肠道中乳酸杆菌属特异性定量引物的筛选及验证

【目的】乳酸杆菌与人和动物的健康有密切关系,它的存在及含量变化可以作为评价宿主健康的指标之一。在乳酸杆菌定量研究中,特异性引物往往是定量成功的关键。然而,已有引物质量参差不齐,难以保证其特异性。本文旨在通过理论与试验的方法快速筛选出用于定量的乳酸杆菌属特异性引物,同时为今后引物筛选和设计提供理论基础。【方法】查阅文献、挑选出12对基于16S rRNA基因序列设计的乳酸杆菌属引物,通过MEGA 6.0软件确定引物相对位置,计算引物匹配率,以引物相对位置和匹配率为依据重新组合引物,获得理论特异性乳酸杆菌属引物,再通过琼脂糖凝胶电泳和QX200Droplet Digital PCR系统对新组合引物的特异性进行检验。【结果】通过理论与试验相结合的方法确定了一对特异性较好的乳酸杆菌属定量引物Lab1,它的扩增产物大小约300 bp。ddPCR系统检验结果发现其特异性和灵敏性较好,还可以有效定量粪便中的乳酸杆菌。【结论】引物设计理论结合特异性试验这种方法可以快速有效地筛选出特异性较好的引物,同时为今后引物筛选和设计提供理论基础。     

双歧杆菌属特异性测序引物筛选及优化

【背景】目前双歧杆菌的益生功能被普遍认可,越来越多的研究开始关注肠道中双歧杆菌的生物多样性。然而双歧杆菌是肠道中的低丰度物种,现有技术尚难以深入研究其多样性。【目的】基于双歧杆菌16SrRNA基因序列筛选一对适用于分析粪便样品中低丰度双歧杆菌属多样性的特异性引物。【方法】依据已有引物的相对位置及其与双歧杆菌属16S rRNA基因序列的匹配率,将引物重组优化得到扩增片段800 bp的双歧杆菌属特异性引物;通过PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳对引物进行实验筛选和特异性验证;以细菌通用引物(27f/1492r)为参照,通过单分子实时(Single-molecule real-time,SMRT)测序技术对不同引物的3份粪便样品中细菌的DNA扩增子进行测序,在种水平上分析比较不同引物的优劣。【结果】对文献中已有的9对双歧杆菌特异性引物进行重组并优化,其中2对引物的理论特异性较好且扩增产物大于800 bp,它们分别为Bif164-f/Pbi R2和Pbi F1/Pbi R2。PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳实验发现,Bif164-f/Pbi R2的扩增条带明亮且无拖尾。此外,利用SMRT测序平台对引物27f/1492r和Bif164-f/Pbi R2的3份粪便样品中细菌的DNA扩增子进行测序并分析。27f/1492r扩增子的分析结果显示,3份样品依次分别含1、3、4个双歧杆菌种且双歧杆菌的平均相对含量为0.34%;而Bif164-f/Pbi R2扩增子的分析结果显示,3份样品依次分别含2、6和8个双歧杆菌种且双歧杆菌的平均相对含量为98.72%。上述结果表明,Bif164-f/Pbi R2可在种水平上特异地检出粪便中低丰度的双歧杆菌,进而实现样品中双歧杆菌的多样性分析。【结论】筛选出一对双歧杆菌特异性引物Bif164-f/PbiR2,可在种水平上分析粪便样品中低丰度双歧杆菌的生物多样性,同时也验证了理论结合实验进行引物筛选这种方法的可行性。     

