Bitki patojenleri yerinde, özellikle toprak kaynaklı patojenler, hızlı ve doğru tespiti daha fazla inoculum üretim ve alanında bitki hastalıklarının yayılması önlemek için çok önemli olduğunu. Burada bir taşınabilir gerçek zamanlı PCR algılama sistemi kullanılarak geliştirilen yöntem yerinde tanı alan koşullarında sağlar.
Yerinde bitki hastalıklarının tanısında yetiştiricileri için zamanında kararlar hastalığın etkilerini azaltmak hastalık yönetimi stratejileri önceki uygulanması olanaklı kılmak için yararlı bir araç olabilir. Şu anda içinde birçok tanı laboratuvarları, Polimeraz zincir tepkimesi (PCR), özellikle gerçek zamanlı PCR, bitki patojeni algılama için en hassas ve doğru yöntemi olarak kabul edilir. Ancak, laboratuvar tabanlı PCR genellikle pahalı labaratuar donanımları ve vasıflı personel gerektirir. Bu çalışmada toprak kaynaklı patojenler patates yerinde moleküler algılama için potansiyel göstermek için kullanılır. Bu hızlı ve basit iletişim kuralı oluşan manyetik boncuk tabanlı nükleik asit çıkarımı, taşınabilir gerçek zamanlı PCR (fluorogenic assay prob tabanlı) kullanarak sağlanır. Taşınabilir gerçek zamanlı PCR yaklaşım karşılaştırıldığında olumlu ile bir laboratuar tabanlı sistem, olduğunca az DNA’dan 100 kopya olarak tespit Spongospora yeraltı. Burada geliştirilen taşınabilir gerçek zamanlı PCR yöntemi alternatif laboratuvar tabanlı yaklaşımlar ve patojen tanı için yararlı bir yerinde araç olarak hizmet verebilir.
Etken patojenler doğru ve hızlı tanımlaması kararlar bitki hastalık yönetimi ile ilgili önemli ölçüde etkiler. Toprak kaynaklı hastalıklar özellikle toprak ortamı son derece büyük bitki göre kitle ve karmaşık, yapım o toprak kaynaklı hastalıklar tüm yönleriyle anlamak için bir meydan okuma olduğu için teşhis etmek zordur. Ayrıca, toprak kaynaklı hastalıklar erken enfeksiyon aşamaları, çevresel stres üzerinde bağımlı sırasında symptomless olabilir ve bazı gecikmiş tanı1‘ neden uzun gizli dönemleri. Pek çok toprak kaynaklı patojenler özel sporlar veya toprakta bile yokluğunda onların ana bilgisayarlar, uzun yıllar yaşayabilir melanized hif gibi hayatta kalma yapılar geliştirdik. Toprak kaynaklı hastalık yönetimi için kullanılan bir yaklaşım içerir: bilinen infeste alan kaçınarak, patojen ücretsiz sertifikalı tohum ve fide kullanarak, ekipman sıhhi tutmak ve toprak ve su mümkün olduğunda hareketi kısıtlayan. Bilgi moleküler algılama stratejiler aracılığıyla patojen varlığının aşamasındaki bakımları zamanında kararlar bildiren tarafından yararlı bir rol oynamak veya alanların Değerlendirmeler öncesi bitki. Otel bünyesindeki test örnek bir tanı laboratuvarı için böyle bir tanı ise belki biraz mesafe uzakta ve aynı zamanda üretici çektiğini göndermeden hızlı bir sonuç sağlayan ek avantajlar ‘alan tarafı’ onların huzurunda gerçekleştirilen sağlar.
