曹子健, 邱艷紅, 王爽, 趙娟, 鄭素月, 喬廣行, 秦文韜*
(1.北京市農(nóng)林科學(xué)院植物保護研究所,北京 100097; 2.河北工程大學(xué)園林與生態(tài)工程學(xué)院,河北 邯鄲 056038; 3.北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究所,北京 100097; 4.北京市頤和園管理處,北京 100097)
受氣候環(huán)境、種植模式、經(jīng)濟全球化等因素的影響,重大植物病害頻發(fā),引發(fā)了一系列嚴重的生態(tài)環(huán)境及農(nóng)業(yè)安全問題,成為全球農(nóng)業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)[1-2]。病原物能侵染不同生長階段的植物引起嚴重的植物病害,危害農(nóng)業(yè)安全。對病原物進行檢測和診斷有助于掌握植物病害的流行病學(xué)、地理分布等重要信息,從而對植物病害綜合管理和控制策略提供依據(jù),有效避免植物病原物的引入和傳播[3],因此,建立高效準確的病原早期預(yù)警和快速診斷體系是防控植物病害的關(guān)鍵[4]。
早期植物病原的診斷依賴于癥狀識別和簡單的分離培養(yǎng)技術(shù)。傳統(tǒng)檢驗技術(shù)遠不能滿足當前農(nóng)業(yè)精準化發(fā)展需求。隨著技術(shù)的發(fā)展逐漸出現(xiàn)了蛋白水平鑒定、核酸分子檢測、光譜分析檢測及多技術(shù)聯(lián)合檢測等方法。其中,以聚合酶鏈式反應(yīng)(polymerase chain reaction,PCR)技術(shù)為基礎(chǔ)衍生出的一系列核酸分子檢測方法憑借檢測速度快、準確率高、靈敏度高等優(yōu)點得以快速發(fā)展并廣為利用。1988 年,Chamberlain 等[5]首次報道了多重PCR(multiplex PCR,mPCR)技術(shù),并將其用于同步擴增多個序列以檢測基因的缺失情況。由于具有高效、操作簡便、成本低廉以及系統(tǒng)性的明顯優(yōu)勢,該技術(shù)在近幾十年來得以迅速發(fā)展,在植物病原檢測上的應(yīng)用尤為突出。因此本文系統(tǒng)綜述了多重PCR 技術(shù)在植物病原真菌、細菌、病毒、線蟲檢測中的應(yīng)用現(xiàn)狀,并分析了該技術(shù)目前存在的問題,展望了該技術(shù)未來的發(fā)展前景,以期為植物病原物的早期診斷和植物病害的科學(xué)防控提供技術(shù)支撐,同時也為該技術(shù)更好地應(yīng)用提供借鑒。
多重PCR 技術(shù)在傳統(tǒng)PCR 技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來,可在單一反應(yīng)體系中針對多個位點擴增以實現(xiàn)多種靶標病原的檢測(圖1),具有通量高、成本低的優(yōu)點[6]。由于多重PCR 是在同一反應(yīng)中利用多對引物進行靶標擴增,隨著引物的增加,引物間的相互作用會降低檢測靈敏度,增加檢出難度[7],因此在構(gòu)建多重PCR 體系時,要求引物之間的退火溫度盡可能相近,引物對的擴增產(chǎn)物能夠區(qū)分,且在反應(yīng)過程中引物間不能交叉。經(jīng)過多年發(fā)展,多重PCR 衍生出多種類型,根據(jù)靶標類型可分為巢式PCR(nested PCR,nPCR)、系統(tǒng)型特異多重PCR(phylotype-specific multiplex PCR,Pmx-PCR)、多重串聯(lián)PCR(multiplexed tandem PCR,MT-PCR)等;依據(jù)PCR種類又包括實時熒光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)、反轉(zhuǎn)錄PCR(reverse transcription-PCR,RT-PCR)、數(shù)字PCR(digital PCR,dPCR)等;依據(jù)PCR 反應(yīng)平臺分為微流控的PCR、固相載體的PCR 等[8-9]。目前,多重PCR 不僅能進行基因分型以及多病原快速檢測,還可以用來研究某些微生物群落的結(jié)構(gòu),并評估微生物的群落動態(tài)或?qū)Νh(huán)境變化的響應(yīng)[10]。