实时荧光定量PCR法研究溃疡性结肠炎患者肠道双歧杆菌属、柔嫩梭菌属及拟杆菌属量的变化

目的应用荧光定量PCR技术对人粪便内双歧杆菌属、柔嫩梭菌属及拟杆菌属进行定量检测,揭示肠道相关菌群改变在溃疡性结肠炎（ulcerative colitis,UC）发病中的作用及意义。方法分别设计双歧杆菌属、柔嫩梭菌属及拟杆菌属的特异性引物。收集溃UC患者粪便标本60份及正常对照标本60份,提取细菌基因组DNA,应用实时荧光定量PCR反应测定细菌的数量。结果UC患者组双歧杆菌属及柔嫩梭菌属的数量较正常对照组明显减少（P〈0．05）,而拟杆菌属的数量较正常对照组明显增多（P〈0．05）,差异有统计学意义。结论UC患者粪便中双歧杆菌属及柔嫩梭菌属的数量较正常对照明显减少,而拟杆菌属的数量较正常对照明显增多,提示肠道菌群与UC的发生、发展有一定的关系。     

猕猴桃6个LOX基因家族成员实时定量PCR引物特异性的检测与应用

从基因家族成员的视角开展基因表达研究是阐明基因功能的重要组成内容,实时定量PCR（QPCR）技术是分析基因表达的有效手段.以猕猴桃脂氧合酶（LOX）基因家族6个成员为对象,分析了引物特异性的检测方法.该方法整合了熔点曲线分析、琼脂糖电泳、交叉PCR扩增和PCR产物测序等分析手段,有效消除其他成员的交叉扩增干扰,为利用QPCR检测基因家族成员表达提供了特异、准确与可行的途径.     

应用实时荧光定量PCR定量检测溃疡性结肠炎肠道大肠埃希菌、乳酸杆菌及双歧杆菌属的变化

目的应用实时荧光定量PCR（RT—PCR）法对溃疡性结肠炎（ulcerative colitis,UC）患者粪便中大肠埃希菌、乳酸杆菌及双歧杆菌属的数量进行定量检测分析。方法根据细菌的16SrDNA基因序列设计大肠埃希菌、乳酸杆菌及双歧杆菌属的种属特异性引物。收集溃疡性结肠炎患者及正常对照者新鲜粪便标本各35例,从待测粪便标本中提取细菌基因组DNA,进行实时荧光定量PCR反应,定量分析不同细菌的数量。结果正常对照组与病例组粪便中细菌数量分别为大肠埃希菌（4．62±1．10;5．27±1．02）、乳酸杆菌属（4．99±0．75;4．65±0．95）、双歧杆菌属（5．07±0．95;4．93±0．99）,病例组大肠埃希菌数量明显增多（t=2．540,P=0．013）,而乳酸杆菌及双歧杆菌属数量与正常组比较差异无统计学意义（t1=0．488,P,=0．530;t2=-0．533,P：=0．596）。结论溃疡性结肠炎患者粪便中大肠埃希菌的数量较正常对照明显增多,而乳酸杆菌及双歧杆菌属的数量无明显变化,提示大肠埃希菌与溃疡性结肠炎的发病或复发有关系,而乳酸及双歧杆菌属与此病的关系有待进一步研究。     

类群特异性PCR引物设计与评估

本文以真核藻类18SrDNA类群特异性PCR引物的设计与评估为例,详细介绍了如何利用Primrose等一系列程序设计类群特异性PCR引物并评估其敏感性与特异性,并对这一方法的优势与应用类群特异性PCR引物进行群落多样性分析需要注意的问题进行了讨论。     

PCR引物特异性核查系统(PSC)的构建与应用

聚合酶链式反应(PCR)虽已广泛用于分子生物学研究中,然而PCR实验中的非特异性产物问题将直接影响PCR的效率,在多重PCR实验中更是如此。为了最大限度地降低非特异性产物的出现率,同时避免用户频繁使用Blast比对检查非特异性,我们开发了基于NCBI-Blast的引物评估和模板DNA特异性结合能力评估的核查系统PSC(Primer Specificity Checking,http://biocompute.bmi.ac.cn/PSC),并基于虚拟PCR实验确定了用于引物质量核查计算的多种参数,能够在线提供多个物种的引物特异性核查结果。该系统可以有效地对引物序列可能产生的所有非特异性扩增进行预测,有助于实验前引物优化或者对非特异扩增结果进行解释,最终达到提高PCR效率的目的。     