Yerinde Tanı dayalı moleküler algılama, duyarlılık, özgüllük, sağlamlık (tekrarlanabilirlik ve tekrarlanabilirlik) ve verimlilik için (i.e., kolaylık ve maliyet performans) değerlendirilmesi için çok önemli faktörlerdir. Akış aygıtları (LFDs) Immunostrip ve PocketDiagnostic gibi yan, onların basitlik olarak bir tek adımlı tahlil nedeniyle yerinde patojen algılama için popüler yöntem vardır. Çünkü onlar duyarlılık ve özgüllük eksikliği ve hedef patojen düşük konsantrasyonlarda ise ve benzer türler veya cins ile cross-react zaman zaman belirsiz sonuçlar sağlar ancak, LFDs her durumda doğru tanı aracı olmayabilir 2. izotermal amplifikasyon (lamba) döngü-aracılı da yerinde patojen algılama için geçerlidir ve özellikle düşük maliyetli reaktifler, sabit kalmasını reaksiyon koşulları ve basit Renkölçer görsel analiz nedeniyle ucuzdur. Her ne kadar her iki yaklaşımın kantitatif daha pahalı ekipman3ile kullanılabilir ancak, LFDs ve lamba genellikle nitelik, kullanılır. Polimeraz zincir tepkimesi (PCR) yüksek özgüllük, yüksek hassasiyet ve algılama söz konusu yöntemleri ile karşılaştırıldığında nicel bir yeteneği sunar. Ancak, geleneksel laboratuar tabanlı PCR teknoloji yerinde amaçlar için bir algılama yöntemi olarak bu teknoloji onaylanmasında önemli bir dezavantaj olan pahalı labaratuar donanımları ve yetenekli personeli de gerektirir.
Bu protokol için yerinde bir tanı yöntemi bir taşınabilir gerçek zamanlı PCR enstrüman kullanarak gösterilmiştir. Gerçek zamanlı PCR teknoloji diğer yöntemlerine nicel doğruluğu, ışık hassasiyeti ve çok yönlülük açısından avantaj sunar ve çeşitli dahil olmak üzere bitki patojenleri4,5, geniş bir algılama için yaygın olarak kullanılmaktadır toprak6patates patojenler. Hızla büyüyen, rekabetçi piyasa son Trendler yüzünden, PCR teknoloji için gerekli ekipman daha küçük ve daha az pahalı7olmak geliştirmeye devam etmiştir. İletişim kuralı aşağıdaki adımlardan oluşur: manyetik boncuk tabanlı nükleik asit ayıklama, taşınabilir gerçek zamanlı PCR (fluorogenic assay) prob tabanlı ve tüm dizüstü bilgisayar (şekil 1) kullanarak uzaktan yapılabilir Nicel veri analizi.
Burada geliştirilen taşınabilir PCR protokolü kullanarak, toprak kaynaklı patojen, Spongospora yeraltıalgılamak için toprak örnekleri analiz edildi. Toz grev kırıcı8nedensel ajan olarak bir önemli patates patojen olduğu gibi Spongospora seçildi. Son yıllarda, bu hastalığın varlığı patates9,10nerede yetişir pek çok bölgede yayılmış kabul edilir. Sivilce gibi lezyonlar yumrular üzerinde varlığı ile toz grev bozan önemli nitel verim kayıp patates yetiştiricileri için neden olabilir. Buna ek olarak, S. yeraltı patates paspas üst virüs (iç lezyon belirtiler yumrular (spraing da bilinir)11,12‘ neden olabilir PMTV), vektör. Bu nedenle, S. yeraltı önce6Ekim alanlarındaki mevcut olup olmadığını bilmek önemlidir. Biz de bu protokolü Rhizoctonia solani tespiti için kullanışlılığı göstermek anastomoz grup 3 (AG3) ve PMTV. Birkaç anastomoz grupları Rhizoctonia solani hastalıkları patates neden olsa da, AG3 tartışmasız en önemli dünya çapında13, kök pamukçuk ve siyah scurf % 30 pazarlanabilir verim kayıplar sonucu neden oluyor14. PMTV içinde yaygın olarak spraing adı verilen yumrular, nekrotik lezyonlar neden olur. Bu virüs son zamanlarda ilk kez Pacific Northwest15,16,17birçok eyalette bildirdi ve bu önemli patates büyüyen bölgedeki üreticiler artan endişe etmektir. Bu önemli hastalıklar için taşınabilir PCR etkinliğini belirlemede yanı sıra, optimum DNA ekstraksiyon Metodolojisi ve toprak örnek boyutu da soruşturma bu çalışmada.
