炭疽芽孢杆菌检测鉴定技术研究进展

炭疽芽孢杆菌的感染,无论是自然感染,还是作为生物恐怖和生物战的手段。快速检验和鉴定疽芽孢杆菌是最为关键的,只有正确识别生物战剂的种类,才能为正确实施防治措施指明方向。本文讨论了炭疽芽孢杆菌的检验鉴定技术,包括常规的分析培养,免疫学技术,核酸分析技术,生物传感器,基因芯片技术的应用和新诊断分子,如肽核酸与适配子的应用。     

一株自中国大鲵的副炭疽芽孢杆菌分离和鉴定

[目的]对陕西某大鲵养殖场患病的中国大鲵腹水中分离培养得到的一株蜡样芽孢杆菌群细菌疑似菌株进行鉴定,明确该菌生长特性和种类。[方法]无菌解剖患病大鲵,取肠道、腹水、皮肤等各部位的样品均质稀释并分离纯化,从腹水中获得疑似蜡样芽孢杆菌群细菌的纯菌株,命名为SHOU-BC01。对该菌株进行形态与染色特性、培养与生化特性、生物膜形成能力、芽孢形成、药敏检测、全基因组测序等试验鉴定,并根据测序结果进行平均核苷酸相似度(average nucleotide identity,ANI)、数字DNA-DNA杂交(digital DNA-DNA hybridization,dDDH)、多位点序列分型(multilocus sequence typing,MLST)、全基因组SNP聚类和毒力因子分析。[结果]菌株SHOU-BC01为革兰氏阳性杆菌,表面粗糙;具有蛋白酶、卵磷脂酶和溶血酶活性;能够发酵L-阿拉伯糖、D-核糖、D-木糖等多种糖类,能利用色氨酸、丙酮酸盐等;有较强生物膜形成能力;120 h的芽孢形成率达到70.60%;该菌株对青霉素G、头孢噻吩、万古霉素等15种抗生素耐药,对哌拉西林、头孢唑啉、庆大霉素等25种抗生素敏感;根据生物学特性结合ANI、dDDH及全基因组SNP聚类分析,鉴定菌株SHOU-BC01为副炭疽芽孢杆菌(Bacillus paranthracis),经MLST分型,该菌株属于ST205序列型;该菌株含有鞘磷脂酶、CytK和NheC毒素、多糖荚膜、PlcR-PapR群感效应系统及Ⅶ型分泌系统等毒力因子。[结论]成功从中国大鲵腹水中分离出副炭疽芽孢杆菌,丰富了大鲵副炭疽芽孢杆菌数据。     

利用扩增片段长度多态性分析鉴别炭疽和蜡样芽孢杆菌

目的:利用扩增片段长度多态性(AFLP)分析建立鉴别炭疽芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌的分子生物学方法。方法:3株炭疽芽孢杆菌和3株蜡样芽孢杆菌基因组经限制性内切酶EcoRⅠ和MseⅠ酶切后与对应接头连接,通过预扩增和选择性扩增获得特异性DNA片段,将片段进行毛细管电泳,并利用GeneScan和BioNumerics软件对电泳数据进行分析。结果:选择性扩增最佳引物组合为EcoRⅠ-G/MseⅠ-A,其扩增片段在100~500 bp范围内的有效数量为40~50条;比较炭疽芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌的AFLP特征峰值图和DNA指纹图谱,确定了5个有明显差异的片段区。结论:利用AFLP分析可对芽孢杆菌属中相近的炭疽芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌进行鉴别,该方法可作为炭疽芽孢杆菌传统鉴定方法的补充。     

炭疽芽孢杆菌分子分型研究进展

随着分子生物学的发展,分子分型技术被广泛应用于鉴别炭疽芽孢杆菌菌株间的遗传相关性和流行病学特征。我们就近年来常用的炭疽芽孢杆菌分子分型方法的优缺点和研究进展进行综述。     