基因结构分析软件对实时定量PCR引物进行设计和筛选

目的：以人丝裂原活化蛋白激酶3(mitogen-activated protein kinase 3, ) 基因结构为例,利用不同生物相关软件分析、 设计和筛选合适的定量PCR 引物。方法：利用NCBI 的Gene 数据库查找人基因的参考序列、UniGene 数据库查找标准 参考序列;并用在线软件如Spidey, UCSC, Ensembl 等分析基因结构;利用Primer3,Oligo6,IDT 等软件进行引物设计;用MFOLD 程序分析基因二级结构后,选择引物可定位的外显子位置;利用电子PCR进行引物扩增特异性的检验;最后通过实验检验引物的 扩增效果。结果：从程序软件推荐的引物列表中筛选出一对能特异扩增人基因的引物。结论：基因结构分析软件有助于定 量PCR 引物的设计。     

属特异性T-RFLP技术在双歧杆菌群落分析中的应用

【目的】以双歧杆菌标准菌株为材料,构建双歧杆菌属特异性末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)技术,用于微生物群落中双歧杆菌的特异性分析。【方法】采用16S rRNA基因的双歧杆菌属特异性引物,5′-端用HEX荧光标记,结合通用引物1510r进行双歧杆菌特异性PCR扩增,软件模拟酶切后选取Hae III和Alu I进行限制性酶切,对酶切消化产物的荧光标记末端测序得到T-RFLP峰谱图。同时将该技术与实验室已建立的乳酸杆菌属特异性T-RFLP技术相结合,建立多相T-RFLP技术应用于对市面上益生菌产品的时效性检测。【结果】建立的方法能够快速准确地对不同种的双歧杆菌及合生元产品中的益生菌进行定性或半定量分析。【结论】据此,成功搭建T-RFLP技术用于微生态环境中双歧杆菌的检测,并成功将多相T-RFLP技术用于市售益生菌产品的时效性检测。     

实时荧光定量PCR法研究结直肠癌患者肠道拟杆菌属、梭杆菌属和梭菌属量的变化

目的通过研究结、直肠癌患者肠道拟杆菌属、梭杆菌属和梭菌属量的变化,揭示肠道相关菌群改变在大肠癌发病中的作用及意义。方法收集术前结、直肠癌患者粪便标本40例及正常对照标本40例,根据细菌的靶基因序列设计特异性引物。提取待测粪便标本细菌DNA,应用SYBR Green I实时荧光定量PCR测定不同细菌的数量。结果正常对照组与实验组粪便中细菌数量分别为拟杆菌属(8.76±0.77;9.85±0.88)、梭杆菌属(7.94±1.25;10.0±1.65)、梭菌属(3.54±0.70;6.56±0.68),拟杆菌属中的脆弱拟杆菌为(2.12±0.48;4.07±1.77)、梭杆菌属中的坏死梭杆菌为(2.31±0.26;7.62±2.68)及梭菌属中的肉毒梭菌为(2.76±1.16;5.43±1.21),实验组数量均明显增多(P0.05)。结论结、直肠癌患者粪便中拟杆菌属、梭杆菌属和梭菌属的数量较正常对照明显增多,提示结、直肠癌的发生发展与肠道菌群有明显关系。     

Polymerase Chain Reaction and Denaturing Gradient Gel Electrophoresis Monitoring of Fecal Bifidobacterium Populations in a Prebiotic and Probiotic Feeding Trial

A culture-independent approach based on genus-specific PCR and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) was used to monitor qualitative changes in fecal bifidobacterial communities in a human feeding trial. DNA was extracted directly from feces and bifidobacterial 16S rDNA sequences were amplified using genus-specific PCR. The PCR fragments were subsequently separated in a sequence-specific manner by DGGE in order to obtain a profile of bifidobacterial fragments. The DGGE profiles revealed that in general, administration for two weeks of galactooligosaccharide and/or Bifidobacterium lactis Bb-12 (8 g and 3 × 10¹⁰ cfu per day, respectively) did not affect the qualitative composition of the indigenous Bifidobacterium population, while B. lactis Bb-12 transiently colonised the gut.     

