لتقارير هذه الورقة البروتوكول المتعلق مقايسة التعرف سريع حيث دراسة تستند إلى تقنية التضخيم متحاور بوساطة حلقة (المصباح). البروتوكول يتطلب التدريب المختبري الحد الأدنى، ويمكن، لذلك، تنفيذ في الموقع عند نقاط الدخول للواردات النباتية مثل الموانئ والمطارات.
الذبابة حيث دراسة (جيناديوس) هو الآفات الغازية ذات أهمية كبيرة، التي تؤثر على إنتاج محاصيل الخضر ونباتات الزينة في العديد من البلدان حول العالم. خسائر المحصول شديدة ناجمة عن التغذية المباشرة، والأهم من ذلك، أيضا انتقال أكثر من 100 من الفيروسات المسببة للأمراض النباتية الضارة. أما بالنسبة لغيرها من الآفات الدخيلة، يسهل زيادة التجارة الدولية تشتت حيث باء إلى المناطق الواقعة خارج نطاق الأصلي. عمليات تفتيش لمصنع استيراد المنتجات في نقاط الدخول مثل الموانئ والمطارات، ولذلك، تعتبر بمثابة تدبير من تدابير هامة لمنع. ومع ذلك، هذا السطر الأخير من الدفاع ضد الغزوات الآفات الوحيد الفعال إذا كانت أساليب التعرف السريع على عينات الحشرات المشبوهة متوفرة بسهولة. لأن التمايز المورفولوجي بين التنظيم حيث باء والأقارب دون مركز الحجر الصحي من الصعب على غير أخصائيو، مقايسة التعرف جزيئي سريع استناداً إلى (حلقة بوساطة التضخيم متحاور وقد تم تطوير تكنولوجيا مصباح). هذا النشر تقارير البروتوكول مفصلاً المقايسة رواية تصف سرعة استخراج الحمض النووي، والإعداد لرد فعل مصباح، فضلا عن تفسير في القراءة، مما يتيح تحديد العينات حيث (ب) خلال ساعة واحدة. مقارنة للبروتوكولات القائمة لكشف محددة ب-حيث يستهدف المتعايشة، الأسلوب المتقدمة الجامع حيث باء- الأنواع المعقدة في فحص واحد. وعلاوة على ذلك صمم المقايسة التي يجب أن يطبقها في الموقع مفتشي الصحة النباتية مع التدريب المختبري الحد الأدنى مباشرة في نقاط الدخول. التحقق من صحة شامل المضطلع بها في إطار المختبر والشروط في الموقع يوضح أن المقايسة مصباح المبلغ عنها أداة تحديد السريع وموثوق بها، وتحسين الإدارة حيث.
الذبابة حيث دراسة (جيناديوس) هو مكافحة الآفات الحشرية الغازية التي تؤثر على العديد من المحاصيل الزراعية الهامة اقتصاديا بما في ذلك نباتات الزينة والخضروات والبقول الحبوب والقطن1،2. بجانب الأضرار الناشئة من خلال تغذية لحاء مباشرة، الأنواع هوموبتيران يضر بالنباتات غير مباشر بإفراز كميات كبيرة من المن على أسطح أوراق الشجر والفواكه، فضلا عن انتقال العديد من الفيروسات المسببة للأمراض النباتية1 , 3 , 4-الدراسات الوراثية الحديثة مقارنة تسلسل الحمض النووي من أوكسيديز ج الفسفرة الجينات المتقدرية 1 (المحيط الهندي) وكشفت أن (ب) حيث أنواع المعقدة من الأنواع مورفوكريبتيك 34 على الأقل3،4. عضوين الغازية للغاية ومدمرة داخل هذا المجمع، biotype ب القادمين من الشرق الأوسط والمنطقة “الآسيوية طفيفة”، فضلا عن biotype Q التي تنشأ من منطقة البحر الأبيض المتوسط، قد تم تفريق على الصعيد العالمي من خلال التجارة الدولية أنشطة مع المنتجات النباتية، لا سيما عن طريق نقل نباتات الزينة1،،من56. بسبب مركزها الآفات في جميع أنحاء العالم، “الاتحاد الدولي” “حفظ الطبيعة” و “الموارد الطبيعية” (IUCN) المذكورة حيث (ب) كواحدة من “100 في العالم أسوأ الأنواع الغريبة الغازية” وأعضاء الأنواع المعقدة هي الكائنات الخاضعة للتنظيم العديد من البلدان1،،من34.
في “الاتحاد الأوروبي” (EU)، (ب) حيث مدرجاً في 1AI الصحة النباتية التوجيه 2000/29/EC “المرفق” كما حظرت كائن الحجر صحي التي مقدمة من بلدان خارج الاتحاد الأوروبي ونشرها داخل الاتحاد الأوروبي4. أحد تدابير أساسية للوقاية ضد انتشار الكائنات الحجر الصحي هو تفتيش الشحنات النباتية عند نقاط الدخول (POEs) مثل المطارات والموانئ7،8. في الحالة يتم العثور على كائن الحجر صحي، يأخذ الوطنية النباتية حماية المنظمة (نبو) بتهمة العمل برفضها أو العلاج (بما في ذلك تدمير) ل شحن تنتشر فيها9. ومع ذلك، ضباط التفتيش الواردات غالباً ما لا تملك الخبرة التصنيفية للتعرف بدقة مجموعة واسعة من أنواع الآفات المرتبطة بالتجارة العالمية9. خاصة تحديد مراحل الحياة غير ناضجة (مثل البيض واليرقات) دون مفاتيح المورفولوجية متميزة من المستحيل تقريبا غير أخصائيو8،،من910. ونتيجة لذلك، لتمكين تنفيذ تدابير الحجر الصحي بأقل قدر من التأخير، هناك حاجة لتحديد الموقع البديل، السريع فحوصات9.