水产养殖中枯草芽孢杆菌的分子鉴定

微生物种类繁多,以形态学和生理生化指标为基础的细菌鉴定较为复杂,是一项繁琐、费时的工作,对一种未知细菌的鉴定和分类,不仅需要分析多个生化指标,有时还要取决于工作人员的经验。因此迫切需要建立一些简单、方便、易于操作的分类鉴定方法对微生物进行分析,使人们在一定程度上更科学、更精确、更快速地找到分离物的分类地位。     

作物根际联合固氮芽孢杆菌的分离鉴定及生态分布

本文报导一种富集和分离根际联合固氮芽孢杆菌的方法,该方法以果胶为唯一碳源的培养基进行富集,中性红为指示剂的培养基进行分离,根据固氮芽孢杆菌能产气以及在分离培养基平板上菌落为红色两个重要的鉴别性特征即可检出,准确性高,简便快速;应用此法从１５个地点６种作物共８８个根系样品中分离出５１株固氮芽孢杆菌,经鉴定均为多粘芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｕｓｐｏｌｙｍｙｘａ）;还初步讨论了多粘芽孢杆菌在几种作物根际的分布情况。     

一株芽孢杆菌的分离和鉴定

从中国农业科学院北京畜牧兽医研究所鸡舍附近土壤中分离到一株芽孢杆菌P-25,并进行了分子鉴定。通过形态鉴定、革兰氏染色、生理生化测定、16SrRNA序列分析和系统发育树构建,确定该菌株为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus),其16SrRNAGenBank登录号为GU271135。     

枯草芽孢杆菌K-268的分离鉴定及对水稻稻瘟病的防病效果

生防细菌是绿色防控稻瘟病的有效措施。为了发掘高效拮抗稻瘟病菌的生防细菌,本研究采用平板对峙法从感病品种K020268的健康稻株叶片中筛选获得1株对稻瘟病菌抑制效果较好的拮抗细菌K-268,同时测定该菌的抑菌谱。通过形态学观察、生理生化鉴定16S rRNA 和gyrA序列分析对其进行菌种鉴定,并初步研究了该菌株的生物学特性和对稻叶瘟的防治效果。结果表明,菌株K-268对稻瘟病菌菌丝生长抑制率为86.30%±0.70%,同时对水稻纹枯病菌、玉米大斑病菌及柑橘沙皮病菌等供试的14株植物病原菌均有抑制作用;经鉴定菌株K-268为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),该菌株对数生长期为14-32 h,生长最适温度为30℃,生长最适pH值为6.0-7.0,并且其具有良好的耐盐性。离体接种实验结果表明,稀释10倍即菌液浓度6×10⁸ CFU/mL时,预防组和治疗组的叶瘟发病率分别为14.81%和23.46%,效果与稀释750倍的75%三环唑稀释液(WP)效果相当。活体喷雾接种结果表明,在接种稻瘟病菌分生孢子悬浮液(1×10⁶个/mL)前 24...     

炭疽杆菌芽孢外壁胶原样蛋白(BclA)的多态性分析

炭疽杆菌芽孢外壁胶原样蛋白（BclA）是芽孢外壁发状菌丝的主要结构成分,也是芽孢的主要免疫原。从国内分离的3株炭疽杆菌中克隆出BclA基因并进行了序列分析,结果发现有2株（A16R和40048）的BclA与国外报道菌株长度不同,分别含有388个和322个氨基酸,72个和50个GXX三氨基酸重复序列,5个和3个含21个氨基酸的（GPT）5 GDTGTT重复序列（BclA重复）。另一株40022的BclA与国外报道的53169株完全一敛,含有370个氨基酸,66个GXX重复,5个BclA重复。对我国炭疽杆菌BclA蛋白多态性的分析为进行炭疽杆菌的基因分型以及研究炭疽芽孢的免疫原性和致病机理打下基础。     