高效组成型分泌表达木素过氧化物酶酿酒酵母工程菌的构建

【目的】为了获得高产木素过氧化物酶酿酒酵母工程菌。【方法】本研究从黄孢原毛平革菌中克隆了木素过氧化物酶(lignin peroxidases,LiP)基因,全长2193 bp,编码371个氨基酸,并与来源于酿酒酵母的PGK启动子序列、来源于pPIC9K质粒的α-信号肽序列以及来源于pSH65质粒的CYC1终止子序列通过重叠延伸PCR构建完整表达盒(PαLiC),利用rDNA整合法构建木素过氧化物酶酿酒酵母表达载体,实现木素过氧化物酶在酿酒酵母中的多拷贝表达。利用数字微滴PCR技术对拷贝数进行鉴定,探究拷贝数与蛋白表达量之间的关系。【结果】通过rDNA整合法得到拷贝数为1、2、4、5、6、7、8、9、10、11、12和13的木素过氧化物酶酿酒酵母工程菌,通过对其酶活测定,表明当拷贝数为7时,酶活力最高,为367U/L。【结论】本研究在酿酒酵母中表达了木素过氧化物酶,研究了其基因拷贝数与酶活性的关系,对木质素降解技术的发展具有重要意义。     

猪链球菌和猪多杀性巴氏杆菌多重实时荧光PCR方法的建立

【背景】猪链球菌(Streptococcus suis,SS)和猪多杀性巴氏杆菌(Pasteurella multocida,Pm)都是能引起宿主致病的人畜共患病原菌,常出现混合感染,临床诊断上易与猪瘟、猪丹毒等混淆。【目的】快速、有效鉴别猪链球菌病和猪多杀性巴氏杆菌病,建立一种能同时检测2种病原的多重实时荧光定量PCR检测方法。【方法】基于猪链球菌的gdh基因和猪多杀性巴氏杆菌的plpE基因,设计2对特异引物及TaqMan探针,以细菌16S rRNA基因设计通用引物及探针,通过对反应条件优化,建立了一种能同时检测猪链球菌和猪多杀性巴氏杆菌的多重实时荧光定量PCR检测方法。【结果】该方法能够特异性地检测猪链球菌和猪多杀性巴氏杆菌,与细菌分离后的测序结果验证完全一致。此方法对重组质粒标准品的最低检出浓度分别为4.53×10²copies/μL和3.97×10²copies/μL。重复性试验结果显示,该方法的组内和组间变异系数均小于3%。【结论】本实验所建立的方法准确、简便、可靠,能够用于2种病原菌的同时检测,为猪链球菌病和猪多杀性巴氏杆菌病的防治提供了有效的检测工具,具有重要的流行病学意义和临床应用价值。     

母乳源乳双歧杆菌Probio-M8的遗传特征及基因组差异比较分析

【目的】母乳源乳双歧杆菌（Bifidobacterium animalis subsp. lactis） Probio-M8具有优良的益生特性,本文拟从全基因组水平解析Probio-M8的遗传特征,并与已有益生功效的乳双歧杆菌的基因组进行比较分析。【方法】本研究基于NCBI已公开的21株乳双歧杆菌和1株模式菌株DSM10140^T的基因组数据,构建了核心基因集与泛基因集,解析该群体的系统发育关系,比较分析Probio-M8的遗传特征及功能基因组。【结果】22株乳双歧杆菌的泛基因集包含1 618个基因,其中核心基因1 514个,占泛基因集的93.57%,表明乳双歧杆菌核心基因集高度保守。以1 514个核心基因构建系统发育树,发现22株乳双歧杆菌分为两个分支,AD011单独为一个分支,Probio-M8和其他菌株与模式菌株DSM10140^T聚在同一分支,且Probio-M8与V9、BB-12、Bi-07、HN019的遗传距离极为接近。进一步分析耐药基因和毒力基因,在Probio-M8与V9、BB-12、Bi-07、HN019基因组上均检测到DfrA...     