圖1 多重PCR原理Fig. 1 Principle of multiplex PCR
真菌是第一大植物病原,植物病原真菌快速檢測是植物病害綜合防控的重要基礎(chǔ)[11]。植物病原真菌的傳統(tǒng)診斷方法需要對病原培養(yǎng),然后進行顯微鏡觀察及致病性試驗,該方法周期較長,且要求檢驗人員具備一定的專業(yè)知識;此外,不同病原真菌形態(tài)特征較相似,在同一寄主上可能導(dǎo)致相似的癥狀,因此,病原真菌的精準診斷是制定科學(xué)防控策略的前提和關(guān)鍵。利用高特異性的DNA 檢測技術(shù)可有效提高植物病原真菌鑒定的速度和準確性[12]。目前,多重PCR 技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于常見的植物病原真菌檢測過程中,并為植物真菌病害的防控提供了技術(shù)支撐。
炭疽菌(Colletotrichum)是引起禾本科植物、果樹、花卉、蔬菜等多種植物炭疽病的全球性植物病原真菌[13]。楊怡華等[14]通過巢式雙重PCR 技術(shù)檢測麥冬炭疽病病原菌山麥冬炭疽菌(C. liriopes)和黑斑病病原菌互隔交鏈孢菌(Alternaria alternata),靈敏度高達100 pg?μL-1DNA。Wang等[15]應(yīng)用高分辨率熔解(high-resolution melting,HRM)技術(shù)對Colletotrichum spp.、疫霉菌(Phytophthora spp.)和菜豆殼球孢(Macrophomina phaseolina)的多重PCR反應(yīng)產(chǎn)生的特異性融化峰進行分析,提高了草莓冠腐病病原體檢測和分化的準確性。
立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)引起的植物根腐病是常見的土傳病害,可為害多種蔬菜的幼苗、根、葉和莖。Wallon 等[16]建立了基于ITS(internally transcribed spacer)序列的R. solani及其融合群AG1-IB 的雙重qPCR 體系,靶標的檢測限達到1 μg菌核·g-1干燥土壤。
鐮刀菌屬(Fusarium spp.)在自然界分布極廣,普遍存在于土壤及動植物有機體,能引起小麥、水稻和蔬菜等植物的根腐、莖腐、花腐和穗腐等多種病害[17]。劉芮池等[18]建立了土傳病原菌大麗輪枝菌(Verticillium dahliae)、尖孢鐮刀菌(F.oxysporum)和瓜果腐霉(Pythium aphanidermatum)的三重PCR(triplex PCR)檢測體系,檢測靈敏度分別為每克土壤105個孢子、106個孢子及10-2mg菌絲。Villarino 等[19]建立的雙重PCR 體系每克土壤中可最低檢測出107孢子和105孢子的腐皮鐮刀菌(F. Solani)和F. oxysporum。
疫霉屬(Phytophthora spp.)真菌是馬鈴薯和番茄晚疫病的病原,常引發(fā)毀滅性災(zāi)害[20]。Liao等[21]通過優(yōu)化引物、模板濃度以及擴增程序,建立能同時檢測疫霉屬以及樹莓疫霉根腐病菌(P.rubi)、草莓疫霉紅心病菌(P. fragariae)、栗黑水疫霉(P. cambivora)的四重PCR 反應(yīng)體系,與常規(guī)PCR 技術(shù)相比,四重PCR 技術(shù)對靶標病原的檢測靈敏度雖有所降低,但特異性和通量均有提升。同時,多重PCR 技術(shù)也被用來檢測仙人掌上的病原煙疫霉(P. nicotinae)和惡疫霉(P. cactorum)[22]。
