研究人員開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù)，該技術(shù)使用微針貼片在一分鐘內(nèi)從植物組織中收集DNA，而不是傳統(tǒng)技術(shù)所需的時(shí)間。DNA提取是鑒定植物病害的第一步，新方法有望開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)植物病害檢測(cè)工具。
“當(dāng)農(nóng)民發(fā)現(xiàn)田間可能存在的植物病害時(shí)，例如馬鈴薯晚疫病，他們想知道它是什么;快速檢測(cè)對(duì)于解決迅速傳播的植物病害非常重要，”魏青山助理教授說(shuō)。北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的化學(xué)和生物分子工程，以及關(guān)于這項(xiàng)工作的論文的共同作者。
“快速檢測(cè)的障礙之一是從植物樣品中提取DNA所需的時(shí)間，我們的技術(shù)為這個(gè)問(wèn)題提供了快速，簡(jiǎn)單的解決方案，”Wei說(shuō)。
“一些植物病害具有相似的葉片癥狀，例如由著名的愛(ài)爾蘭饑荒病原體致病疫霉引起的晚疫病，以及由姊妹物種煙草引起的疫病，”Jean Ristaino說(shuō)，他是William Neal Reynolds北卡羅來(lái)納州植物病理學(xué)杰出教授國(guó)家和共同通報(bào)的論文作者。“疾病鑒定的黃金標(biāo)準(zhǔn)是一種分子檢測(cè)。我們的新技術(shù)很重要，因?yàn)樵趶臉悠分刑崛NA之前，不能對(duì)致病疫霉菌株或任何其他植物病害進(jìn)行擴(kuò)增或基因分型檢測(cè)。“。
通常，使用稱為CTAB提取的方法從植物樣品中提取DNA，該方法必須在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，需要大量設(shè)備，并且需要至少3至4小時(shí)。CTAB萃取是一個(gè)多步驟過(guò)程，涉及從組織研磨到有機(jī)溶劑和離心機(jī)的所有方面。
相比之下，新的DNA提取技術(shù)僅涉及微針貼片和水性緩沖溶液。貼片大約是郵票的大小，由廉價(jià)的聚合物制成。貼片一側(cè)的表面由數(shù)百根僅0.8毫米長(zhǎng)的針組成。
農(nóng)民或研究人員可以將微針貼片應(yīng)用于他們懷疑患病的植物，將貼片固定幾秒鐘，然后將其剝離。然后用緩沖溶液沖洗貼劑，從微針上洗滌遺傳物質(zhì)并進(jìn)入無(wú)菌容器。整個(gè)過(guò)程大約需要一分鐘。
“看到微針貼片技術(shù)在農(nóng)業(yè)和植物科學(xué)中的新應(yīng)用令人興奮，”加州大學(xué)洛杉磯分校生物工程學(xué)教授，該論文的共同撰稿人，研發(fā)了幾個(gè)微針 - 基于藥物傳遞系統(tǒng)的人類健康。
“在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，我們發(fā)現(xiàn)與CTAB相比，微針技術(shù)確實(shí)導(dǎo)致樣品中的雜質(zhì)含量略高，”Wei說(shuō)。“然而，微針技術(shù)的純度水平與其他經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)室DNA提取方法相當(dāng)。最重要的是，我們發(fā)現(xiàn)微針和CTAB樣品之間純度水平的微小差異并沒(méi)有影響通過(guò)以下方法準(zhǔn)確測(cè)試樣品的能力。 PCR或LAMP檢測(cè)。“
“微針提取較小采樣量的事實(shí)似乎不是問(wèn)題，”Rajesh Paul博士說(shuō)。北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的學(xué)生和論文的第一作者。“在最近的盲測(cè)中，微針技術(shù)成功地從所有田間采集的感染番茄葉中提取了病原體DNA。”
“DNA提取一直是開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工具的重要障礙，”Wei說(shuō)。“我們現(xiàn)在正朝著創(chuàng)建一個(gè)集成的，低成本的現(xiàn)場(chǎng)便攜式設(shè)備的目標(biāo)前進(jìn)，該設(shè)備可以執(zhí)行從采樣到識(shí)別病原體并報(bào)告測(cè)定結(jié)果的過(guò)程的每個(gè)步驟。”
該論文“通過(guò)用于快速檢測(cè)植物病害的微針補(bǔ)丁提取植物DNA”發(fā)表在ACS Nano雜志上。該論文由Ristaino實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理Amanda Saville共同撰寫;Jeana Hansel，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)研究生;Carmin Ball和Alyssa Williams，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的本科生;Yanqi Ye，曾任北卡羅來(lái)納州立大學(xué)聯(lián)合生物醫(yī)學(xué)工程系和教堂山北卡羅來(lái)納大學(xué)的研究生;張新源，天津大學(xué)本科，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)訪問(wèn)研究員;和加州大學(xué)洛杉磯分校博士后研究員陳國(guó)俊。