环介导等温扩增技术在快速检测炭疽芽胞杆菌中的应用

本文旨在建立适合国境口岸现场应用的生物恐怖防控快速检测方法,从而保障口岸安全.针对生物恐怖炭疽芽胞杆菌,选择目标菌种特异性基因片段,设计引物,运用环介导等温扩增(LAMP)技术建立一套简便、高效的检测方法,并模拟生物恐怖炭疽芽胞杆菌可能存在的基质条件,评价LAMP技术在快速筛查中的适用性.结果显示,LAMP技术排查生物恐怖炭疽芽胞杆菌简便、快速、特异,检测灵敏度为102～103 CFU/ml;且能有效检出在偏酸、偏碱及黏稠基质中的炭疽芽胞杆菌.而高盐环境对该反应影响较大,有必要采用能有效去除盐分的核酸抽提方法.     

伪狂犬病毒蛋白激酶基因的PCR扩增及其克隆鉴定

以ＢＨＫ－２１细胞单层上增殖的伪狂犬病毒（Ｐｓｅｕｄｏｒａｂｉｅｓｖｉｒｕｓ,ＰＲＶ）,经离心浓缩后,用ＳＤＳ－蛋白酶Ｋ消化法分离纯化ＰＲＶ基因组ＤＮＡ。参照ＰＲＶＫａ株和ＮＩＡ－３株蛋白激酶（ＰＫ）基因的ＤＮＡ序列,设计并合成了一对长度为２６ｂｐ和３２ｂｐ的引物,以纯化的ＰＲＶ基因组ＤＮＡ为模板,用ＰＣＲ技术成功地扩增出我国伪狂犬病毒地方株的ＰＫ基因,并将它克隆于ｐＵＣ１９载体。酶切分析结果表明,所获ＰＫ基因克隆在ＰｓｔＩ、ＳｍａＩ、ＸｈｏＩ和ＳａｌＩ上的切点与ＰＲＶＮＩＡ－３株相同。为下一步进行ＰＫ基因的体外缺失和重组,以构建减毒的ＰＫ缺失疫苗株奠定了基础。     

Rapid and effective detection of anthrax spores in soil by PCR

AIMS: To detect Bacillus anthracis DNA from soil using rapid and simple procedures. METHODS AND RESULTS: Various amounts of B. anthracis Pasteur II spores were added artificially to 1 g of soil, which was then washed with ethanol and sterile water. Enrichment of the samples in trypticase soy broth was performed twice. A DNA template was prepared from the second enrichment culture using a FastPrep instrument. The template was then used for nested and real-time polymerase chain reaction (PCR) with B. anthracis-specific primers, to confirm the presence of B. anthracis chromosomal DNA and the pXO1/pXO2 plasmids. CONCLUSIONS: One cell of B. anthracis in 1 g of soil could be detected by nested and real-time PCR. The usefulness of the PCR method using field samples was also confirmed. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: The results indicate that this could be a useful method for detecting anthrax-spore contaminated soil with high sensitivity. Its application could have great impact on the progress of epidemiological surveillance.     

Comparative analysis of 23S ribosomal RNA gene sequences of Bacillus anthracis and emetic Bacillus cereus determined by PCR-direct sequencing

The primary structures of the 23S ribosomal RNA genes of Bacillus anthracis and an emetic strain of Bacillus cereus were determined by direct sequencing of enzymatically amplified chromosomal DNA. The 23S rRNA gene sequences of B. anthracis and B. cereus were found to be almost identical and showed only two differences (a single nucleotide change, and a single base insertion in B. cereus). The feasibility of using PCR-direct sequencing for the rapid sequence determination of large-subunit rRNA genes is demonstrated.     