腐霉屬(Pythium spp.)屬于卵孢菌綱,許多腐霉屬物種對植物具有致病性,在苗圃、農(nóng)田等不同生產(chǎn)系統(tǒng)中引起諸多植物病害,如濕腐、根腐、軟腐和莖腐等[23-25]。Ishiguro 等[26]開發(fā)了用以鑒定瓜果腐霉菌(Py. aphanidermatum)、旋柄腐霉(Py.helicoides)和群結(jié)腐霉(Py. myriotylum)的多重PCR技術(shù)。
此外,大斑突臍蠕孢(Exserohilum turcicum)和玉蜀黍平臍蠕孢(Bipolaris maydis)引起的大斑病和小斑病是影響玉米健康生長的2 種重要病害。代玉立等[27]基于交配型基因建立的多重PCR檢測體系能夠很好地區(qū)分上述2 種病原及其相應(yīng)的近緣種,靈敏度可達0.1 ng?μL-1DNA。
細菌作為植物病害的第二大病原,可在種子、病殘體、土壤、糞肥、雜草寄主或昆蟲體內(nèi)越冬或越夏,侵染植物后可出現(xiàn)腐爛、壞死、萎蔫、變色、畸形等癥狀。有些植物細菌病害和生理性病害癥狀相似,一些病原難以人工培養(yǎng),采用多重PCR技術(shù)可有效提高植物病原細菌的檢測效率。
黃單胞菌屬(Xanthomonas spp.)細菌能導(dǎo)致多種植物產(chǎn)生非特異性的癥狀,形態(tài)上難以區(qū)分,因此相關(guān)學(xué)者開發(fā)了許多快速、靈敏和特異的診斷方法[28]。Strayer 等[29]研究發(fā)現(xiàn),4 種黃單胞菌的hrpB7 基因存在單核苷酸序列多態(tài)性,基于此設(shè)計了4組特異性探針和2對引物,開發(fā)的多重實時熒光PCR 能夠檢測105~108CFU?mL-1的細菌DNA。在柑橘潰瘍病檢測方面,建立了針對X.citri pv. citri、X. citri pv. aurantifolii B 型和C 型3 種柑橘潰瘍病菌的多重PCR 檢測方法[30-31]。Jouen等[32]基于2 套引物和探針建立的雙重qPCR 方法可檢測Xanthomonas spp.,其中一套引物源于紅掌細菌性枯萎病病原X. phaseoli pv. dieffenbachiae 的ABC 轉(zhuǎn)運蛋白基因;另一套源于紅掌的查爾酮合酶基因作為內(nèi)參。Webber 等[33]基于膜蛋白基因(filamentation temperature sensitive X,ftsX)和奎尼酸代謝基因(quinate metabolicgene,qumA)設(shè)計引物,建立了X. arboricolapv.corylina的雙重PCR 檢測方法。
棒形桿菌屬(Clavibacterspp.)能侵染多種植物,引起細菌性潰爛、葉片萎蔫,形成水皰樣斑點,最終導(dǎo)致整株壞死。Thapa 等[34]基于番茄細菌潰瘍病病原菌(C. michiganensis)的染色體基因rhuM和tomA設(shè)計引物,并以植物16S rDNA 基因作為內(nèi)參建立了多重PCR 的診斷平臺,檢測限為0.01 ng DNA。
茄科雷爾氏菌群(Ralstonia solanacearumspecies complex,RSSC)引起的植物青枯病是一種破壞性極強的細菌性病害,RSSC 包含1 個高度異質(zhì)性的細菌群,且種群的寄主范圍十分廣泛。He等[35]利用Pmx-PCR結(jié)合基于巨胞質(zhì)內(nèi)切葡聚糖酶基因(egl)的系統(tǒng)發(fā)育樹,對不同植物RSSC 菌株進行系統(tǒng)分型。Sharma等[36]同樣通過多重PCR檢測對盧旺達馬鈴薯青枯病RSSC 進行系統(tǒng)分型,并依此繪制流行病學(xué)推斷分布圖。