Sonuçları taşınabilir PCR yöntemi çok yönlü ve farklı patojenler tespiti için uygulanabilir olduğunu göstermektedir. Geliştirdiğimiz yerinde algılama yöntemi cephe işçiler Tarım (Örneğin, üreticiler hastalık yönetimi, çeşitli seçimler veya rotasyonlar, gibi ilgili daha önceki kararları için) izin verebilir ve örnek bir bitki patojeni ölçmek dikim, potansiyel hastalık salgınları önlemek için önce bir alan araştırması sırasında.
Tablo 1‘ de gösterildiği gibi patojen Ajan moleküler tanımlaması son teknolojik gelişmeler etkinliği, doğruluğu ve tanı, hızını önceden semptomatik enfeksiyonlar27algılama için katkıda artmıştır. Yerinde Tanı ile ilgili, çünkü onlar taşınabilir ve hemen sonuç daha düşük maliyetle sağlamak için lamba ve lateral akış yöntemleri sık sık kullanılır. Ancak, serolojik yöntemler söz konusu olduğunda, species-specific algılama elde etmek zor olabilir. Bu zaman zaman hedef kapalı mikroplar gibi ortak toprak nüfusu misdetection neden olur. Örneğin, olabilir çapraz reaktivite Phytophthora spp. serolojik testler ve patates patojenler28bazen zorluklar hedeflenen bitki tespit olduğunu gösteren, söz konusu olduğunda Pythium spp. arasında patojenler.
Bu da çalışmanın, yerinde moleküler algılama yeteneklerini bu geleneksel laboratuar tabanlı gerçek zamanlı PCR sistemi ile karşılaştırarak taşınabilir gerçek zamanlı PCR sistemi kullanarak toprak kaynaklı patates patojenlerin için en iyi duruma getirilmiş bir protokol geliştirdik. Duyarlılık ~ 10 kez eşdeğer bir laboratuar tabanlı tahlil daha düşük olmasına rağmen yerinde yöntemi özellikle toprak örneği patates patojenler algılar buldum. Bu durumda alan ve laboratuvar testi biyolojik ilgili örnek boyutu kullanmak vermedi ki dikkate değer da sağlar. Örneklerin boyutu büyük her ne kadar bu yöntemler gerektiren vasıflı operatörler ve sofistike nerede örnek boyutları 250 gr 1 kg arasında işlenir rutin yukarıda açıklanan29,30, alan toprak eleme kullanmak için gerekli olan DNA ayıklamak için donanımları. Tipik olarak, DNA ayıklamak bir büyük ölçekli toprak çok sayıda subsamples bir tek toplama toprak örnek temsilcisinden 1-4 hektar6,29,30alınır. Ancak, burada geliştirilen iletişim kuralı moleküler teşhis önce hiçbir deneyiminiz olmadan hızlı ve kolay kullanımlı kullanıcılar için ve bir laboratuar dışında kullanılabilir. Yöntem için büyük ölçekli toprak ayıklama göre hızlı ve nispeten ucuz olduğu için büyük ölçekli toplu örnekleri için benzer bir örnekleme alanından alınan birçok küçük ölçekli örnekler ekran için kullanılabilir. Bu bazı küçük örnek boyutu eksikliklerin üstesinden gelmek ve patojen alanında uzamsal dağıtımı hakkında ek bilgi almak belirlemek. Buna ek olarak, taşınabilirlik ve hız yöntemi anlamına gelir de gösteri faaliyetleri için yetiştiricileri için kullanılabilmesi için bu eğitim ve nişan amaçlar.
Birçok gerçek zamanlı PCR deneyleri zaten çok çeşitli bitki patojenleri5yayınlanan başka bir noktadır. Bu sistem-ebilmek yapmak gerek kalmadan varolan bu deneyleri, alan test etkinleştirmek için yeni lamba astar tasarlamak için kullanın. LAMBA deneyleri sık bir eleştiri31tasarlamak zor olabilir olduğunu. Taşınabilir PCR, bu nedenle, yerinde test için hazır patojen testleri geniş bir nispeten kolay ve uygulanması sağlar.
