因芯片采用本領域常規(guī)方法制備，并在所述基因芯片上固定有上述核酸探針。所述基因芯片采用的片基優(yōu)選常規(guī)的醛基片基，以與所述氨基化的探針配合。

本發(fā)明也提供了一種用于鑒別木瑚菌屬Lentaria patouillardii的試劑盒，在所述試劑盒中至少包含有上述的木瑚菌屬Lentaria patouillardii檢測用基因芯片或核酸探針，用于擴增本發(fā)明所述木瑚菌屬Lentaria patouillardii ITS特異性分子標記的專用引物和PCR擴增試劑，以及其他必要的相關試劑。

最后，本發(fā)明提供了一種鑒別木瑚菌屬Lentaria patouillardii的方法，本發(fā)明所述方法是利用上述木瑚菌屬Lentaria patouillardii ITS特異性分子標記對待測木瑚菌屬Lentaria patouillardii進行鑒定，利用PCR方法獲得的木瑚菌屬Lentaria patouillardii擴增產(chǎn)物中應包含有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列。

具體地，本發(fā)明所述鑒別木瑚菌屬Lentaria patouillardii的方法包括：

a) 提取木瑚菌屬Lentaria patouillardii待測樣本菌株或子實體的基因組總DNA；

b) 以所述引物對所述提取的總DNA進行PCR擴增，獲得PCR擴增產(chǎn)物；

c) 將所述PCR擴增產(chǎn)物與所述核酸探針進行原位雜交，以特異性鑒定出木瑚菌屬Lentaria patouillardii。

本發(fā)明在PCR擴增產(chǎn)物與核酸探針原位雜交后，洗去未雜交的PCR擴增產(chǎn)物，對雜交結果進行檢測。雜交結果為陽性，則所述待測樣本為木瑚菌屬Lentaria patouillardii；雜交結果為陰性，則所述待測樣本不為木瑚菌屬Lentaria patouillardii。

本發(fā)明優(yōu)選采用激光共聚焦掃描儀對上述雜交結果進行熒光掃描檢測。

本發(fā)明上述方法中，所述基因組總DNA提取、PCR擴增、原位雜交的方法也都是常規(guī)的。

本發(fā)明較佳的PCR擴增程序如下：95℃預熱5min；36個循環(huán)：95℃ 20s，58℃ 20s，72℃ 40s；最后72℃延伸5min。

使用本發(fā)明提供的專用引物和核酸探針對同一地域生長的不同食用菌進行鑒定，結果顯示只有木瑚菌屬Lentaria patouillardii的PCR擴增產(chǎn)物與本發(fā)明核酸探針雜交結合并呈現(xiàn)陽性結果(檢測位點亮)，其他食用菌的PCR擴增產(chǎn)物則與本發(fā)明核酸探針沒有雜交結合(檢測位點不亮)，說明本發(fā)明設計的引物能將木瑚菌屬Lentaria patouillardii的特異性基因片段擴增出來，并與木瑚菌屬Lentaria patouillardii核酸探針進行有效結合。同時，采用不同的核酸探針與木瑚菌屬Lentaria patouillardii的PCR擴增產(chǎn)物進行雜交，也只有本發(fā)明的核酸探針具有陽性響應，其他核酸探針無響應，說明木瑚菌屬Lentaria patouillardii核酸探針的特異性較好。以上結果證明本發(fā)明提供的檢測方法特異性、準確性好。

因此，本發(fā)明提供的木瑚菌屬Lentaria patouillardii ITS特異分子標記以及專用引物和核酸探針能夠應用于木瑚菌屬Lentaria patouillardii的快速鑒定檢測中。本發(fā)明的特異性分子標記鑒別方法不僅具有比常規(guī)形態(tài)學判斷更精確的鑒定結果，而且與其他檢測方法比較檢測時間短、準確性高，檢測所需時間只需8個小時，而傳統(tǒng)的培養(yǎng)聯(lián)合化學顯色反應鑒定耗時10～15天，拮抗試驗則至少需要兩周時間，出菇試驗更需要5～6個月的時間。

附圖說明

圖1是本發(fā)明核酸探針對不同真菌的鑒定結果。

圖中：Cl為亞歷山大杯傘檢測位點，Hy為煙色垂膜菇檢測位點，Le為木瑚菌屬Lentaria patouillardii檢測位點，Tr為鱗蓋口蘑檢測位點，Me為條柄铦囊蘑檢測位點，Ly為荷葉離褶傘檢測位點，Pe為青霉菌檢測位點，Cy為柱孢菌檢測位點。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明進行進一步的說明，但應該理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。本領域技術人員在本發(fā)明基礎上對本發(fā)明作出的各種改動或修改，均應同樣落于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