研究青枯病RSSC 群體分布和系統(tǒng)發(fā)育變異可為制定植物青枯病的防治策略提供依據(jù)[37]。李得銘等[38]利用3 對特異性引物構(gòu)建了番茄青枯病菌(R.solanacea)的三重PCR體系,可以精準的從植株與土壤中定性監(jiān)測到該病原菌,單一PCR 檢測靈敏度為5 ng?μL-1DNA,而三重PCR 方法對青枯菌的模版DNA 檢測濃度最低為10-3ng?μL-1,大大提高了土壤中青枯病病原菌的監(jiān)測監(jiān)控能力,并能有針對性地預(yù)防和控制番茄病害,為番茄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支撐。
谷枯病、白葉枯病、細菌性褐條病是水稻生產(chǎn)中的3 種主要細菌性病害,病原菌分別為莢殼伯克霍爾德氏菌(Burkholderia glumae)、稻黃單胞菌水稻致病變種(Xanthomonas oryzaepv.oryzae)和燕麥嗜酸菌燕麥亞種(Acidovorax avenaesubsp.avenae)。Kang 等[39]根據(jù)16S 和23S rDNA 序列及轉(zhuǎn)座酶A 基因序列構(gòu)建了這3 種細菌的檢測體系,檢測限分別為10-2~10-4的稀釋液。
病毒作為植物病害的第三大病原,種類繁多、變異快,且大多具有潛伏侵染的特點,常導(dǎo)致毀滅性的病害,對植物的生長發(fā)育造成了嚴重威脅[40],因而應(yīng)用分子技術(shù)檢測植物病毒十分必要[41-42]。由于植物病毒大多數(shù)為RNA 病毒,多用RT-PCR技術(shù)進行檢測,并且仍可利用多重PCR 技術(shù)提高檢測效率。
在糧食作物病害研究領(lǐng)域,大豆是全球重要的油料作物,而病毒病嚴重影響大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)。大豆花葉病毒(Soybean mosaic virus,SMV)、豆類普通花葉病毒(Bean common mosaic virus,BCMV)和黃瓜花葉病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)是大豆生長過程中為害最嚴重的3種病毒,Xue 等[43]基于病毒的外殼蛋白基因構(gòu)建了上述3 種病毒的三重PCR 檢測體系,檢測限為7×10-1ng?μL-1RNA?;ㄉ《荆≒eanut stunt virus,PSV)和番茄環(huán)斑病毒(Tomato ringspot virus,ToRSV)是我國進境植物檢疫性有害生物,可通過染病大豆進行傳播,袁俊杰等[44]利用雙啟動寡核苷酸引物(dual-priming oligonucleotide,DPO)建立了能同時檢測上述2 種病毒的雙重RT-PCR 檢測體系,該體系具有對45~65 ℃退火溫度不敏感的優(yōu)點。 Maina 等[45]基于高通量測序(highthroughput sequencing,HTS)技術(shù)開發(fā)了靶向基因組測序(targeted genome sequencing,TG-Seq),并將其應(yīng)用于谷類作物上常見的CMV、豌豆早褐病毒(Pea early browning virus,PEBV)、菜豆黃花葉病毒(Bean yellow mosaic virus,BYMV)和豌豆種傳花葉病毒(Pea seedborne mosaic virus,PSbMV)4 種病毒的檢測,TG-Seq 能檢測出凝膠電泳檢測不到的BYMV 和CMV 的擴增子,表明TG-Seq 具有更高靈敏度。針對玉米病毒病,李明駿等[46]建立了5 種玉米病毒的多重PCR 檢測體系,可同時檢測出甘蔗花葉病毒(Sugar-cane mosaic virus,SCMV)、玉米褪綠斑駁病毒(Maize chlorotic mottle virus,MCMV)、水稻黑條矮縮病毒(Rice black streaked dwarf virus,RBSDV)、玉米黃化花葉病毒(Maize yellow mosaic virus,MaYMV)和留尼旺玉米線條病毒(Maize streak reunion virus,MSRV)。Li等[47]建立了基于延伸因子1α(TEF1-α)基因檢測玉米上常發(fā)生的MCMV、SCMV、MaYMV以及相關(guān)的整體病毒(Maize-associated totivirus,MATV)的多重RTPCR檢測方法,靈敏度可達100 pg?μL-1DNA。