Application of real-time PCR assay for detection and quantification of Alexandrium tamarense and Alexandrium catenella cysts from marine sediments

The dinoflagellates Alexandrium tamarense (Lebor) Balech and Alexandrium catenella (Whedon and Kofoid) Balech (Dinophyceae) are believed to be the main species responsible for paralytic shellfish poisoning (PSP) all over the world. It is necessary to identify A. tamarense and A. catenella cysts and to monitor their distribution in sediment in order to minimize the damages caused by PSP to the economy and food quality because cysts are the seed population for blooms caused by motile vegetative cells. In this study, we developed an efficient DNA extraction method from the natural cysts present in marine sediments after they were size fractionated with a plankton net (mesh size of 20–150 μm). The 10–3000 cysts were added to the sediments collected from the Ariake Sea, and for which the primuline-staining method did not reveal any cysts. DNA was then extracted from each sample, and linear standard curves for A. tamarense and A. catenella cysts were obtained from the correlation between the Ct values by real-time PCR and the log of the initial densities of cysts. We monitored the A. tamarense and A. catenella cyst densities in the environmental samples. This assay was demonstrated to be a powerful tool for the identification, detection, and quantification of the cysts of the toxic dinoflagellates.     

铁皮石斛钙网蛋白基因DoCRT1的分子克隆与表达研究

该研究采用RACE克隆铁皮石斛钙网蛋白(calreticulin,CRT)基因DoCRT1,进行生物信息学分析,并借助定量PCR检测基因表达模式,为揭示该基因在铁皮石斛生长发育及逆境生理中的分子作用奠定基础。结果表明:(1)DoCRT1基因(GenBank登录号KT957551)cDNA全长1 672bp,ORF长1 275bp,编码一条由424个氨基酸组成的多肽,分子量49.05kD,等电点4.42,具有CRT蛋白保守的钙网蛋白/钙联接蛋白P结构域(205~320)和类伴刀豆球蛋白凝集素/葡聚糖酶结构域A(20~222)以及多个基序;蛋白N端含有一个信号肽(1~23)和一个跨膜区域(8~24),预测结果显示主要定位于细胞液泡、胞外,与多种植物CRT蛋白一致性很高(80%~87%)。(2)DoCRT1蛋白与OsCRT1/2、ZmCRT1亲缘关系近,聚在CRT进化树的CRT1/2分支。(3)qRT-PCR检测结果显示,DoCRT1基因转录本在石斛根中表达量较高,为叶中的2.23倍,且茎与叶中表达量无显著差异。     

春兰CgSEP3基因的克隆和表达分析

该研究采用RT-PCR和RACE技术从春兰(Cymbidium goeringii)中分离到1个SEPALLATA3(SEP3)基因。序列分析表明,该基因含有1个732bp的开放阅读框(ORF),共编码243个氨基酸。系统进化树分析显示,该基因是MADS-box基因家族AP1/AGL9组SEP的同源基因,其编码蛋白与其它植物SEP3类蛋白具有较高的一致性,命名为CgSEP3(登录号为KF924272)。实时荧光定量分析表明,CgSEP3在春兰花器官中均有表达,其中在唇瓣、侧瓣和萼片中的表达量较高,在子房和蕊柱中的表达量较低;而且CgSEP3在花发育各个时期都有表达,在1~2cm的花芽中表达量最高,在盛开的花中的表达量最低。研究认为,CgSEP3基因可能在春兰花瓣和萼片的形成过程中具有重要作用。