植物病毒病檢測(cè)方法
植物病毒病是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上一種重要病害,嚴(yán)重影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量, 目前還沒有1種治療效果較理想的藥劑,對(duì)發(fā)病植株做到早期診斷及提前檢測(cè)就顯得尤為重要。植物病毒學(xué)歷經(jīng)近百年的發(fā)展,植物病毒的檢測(cè)方法與手段也在不斷發(fā)展與改進(jìn)。常用的方法有侵染力測(cè)定法、血清學(xué)方法、電子顯微鏡計(jì)數(shù)和分子生物學(xué)法等。
1.4.1侵染力測(cè)定法
侵染力測(cè)定法是將病毒樣本接種在植物上,根據(jù)侵染力的大小定量。它的靈敏度在所有定量法中是比較高的,而且是其他定量法的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)一種新的定量法,如果不經(jīng)過侵染力的驗(yàn)證,將無法判斷測(cè)定的是病毒或者是具有侵染力的病毒。侵染力測(cè)定法包括局部枯斑法、淀粉-碘斑法、系統(tǒng)感染率的測(cè)定法等。侵染力測(cè)定多用粗汁液來接種,為了避免抑制物質(zhì)的作用和使半葉枯斑數(shù)目控制在一定范圍,須用緩沖液稀釋接種物。
局部枯斑法 1929年F.O.Holmes發(fā)現(xiàn)TMV在心葉煙(Nicotiana glutinosa)接種葉片上引起局部壞死斑點(diǎn),在一定的病毒濃度范圍內(nèi),所產(chǎn)生的斑點(diǎn)數(shù)目與病毒濃度成正比例。這一發(fā)現(xiàn)成為病毒侵染性定量測(cè)定的基礎(chǔ)(田波,1987)。所有機(jī)械傳染的病毒都有可能應(yīng)用局部斑點(diǎn)法,但實(shí)際上只有少數(shù)病毒具有可用于定量測(cè)定的局部斑寄主。一個(gè)待測(cè)樣品所形成的斑點(diǎn)數(shù)目除取決于接種物中病毒濃度外,還受試驗(yàn)植物種類、環(huán)境條件和接種物中是否含有病毒抑制物質(zhì)的影響。
淀粉-碘斑法 當(dāng)所研究的病毒沒有過敏性枯斑寄主時(shí),采用此法。Holmes(1931)發(fā)現(xiàn)TMV接種的煙葉上有時(shí)形成明顯的黃化斑塊,但不能用于計(jì)數(shù)。將這種接種葉用95%乙醇加熱到80℃固定,然后用I2和KI混合液(10克I2,30克KI,1500毫升H2O)染色時(shí),則侵染點(diǎn)處出現(xiàn)淀粉-碘的藍(lán)色反應(yīng)。當(dāng)下午采摘葉片,褪色過夜,然后用碘液染色,則侵染點(diǎn)較周圍組織著色淺;當(dāng)采摘葉片前,植株先在黑暗中放幾個(gè)小時(shí),再用碘液染色,則侵染點(diǎn)組織著色深。這是由于病毒侵染既降低光合組織中碳水化合物的形成,也降低碳水化合物從光合組織中的運(yùn)出。淀粉-碘染色的強(qiáng)弱受環(huán)境條件的影響較大,不如局部枯斑法可靠,但在標(biāo)準(zhǔn)化條件下仍可用于侵染性的定量測(cè)定。
侵染性滴度法 當(dāng)上述方法都不適用時(shí),可采用侵染性滴度法。即把欲測(cè)定樣品用緩沖液稀釋,可用十倍稀釋、成倍稀釋、半倍稀釋或更低稀釋。這種方法的缺點(diǎn)是需用大量實(shí)驗(yàn)植物,但可得到較好的結(jié)果。此方法可用于介體傳染的病毒。
1.4.2血清學(xué)方法
血清學(xué)方法原理是利用抗原抗體的體外特異性結(jié)合檢測(cè)植物病毒。主要包括沉淀反應(yīng)、凝聚反應(yīng)、酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)、免疫電鏡(IEM)、放射免疫測(cè)定(RIA)、PCR(聚合酶蓮式反應(yīng))法等。
沉淀反應(yīng) 將可溶性抗原與相應(yīng)的抗體混合,當(dāng)兩者的比例合適,并有鹽類存在時(shí),即有沉淀物出現(xiàn),叫做沉淀反應(yīng)。由于沉淀物主要是由抗體球蛋白所組成,為了保證有足夠的抗體,因此試驗(yàn)時(shí)通常要稀釋抗原,不稀釋抗體。
凝聚反應(yīng) 在微生物細(xì)胞懸液中,加入含有特異性抗體的血清,有一定濃度的電解質(zhì),微生物細(xì)胞凝聚成團(tuán),叫做凝聚反應(yīng)。分為直接凝聚反應(yīng)與間接凝聚反應(yīng)。由于病毒是可溶性抗原,必須把病毒的抗體先吸附于一種與免疫無關(guān)的顆粒表面,然后與相應(yīng)的抗原結(jié)合反應(yīng)。用于吸附抗體的顆粒有皂土、乳膠、炭末、紅細(xì)胞等。
酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(Enzyme linked Immunosorbent assay,簡(jiǎn)稱ELISA)將酶標(biāo)記物同抗原抗體復(fù)合物的免疫反應(yīng)與酶的催化放大作用相結(jié)合,既保持了酶催化反應(yīng)的敏感性,又保持了抗原抗體反應(yīng)的特異性,因而極大的提高了靈敏度;同時(shí)它又是一種非均相分析過程,即在反應(yīng)中的每一步之后都有洗滌過程,從而排除了未反應(yīng)物質(zhì)的干擾。自1976年 Voller和Clark等將ELISA應(yīng)用于植物病毒檢測(cè),已形成多種測(cè)試方法。常用的方法有有細(xì)胞直接法、細(xì)胞間接法、競(jìng)爭(zhēng)法、酶抗酶法、雙夾心法(Double sandwich method)、雙抗體夾心法(Double antibody sandwich method)測(cè)定方式(侯義龍,2000)。這種方法的靈敏度高(可測(cè)出1-10納克/毫升的濃度),特異性強(qiáng),操作簡(jiǎn)便,已廣泛應(yīng)用于病毒測(cè)定和診斷(盛樹力,1978;馬德芳等,1981)。
免疫電鏡(IEM)是用電鏡檢測(cè)抗體特異性結(jié)合于抗原的技術(shù)。Anderson等(1961)和Lafferty與Oeris(1961)發(fā)展了這一方法。其靈敏度高于ELISA。
放射免疫測(cè)定(RIA)在抗原抗體反應(yīng)體系中,當(dāng)同位素標(biāo)記抗原(Ag*)與有*的抗體相互作用時(shí),形成有標(biāo)記抗原的復(fù)合物(Ag*Ab)。如下式所示:
Ag*+Ab Ag*Ab
Ag AgAb
1.4.3 電子顯微鏡計(jì)數(shù)
本世紀(jì)三十年代初電子顯微鏡的發(fā)明,使我們能夠觀察到病毒的分子及其細(xì)微結(jié)構(gòu)。1940年Kausche和Melcher在電子顯微鏡下觀察到煙草花葉病毒的顆粒。電鏡技術(shù)的建立對(duì)病毒學(xué)的發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用。
在實(shí)際生產(chǎn)過程中,根據(jù)病毒的種類與特點(diǎn)的不同,往往需要把幾種方法結(jié)合起來,就可望建立一套快速、靈敏、準(zhǔn)確、的水體植物病毒的檢測(cè)方法。
1.4.4.分子生物學(xué)法
分子生物學(xué)檢測(cè)法能夠檢測(cè)病毒的侵染能力。此方法靈敏度zui高,能檢測(cè)到pg級(jí)甚至fg級(jí)[1fg(飛克)=1×10-15g]的病毒,特異性強(qiáng),檢測(cè)速度快,操作簡(jiǎn)便,可用于大量樣品的檢測(cè)(侯義龍,2000)。目前,常用的分子生物學(xué)方法有核酸分子雜交技術(shù)、dsRNA電泳技術(shù)、多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)等。侯義龍.果樹主要病毒RT-PCR檢測(cè)體系的建立、優(yōu)化及病毒特異DNA片段克隆測(cè)序研究.[博士學(xué)位論文].沈陽(yáng):沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué),2000.6
核酸分子雜交技術(shù) 具有一定同源性的2條核酸單鏈在一定的條件下(適宜的溫度及離子強(qiáng)度等)可按堿基互補(bǔ)原則退火形成雙鏈。此雜交過程是高度特異性的。雜交的雙方是使用的探針和要檢測(cè)—的核酸。待測(cè)核酸可以是克隆的基因片段,也可以是未克隆化的基因組DNA和細(xì)胞總RNA。根據(jù)使用的方法,被檢測(cè)核酸可以是提純的(膜上印跡雜交或液相雜交),也可以在細(xì)胞內(nèi)雜交(細(xì)胞原位雜交) (盧圣棟,1999)。
雙鏈RNA(dsDNA)電泳技術(shù) ssRNA病毒在植物體內(nèi)增殖,通過核酸互補(bǔ)而形成一種健康植物沒有的堿基配對(duì)dsRNA。DsRNA經(jīng)提純、電泳、染色后,在凝膠上所顯示的譜帶可以反映每種病毒組群的特異性,并且有些單個(gè)病毒的dsRNA在電泳圖譜上也顯示一定的特征。因此,利用病毒dsRNA的電泳圖譜可以檢測(cè)出病毒的類型和種類(董穎蘋,2001;李鵬翔,2000)。此法已用于一些病毒組(如黃化病毒組、馬鈴薯Y病毒組、番石竹潛病毒組、煙草壞死病毒組、黃瓜花葉病毒組、絨毛煙斑駁病毒組)的分類研究。
多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerasechainreaction,PCR)技術(shù) 是一種在體外快速擴(kuò)增特定基因或DNA序列的方法,是近10年來發(fā)展和普及zui迅速的分子生物學(xué)新技術(shù)之一(吳乃虎,2000;)。由于它具有強(qiáng)大的擴(kuò)增能力,并且可與其它分子生物學(xué)方法(如核酸雜交)和免疫學(xué)方法(如ELISA)相結(jié)合應(yīng)用,使其敏感性和特異性都大大增強(qiáng);因而廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的各個(gè)學(xué)科(梁國(guó)棟,2001)。靈敏度zui高, 儀器價(jià)格昂貴,試驗(yàn)技術(shù)要求高。
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