在果樹病害研究領(lǐng)域,黃愛軍等[48]基于文獻以及CP和p25基因成功建立了柑橘病害多重RTPCR 檢測方法,可同時檢測出柑橘衰退病毒(Citrus tristeza virus,CTV)、柑橘碎葉病毒(Citrus tatter leaf virus,CTLV)、柑橘黃化脈明病毒(Citrus yellow vein clearing virus,CYVCV)和柑橘葉斑病毒(Citrus leaf blotch virus,CLBV)4 種病毒。Peng等[49]基于CP基因設(shè)計引物以分別擴增獼猴桃褪綠環(huán)斑相關(guān)病毒(Actinidia chlorotic ringspotassociated virus,AcCRaV)、獼猴桃病毒1(Actinidia virus 1,AcV-1)、獼猴桃病毒A(Actinidia virus A,AcVA)和CLBV,并以肌動蛋白基因(ACT1)為內(nèi)部對照成功構(gòu)建多重RT-PCR,檢測限為10-4cDNA。
此外,多重PCR 技術(shù)還廣泛應(yīng)用于觀賞花卉和熱帶經(jīng)濟作物的病毒和類病毒研究領(lǐng)域,目前已報道的可侵染菊花的病毒和類病毒超過20 種,能夠?qū)е戮栈p產(chǎn)10%~30%。Zhao 等[50]建立菊花病害的多重RT-PCR 用以同時檢測番茄不孕病毒(Tomato aspermy virus,TAV)、菊花B 病毒(Chrysanthemum virus B,CVB)、CMV、煙草普通花葉病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)、馬鈴薯Y 病毒(Potato virus Y,PVY)、菊花矮化類病毒(Chrysanthemum stunt viroid,CSVd)和菊花褪綠斑駁類病毒(Chrysanthemum chlorotic mottle viroid,CChMVd),為大規(guī)模調(diào)查病毒病害提供一種可行的方法。Muller 等[51]發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)可可的基因組中整合了內(nèi)源性可可桿狀病毒(endogenous T.cacao bacilliform virus,eTcBV)的序列,對插入病毒序列的兩側(cè)設(shè)計引物組,陽性結(jié)果會擴增出2 條帶,陰性結(jié)果只有1 條帶,可以準確檢測eTcBV 的存在,降低經(jīng)濟損失。
植物寄生線蟲是常見的土傳植物病原,包括孢囊線蟲(Globoderaspp.)、根結(jié)線蟲(Meloidogynespp.)、莖線蟲(Ditylenchusspp.)等,它們的寄主范圍十分廣泛,可引起植物褪綠、發(fā)育不良,降低農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì),部分種類可誘導(dǎo)寄主植物形成根結(jié)狀腫瘤,在世界范圍內(nèi)普遍存在。此外,線蟲通常能在土壤中長期存活,一旦發(fā)生很難根除,嚴重影響下季茬口的安全生產(chǎn)[52-53]。