下述實施例所用方法如無特殊說明，均按照常規(guī)方法和條件進行，或按照商品說明書選擇。所用引物、核酸探針和所用序列測定工作均由生工生物工程（上海）股份有限公司合成和完成。

實施例1：木瑚菌屬Lentaria patouillardii基因組DNA提取。

木瑚菌屬Lentaria patouillardii菌樣材料采集于山西忻州岢嵐地區(qū)的管涔山落葉闊葉林帶，經(jīng)鑒定為木瑚菌屬真菌Lentaria patouillardii。

采用組織分離法，將子實體整體用75%乙醇擦拭消毒后，以手術刀在菌蓋、菌柄、菌褶、根部切取小塊組織，將切下的組織置于75%乙醇中浸泡30s，無菌水沖洗干凈，接種于121℃滅菌30min的PDA培養(yǎng)基(馬鈴薯200g，葡萄糖20g，瓊脂15g，水1L)中。將接種的培養(yǎng)基置于27℃恒溫培養(yǎng)箱中，每隔24小時檢查一次菌絲生長情況。

培養(yǎng)8天后，收集菌絲，用SIGMA真菌基因組提取試劑盒提取真菌的總DNA。提取方法及步驟詳見說明書。將提取的基因組DNA稀釋至50ng/μL，-20℃保存。

實施例2：ITS特異性分子標記的確定。

以實施例1獲取的木瑚菌屬Lentaria patouillardii總DNA為模板，使用通用引物ITS1/ITS4對DNA進行PCR擴增，PCR產(chǎn)物進行毛細管測序，得到詳細的序列信息。

將測序結果在NCBI中進行全核酸數(shù)據(jù)庫比對分析，篩選獲得保守性高的片段，對選取的不同序列的結果進行比較和選擇，最終確定了一段測序結果中的特征性序列，所述木瑚菌屬Lentaria patouillardii的特異性基因片段的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

經(jīng)過同源性比對檢索后，確定所選取的靶序列為一段特異性較高的DNA 序列，可以作為基因芯片檢測的靶序列。

實施例3：引物與核酸探針的設計。

根據(jù)實施例2確定的靶序列作為分子標記，依據(jù)引物與核酸探針設計原則，設計SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.3所示的專用引物，以及SEQ ID NO.4所示的核酸探針。

引物1：5'Hex-TTCCAGTTATGTTTCAGAAG-3'。

引物2：5'-ACTCGCGGCGGACCAGCTGAT-3'。

核酸探針：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTAAGTGTATATGGACAAAGGCGAGGGGCG-3'。

其中，在引物1的5'端標記有熒光報告基團Hex；在核酸探針的5'端連接氨基，將核酸探針進行氨基化處理。

實施例4：基因芯片的制備。

將實施例3中氨基化的核酸探針按一定濃度點在醛基片基上，室溫放置過夜，先后用洗脫液I(5×SSC，1%SDS)、洗脫液II(0.25×SSC，1%SDS)各洗脫5min，將沒有固定上的探針洗脫掉，然后離心甩干，制備成基因芯片備用。

實施例5：待測真菌的PCR擴增及熒光標記鑒定。

取待測真菌，以SIGMA真菌基因組提取試劑盒提取真菌的總DNA。以實施例3設計的帶有熒光標記的專用引物對所提取的總DNA進行PCR擴增，PCR擴增體系如下。

PCR擴增程序如下：95℃預熱5min；36個循環(huán)：95℃ 20s，58℃ 20s，72℃ 40s；最后72℃延伸5min。

將上述擴增得到的PCR產(chǎn)物與實施例4制備的基因芯片進行原位雜交，在42℃下保持40min，用洗脫液I(5×SSC，1%SDS)、洗脫液II(0.25×SSC，1%SDS)各洗脫5min，洗去未雜交的PCR擴增產(chǎn)物，用激光共聚焦掃描儀檢測基因芯片雜交結果。核酸探針檢測位點顯綠色熒光，證明雜交結果為陽性，待測真菌為木瑚菌屬Lentaria patouillardii。核酸探針檢測位點無熒光亮點則雜交結果為陰性，待測真菌不屬于木瑚菌屬Lentaria patouillardii。

實施例6：核酸探針對木瑚菌屬Lentaria patouillardii的特異性檢測驗證。

為證明本發(fā)明核酸探針對木瑚菌屬Lentaria patouillardii的特異性響應，選取了另外5種在木瑚菌屬Lentaria patouillardii生長環(huán)境中常見的其他食用菌：亞歷山大杯傘、煙色垂膜菇、鱗蓋口蘑、條柄铦囊蘑、荷葉離褶傘，以及食用菌中常見的一般內(nèi)生菌：青霉菌和柱孢菌，與木瑚菌屬Lentaria patouillardii一同提取總DNA并進行PCR擴增，以本發(fā)明核酸探針進行原位雜交，檢測結果如圖1所示。