Geleneksel yöntemleri çoğu zaman, yanlış zahmetli, pahalı ve zaman alıcı olabilir. Geliştirdiğimiz yerinde yöntemi sadelik yetiştiricileri ve sektör çalışanları patojen saptaması kendileri tarafından ve belki biraz mesafe uzakta olabilir bir tanı Laboratuvarı göndermekten çok daha hızlı bir sonuç oluşturmak izin verir. Çabukluk ve taşınabilir PCR yöntemi duyarlılığını yetiştiricileri potansiyel patojen nüfus ve yanlışlıkla yayılmasını (ekipman ya da insana ilişkin) yolu ile daha da fazla ikincil enfeksiyonlar artırmak önlemek yardımcı olabilir. Sonuç olarak, mevcut çalışmada geliştirilen yerinde yöntemi alanında önemli toprak kaynaklı patojenler doğru ve oldukça hassas tespiti sağlar. Bu çalışmada geliştirilen yerinde yöntemi bir geçerli tanılama boru hattı (şekil 6), katkıda bulunacak sadece bitki hastalıkları alanında ilgili epidemiyolojik sorulara hızlı ve doğru yanıtlar sağlayarak aynı zamanda sağlayarak umudumuz Biyoloji ve bitki patojenleri Epidemiyolojisi artan anlayışı.
The authors have nothing to disclose.
S. yeraltı plazmid DNA, sağlamak için Dr Hannuka Pappu, Washington State Üniversitesi (PMTV RNA sağlamak için WSU) ve Dr. Debra Inglis WSU R. solani AG3 sağlamak için Kuzey Dakota Eyalet Üniversitesi’nde Dr. Neil C. Gudmestad için minnettarız. Yorum videografisi için el yazması ve WSU CAHNRS iletişim sağlamak için özel Dr Jeremy Jewell WSU, teşekkürler. Bu araştırma kuzeybatı patates araştırma Konsorsiyumu ve Washington Devlet Tarım Bakanlığı – özel kırpma blok hibe programı tarafından desteklenmiştir (Hayır verin. K1764). PPNS No 0741, bölümü bitki patoloji, Ziraat Fakültesi, insan ve doğal kaynak Bilimler, tarımsal araştırma merkezi, Hatch Proje No. WNP00833, Washington State Üniversitesi, Pullman, WA, Amerika Birleşik Devletleri.
White shell PCR plate | Bio-Rad | HSP9601 | |
CFX Manager | Bio-Rad | 1845000 | |
SsoAdvanced Universal Probes Supermix | Bio-Rad | 1725280 | |
CFX96 Touch qPCR instrument | Bio-Rad | 1855195 | |
Ethylalcohol, pure 200 proof | Decon Laboratories | 04-355-222 | |
Masterclear cap strips & real‑time PCR tube strips | Eppendorf | 9510222109 | |
Ethylenediaminetetraacetic Acid (EDTA) | Fisher BioReagents | BP118-500 | |
Phenol, Saturated | Fisher BioReagents | BP1750I-400 | |
Tris(hydroxymethyl)aminomethane (Tris) | Fisher BioReagents | BP152-5 | |
q16 real-time PCR machine | genesig | MBS486001 | |
Ultrapure Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | Invitrogen | 15525-017 | |
2-Propanol (Isopropanol) | JT Baker | 67-63-0 | |
Chloroform | JT Baker | 9180-03 | |
Hydrochloric Acid, 36.5-38.0% (HCl) | JT Baker | 9535-03 | |
iso-Amyl Alcohol | JT Baker | 9038-01 | |
FastDNA Spin kit | MP Biomedicals | 6560-200 | Silica-based DNA extraction kit #1 |
Luna Universal One-Step RT-qPCR Kit | New England Biolabs | E3005S | |
0.1ml Low Profile Individual PCR Tubes | Phenix Research | MPC-100LP | |
Easy DNA/RNA Extraction Kit | Primerdesign | genesigEASY-EK | |
genesig Easy 1.5 mL tubes | Primerdesign | genesigEASY-1.5 | |
Magnetic tube rack | Primerdesign | genesigEASY-MR | |
Spongospora subterranea f. sp. subterranea genesig Easy Kit | Primerdesign | Path-S.subterranea-EASY | |
Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) | Sigma-Aldrich | H6269-100G | |
Pellet pestles | Thermo Fisher Scientific | 12-141-364 | |
Sodium chloride (NaCl) | Thermo Fisher Scientific | 7647-14-5 | |
DNA Miniprep kit | ZymoBIOMICS | D4300 | Silica-based DNA extraction kit #2 |