馬鈴薯孢囊線蟲包括馬鈴薯金線蟲(Globodera rostochiensis)和馬鈴薯白線蟲(G.pallida),是馬鈴薯生產(chǎn)的重要瓶頸,因其嚴重的破壞性被世界各國列入檢疫對象。Nikitin 等[54]基于ITS1 區(qū)域建立的微陣列實時PCR 檢測體系可同時檢測G. rostochiensis和G. pallida,檢測限分別達到1 和10 pg?μL-1。針對阿爾及利亞的馬鈴薯孢囊線蟲,Djebroune 等[55]應(yīng)用前人研究的常規(guī)多重PCR 和熒光實時PCR 對其進行檢測,以明確線蟲的地理分布情況。Gamel 等[56]基于微衛(wèi)星位點設(shè)計TaqMan 探針可以同時檢測G. rostochiensis、G. Pallida和Heterodera schachtii。 種植對G. rostochiensis具有抗性的馬鈴薯品種導(dǎo)致近年來各地為害馬鈴薯的其他種類線蟲檢出量增加[57],因此,多重PCR的應(yīng)用有助于植物線蟲的綜合檢測。
根結(jié)線蟲(Meloidogynespp.)是世界上最具破壞性的植物寄生線蟲之一[58]。Hu等[59]提取根結(jié)線蟲不同生活期的蟲癭DNA,基于28S rRNA 和rDNA-IGS2 區(qū)域建立了針對象耳豆根結(jié)線蟲(M.enterolobii)、南方根結(jié)線蟲(M. incognita)和爪哇根結(jié)線蟲(M. Javanica)的多重PCR 檢測體系,檢出率隨線蟲發(fā)育而增加。Devran 等[60]利用特異性引物建立的多重PCR 方法可成功檢測M. incognita、M. javanica和花生根結(jié)線蟲(M. arenaria)。
莖線蟲屬(Ditylenchus)的鱗球莖線蟲(D.dipsaci)、腐爛莖線蟲(D. destructor)和D. gigas是3種寄主廣泛的線蟲。Jeszke等[61]通過對18S rRNA和rDNA-ITS1區(qū)域進行比對設(shè)計引物,分別成功建立了三重PCR 和qPCR 快速檢測方法,qPCR 的靈敏度可達0.016 ng?rxn-1。
傘滑刃屬(Bursaphelenchus)是一類具有破壞性的嗜木線蟲。Filipiak 等[62]利用2 種通用引物和3 種特異TaqMan 探針建立了多重實時熒光定量PCR方法,可對松材線蟲(B. xylophilus)、擬松材線蟲(B. mucronatus)、偽傘滑刃線蟲(B. fraudulentus)進行有效檢測,檢測限為30 fg DNA?μL-1。
擬毛刺線蟲(Paratrichodorusspp. )俗稱粗短根線蟲(stubby root nematodes),可為害寄主植物的根系而引起病變,一些種類還可充當植物病毒的傳播介體。Huang等[63]通過對18S rDNA 和ITS1區(qū)序列進行比對,設(shè)計引物可同時檢測Paratrichodorus allius、較小擬毛刺線蟲(P.minor)、胼胝擬毛刺線蟲(P. porosus)和Trichodorus obtusus共4種線蟲。
此外,多重PCR 技術(shù)在植原體等病原物的檢測方面也有應(yīng)用。植原體可導(dǎo)致寄主植物代謝紊亂,表現(xiàn)黃化、簇生、矮化、小葉等癥狀,引發(fā)棗瘋病、杏褪綠等重要病害。此外,植原體可通過取食植物韌皮部的昆蟲宿主在上千種植物宿主間傳播,造成巨大的損害。由于植原體不能在培養(yǎng)基上培養(yǎng),因此采用分子檢測方法診斷該病害尤為重要[64]。Gholami 等[65]基于16-23S rRNA 基因間隔區(qū)建立了侵染馬鈴薯的3 組重要植原體16SrⅠ、16SrⅥ和16SrⅫ的多重巢式PCR。Galvao 等[66]應(yīng)用多重PCR 技術(shù)快速檢測植原體Phytoplasma和Spiroplasma,以助于掌握玉米叢矮病的流行病學(xué)。