結果顯示，與木瑚菌屬Lentaria patouillardii相同生長環(huán)境內(nèi)的其他食用菌以及內(nèi)生菌均沒有被檢測，只有木瑚菌屬Lentaria patouillardii檢測位點顯色，證明本發(fā)明設計的靶序列及對應的核酸探針和專用引物可以特異性的檢測出木瑚菌屬Lentaria patouillardii。

繼而，收集了多份不同的木瑚菌屬Lentaria patouillardii樣本并提取總DNA，以本發(fā)明專用引物進行PCR擴增，與核酸探針原位雜交，檢測結果顯示所有木瑚菌屬Lentaria patouillardii樣本的雜交結果均呈陽性，證明具有專屬性。

實施例7：核酸探針的檢測特異性。

為進一步驗證本發(fā)明核酸探針的可靠性和分辨率，選取另外7種不同的核酸探針，與本發(fā)明所述核酸探針共同對木瑚菌屬Lentaria patouillardii總DNA的PCR擴增產(chǎn)物進行原位雜交。其中核酸探針1為本發(fā)明采用的核酸探針。

核酸探針1：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTAAGTGTATATGGACAAAGGCGAGGGGCG-3'。

核酸探針2：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTCTCAAGGACTGAATTACATTCATTACA-3'。

核酸探針3：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTCAACCCCCACATCCAAACCTAACCAAAC-3'。

核酸探針4：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTAGGCGTGCACATACATGCTCCGAAGGAG-3'。

核酸探針5：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTGAAAAGATAGACCAGAAATATAAGAGA-3'。

核酸探針6：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTACCTCGGAAAATAGAATCCAGGTCTA-3'。

核酸探針7：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTACACGGGTGGGGAGGTTGGACCCAGGA-3'。

核酸探針8：5'NH₃-TTTTTTTTTTTTGACGGCGGGCGCGCGGCTCCCGGAGGTG-3'。

鑒別試驗過程同實施例5。結果顯示，只有核酸探針1對木瑚菌屬Lentaria patouillardii呈陽性顯示，其他核酸探針均為陰性顯示，說明本發(fā)明核酸探針對木瑚菌屬Lentaria patouillardii具有高的特異性，能將木瑚菌屬Lentaria patouillardii與其他真菌區(qū)分開。

SEQUENCE LISTING

〈110〉 山西省農(nóng)業(yè)科學院食用菌研究所

〈120〉 一種木瑚菌屬食用菌鑒別用分子標記及引物和探針

〈160〉 4

〈170〉 Patentin version 3.2

〈210〉 1

〈211〉 608

〈212〉 DNA

〈213〉 木瑚菌屬 Lentaria patouillardii

〈400〉 1

TTCCAGTTAT GTTTCAGAAG GGGCCTTTGC TTGCTGGCCG TCAAGGCATG TGCGCGCCCC 60

TCGCCTTTGT CCATATACAC TTCGTGCACC TCGGTCTGAG CCTCCCGTCG GGAGCCGCCC 120

CGCGAGAGCG GGGTCGAGGC TCGGACCGCT TTCCATACAG CAGCCTGTCT TAACGCATGT 180

CTAATGTCCT ACGGGGCGAT ATGAAATACA ACTTTCAACA ACGGATCTCT TGGCTTTCGC 240

ATCGATGAAG AACGCCGCGA AAGTGCGAAA CGTAATGTGA ATTGCAGAAT TCAGTGAATC 300

ATCGAATCTT TGAACGCATC TTGCGCTCCT TGGTATTCCG AGGAGCATGC CTGTTTGAGT 360

GTCGTGAAAC CTCTCAACCC CTTCTCCTTT GCGAGTCGAG GTTGGACTTG GACGCTGCCG 420

CGAAGTCCCT TCGCGGCTCG TCTTGAAATG CATCAGCTGG TCCGCCGCGA GTTCGGTGCT 480

AACGACGGTG TGATAAGTAA CTCTGTGGCG CCGTCTAGTC GAATCCGTGG GGGACTGCTT 540

CCAGTCGTCT TAGGACAAGT CATCACTTCA TCTGACCTCA AATCAGGTAG GACTACCCGC 600

TGAACTTA 608

〈210〉 2

〈211〉 22

〈212〉 DNA

〈213〉 正向引物

〈400〉 2

TTCCAGTTAT GTTTCAGAAG 20

〈210〉 3

〈211〉 23

〈212〉 DNA

〈213〉 反向引物

〈400〉 3

ACTCGCGGCG GACCAGCTGA T 21

〈210〉 4

〈211〉 39

〈212〉 DNA

〈213〉 探針

〈400〉 4

TTTTTTTTTT TTAAGTGTAT ATGGACAAAG GCGAGGGGCG 40