炭疽芽胞杆菌染色体特异序列的筛选及实时定量检测

筛选117条炭疽芽胞杆菌(Bacillusanthracis)特异序列,经双重特异性验证后得到19条理想的特异序列(genomicsignatures),其中6条符合设计TaqMan探针建立实时定量PCR的要求,根据常规PCR检测结果选择其中C04片段与炭疽芽胞杆菌毒性质粒pX01、pX02上的pagA、capB基因建立实时定量PCR检测体系。经试验证实这一体系检测灵敏度达到每PCR反应10~100个拷贝。利用12种相关菌株评价后获得100%特异性,对10份模拟污染标本和20份对照标本检测,所有污染标本均被检出,所有对照标本均为阴性。此方法特异、灵敏、高效,在炭疽芽胞杆菌感染的诊断和环境污染的检测等领域有潜在的应用前景。     

Comparison of PCR, culture and microscopy of blood smears for the diagnosis of anthrax in sheep and cattle

AIMS: To compare microscopy, culture and PCR for the diagnosis of anthrax in blood samples from sheep and cattle. METHODS AND RESULTS: Blood samples were stored at room temperature and at 37 degrees C after receipt, over a period of 15-17 days. Aliquots were plated onto blood agar and blood smears were prepared. Following microscopic examination, DNA was extracted from blood smears and subjected to a multiplex PCR assay targeting the Ba813, cap and lef markers. CONCLUSIONS: PCR provided the most reliable means for the detection of Bacillus anthracis in deteriorating blood samples (15-17 days) and was also successful in diagnosing anthrax in blood smears that had been stored for 6 years and a blood sample which had been stored for 18 months at -20 degrees C. While less successful than PCR, culture for B. anthracis on 7% sheep blood agar was typically more reliable (2-17 days) than the examination of blood smears (2-6 days) for encapsulated bacilli. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: This work demonstrated the superiority of PCR for the diagnosis of anthrax from blood smear scrapings, particularly when microscopy is unreliable.     

一株与中草药五倍子协同抑菌的芽孢杆菌筛选及体外益生效果评价

目的 利用分子生物学方法对从猪肠道食糜分离的芽孢杆菌进行鉴定,并通过体外法评价其益生效果。方法 实验从健康猪肠道食糜中筛选到1株能抑制大肠埃希菌、副伤寒沙门菌、金黄色葡萄球菌和巴氏杆菌生长,并与中草药五倍子具有协同抑菌作用的芽孢杆菌AP139。结果 经16S rDNA同源性序列分析,结合形态和生理生化特点,鉴定为枯草芽孢杆菌（B. subtilis）。芽孢杆菌AP139联合中草药五倍子发酵结果表明：5%组对4种致病菌的抑菌圈直径分别扩大了1.20、14.45、23.54和6.09 mm,其抑菌效果优于未发酵,对巴氏杆菌PM2010和猪大肠埃希菌抑菌圈极显著提高（P＜0.01）,对金黄色葡萄球菌抑菌圈有显著提高（P＜0.05）。经体外益生效果评价得知,AP139菌株在pH=5.0~8.0的条件下活菌数均较高,NaCl浓度为1%时生长较好,0.3%胆盐和人工肠液分别处理3 h后存活率分别达84.26%和89.35%。结论 芽孢杆菌AP139具有良好的协同抑菌作用,并具有益生菌的耐酸、耐胆盐、耐胃肠液等特性,可适应动物胃肠道内环境。     

炭疽芽胞杆菌A16D2株BA2380基因缺失突变株的构建

本课题组早期研究结果表明,炭疽芽胞杆菌BA2380蛋白可能与炭疽芽胞杆菌毒力有关,因而有必要对其功能进行深入研究。选取炭疽芽胞杆菌A16D2株为出发菌株,以其BA2380基因为目的缺失基因,参照A16D2株基因组序列及质粒pSET4s序列,利用软件设计上下游同源臂及抗性基因引物,用本实验室改造的“Golden Gate”克隆方法将3个片段同时连入温敏型穿梭载体pKMBK中(本实验室构建的受体质粒),从而构建基因打靶质粒。将该基因打靶质粒导入炭疽芽胞杆菌A16D2感受态细胞中,利用同源重组原理,筛选获得炭疽芽胞杆菌A16D2 BA2380基因缺失突变株,并对其进行验证。结果验证了本课题组构建的“Golden Gate”克隆体系进行多片段克隆的高效性,也为后续探索其基因功能奠定了基础。