植物病害的發(fā)生是病原、寄主、環(huán)境相互作用的結(jié)果,發(fā)病過程中往往還會受到多種生物或非生物因素的影響,因此依賴于癥狀識別、分離培養(yǎng)等的傳統(tǒng)診斷方法費時費力,且準確率低,遠不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需求。多重PCR可在同一反應(yīng)體系中對不同靶標進行擴增,大大提高了樣品檢測通量,可應(yīng)用于未表現(xiàn)出明顯癥狀或侵染初期的植物病原診斷。該技術(shù)的使用可擺脫傳統(tǒng)分離培養(yǎng)診斷方法的束縛,開辟了植物病原物診斷的新途徑。
多重PCR 檢測技術(shù)目前在敏感性、穩(wěn)定性、靶標通量等方面仍存在不少問題(表1)。首先,多個引物對、模板等在同一反應(yīng)中易出現(xiàn)非特異性擴增,引起檢測結(jié)果假陽性或假陰性的問題;其次,mPCR 的產(chǎn)物檢測主要依賴凝膠電泳檢測手段,雖然快速便捷且成本較低,但存在明顯局限性,如其擴增片段長度差異受瓊脂糖凝膠電泳分辨率的限制,可能影響檢測靈敏度;此外,使用凝膠電泳來觀察擴增產(chǎn)物的存在或區(qū)分特定擴增產(chǎn)物的大小容易產(chǎn)生假定的光學(xué)誤差,增加人工成本等[67];最后,多重PCR技術(shù)不能確定所檢測到的病原體是否具有活性和侵染性,無法推斷出有關(guān)的微生物細胞完整性信息,影響流行病學(xué)判斷及風(fēng)險評估,從而限制了應(yīng)用場景[28]。因此,多重PCR檢測技術(shù)在未來有待繼續(xù)逐步完善。
表1 多重PCR的優(yōu)缺點及可結(jié)合的技術(shù)Table 1 Advantages, disadvantages and the combinable technologies of multiplex PCR
多重PCR 技術(shù)與一些分子技術(shù)的結(jié)合在一定程度上彌補了上述不足。如多重PCR 與qPCR或dPCR 技術(shù)結(jié)合可實現(xiàn)定量檢測。qPCR 往往利用植物DNA 作為內(nèi)參評估病原的相對量,而dPCR 能直接表征檢測物的絕對量[17,68];微流控芯片和液滴式數(shù)字PCR 技術(shù)與多重PCR 的結(jié)合可使靶標處于不同空間進而提高檢測準確率;毛細管電泳、limunex xMAP 等檢測手段能實現(xiàn)更有效的檢測,也為多重PCR 技術(shù)結(jié)果的分析提供了更優(yōu)越的手段,具有高靈敏、高通量、高分辨的優(yōu)勢;膜層析、液相芯片等技術(shù)可很好地解決電泳條帶檢測通量小的問題[9]。
現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展也在不斷促進和提升多重PCR技術(shù)的應(yīng)用范圍和水平。新一代高通量測序技術(shù)、生物信息學(xué)、微生物基因庫快速擴張以及比較基因組學(xué)等方法的發(fā)展加速了新DNA 分子標記的出現(xiàn),提高了檢測體系的靈敏度[69]。Li 等[70]利用大量李斯特菌(Listeriaspp.)的基因組序列進行泛基因組分析,確定了L. monocytogenes、L.ivanovii的特異性基因靶點和Listeriaspp.共有的基因靶點,據(jù)此設(shè)計引物并建立多重PCR 檢測體系,檢測限為103~104CFU?mL-1。此外,在特異性引物設(shè)計方面可選擇DNA 雜交、BLAST 比對識別等方法,并且隨著大量測序數(shù)據(jù)的獲得可針對具有種屬間差異的保守序列進行設(shè)計,擴大了引物的設(shè)計選擇范圍,提高了篩選效率。因此,針對不同應(yīng)用場景及應(yīng)用要求,有選擇性地將多重PCR技術(shù)與qPCR、dPCR、熒光等技術(shù)相結(jié)合,能發(fā)揮更好的檢測效果,適應(yīng)更多的植物病原檢測應(yīng)用需求,及時防止植物病害集中暴發(fā),為科學(xué)防控植物病害奠定基礎(chǔ)。