هو أسلوب مرشح وساطة حلقة متحاور تكنولوجيا الحمض النووي التضخيم (المصباح) التي ظهرت مؤخرا لتكون تقنية مناسبة للتعرف على النباتات مسببات الأمراض11،،من1213. مصباح محددة للغاية لأنه يستخدم الأسلوب على الأقل اثنين من أزواج التمهيدي الاعتراف بست مميزة الحمض النووي الهدف تسلسل14. بسبب النشاط التشرد حبلا الحمض النووي من بوليميريز الحمض النووي بتوقيت جنوب بريطانيا ، تتم ردود فعل مصباح تحت ظروف متحاور14. ومن ثم، على عكس التقليدية البلمرة المتسلسل (PCR)-استناداً إلى فحوصات هناك هو عدم الحاجة إلى13،cycler حرارية14. ميزة أخرى عبر فحوصات المستندة إلى PCR هي مرونته ضد مثبطات المحتملة في استخراج الحمض النووي، الالتفاف حول الحاجة لتنقية الحمض النووي خطوة13. بسبب البروتوكول بالسرعة والبساطة، حتى يمكن تنفيذ مصباح تحت ظروف في الموقع باستخدام جهاز محمول، بطارية مدفوعة في الوقت الحقيقي من الكشف عن جهاز8،15.
مقايسة مصباح صمم استجابة للطلب على طريقة التعرف سريع على الموقع حيث8. وكان الهدف الأسمى لوضع بروتوكول التي يمكن أن يقوم بها مفتشو الصحة النباتية مع التدريب المختبري محدودة. ولذلك، تعيين تركيز قوي على تحسين السرعة والبساطة في البروتوكول. بينما عموما وضعت الاختبارات التشخيصية الموجودة لتحديد المتعايشة واحدة أو عدة من حيث (ب)، مقايسة مصباح رواية يغطي كامل حيث باء- الأنواع المعقدة8،16،17 ،18. تم حل المشكلة تنوع وضوحاً الجينية ضمن الأصناف المعقدة باستخدام تركيبات من مجموعات مختلفة من التمهيدي والتطبيق للإشعال تتدهور8. تم تصميم الرواية حيث باء- مصباح الفحص في مثل هذه طريقة أن كبسولة تفجير استهداف جزء في نهاية 3 ‘ الجينات COI المتقدرية8. هذا الجين ويعرض هدفا مناسباً لفحوصات تشخيص الحيوان نظراً لأنها تؤوي المناطق المصانة ما يكفي لضمان حساسية التشخيصية لأنواع محددة، بينما تميز كافية بين ارتباطاً وثيقا الكائنات19، 20-وعلاوة على ذلك، كثيرا ما يستخدم الجين المحيط الهندي كعلامة الوراثية في الدراسات الوراثية السكانية وتسلسل توقيع في إجراء تحاليل الحمض النووي المتوازية، أسفر العديد إدخالات تسلسل الحمض النووي في قواعد البيانات المفتوحة المصدر مثل بنك الجينات وغامق21 ،22. بجانب متواليات COI متاحة للجمهور من حيث باء، تتابع لجنة المحيط الهندي من الأنواع ذات صلة وثيقة (اليوروكانثوس spp. [N = 2]، أسيريس اليوروتشيتون، دوجيسيي اليوروديكوس، دراسة spp. [N = 3]، Spp. أندروبوجونيس نيوماسكيليا، أكاسياي تيتراليوروديس، وترياليوروديس [N = 4]) أدرجت في تصميم التمهيدي من هذه الدراسة والمستخدمة لتقييم التشخيص حساسية وخصوصية في السيليكون8 .
نظراً لدقة الأسلوب، سرعته (< ح 1) وبساطة البروتوكول، ثبت الفحص أن تكون مناسبة للتطبيق في الموقع عند تنفيذها كجزء من إجراءات مراقبة الاستيراد في "بو السويسري"8.
القدرة على دقة تحديد الكائنات الحية الضارة المحتملة دون إبطاء الوقت يمثل أحد جوانب حاسمة لإدارة الآفات الأنواع9،،من1026. إضافة إلى كونه السريع، لاستيراد المنتجات النباتية، ينبغي أن يكون أسلوب تحديد الآفات مثالية بسيطة لأداء الموقع في8،POEs26. وتفيد هذه الورقة بروتوكول مقايسة مصباح رواية للتعرف السريع على حيث باء، كائن الحشرات الحجر صحي كثيرا ما اعترضت على الحدود الأوروبية (https://ec.europa.eu/food/sites/food/files/plant/docs/ph_biosec_europhyt تقرير _annual _2016.pdf).
وكان الأساس المنطقي وراء تطوير الاختبار التشخيصي لتصميم بروتوكولا سهلة المتابعة التي يمكن أن يؤديها مفتشو الصحة النباتية مع التدريب المختبري الحد الأدنى أثناء إجراء مراقبة استيراد مصنع. من أجل جعل الموقع اختبار سريعة وبسيطة بقدر الإمكان، البروتوكول ينقسم إلى جزأين، إعداد مجموعة أدوات جاهزة للاستخدام والأداء الفعلي للمقايسة مصباح. قد يتم في الجزء الأول في مختبر خارجي حيث يقوم مفتش الصحة النباتية يمكن استخراج الحمض النووي ومصباح الفحص في الموقع مع الخطوة بيبيتينج واحد فقط.
على الرغم من خطوة واحدة فقط، بيبيتينج كميات صغيرة من السائل قد يكون تحديا بالنسبة للمستخدمين الذين لديهم خبرة مختبر قليلاً أو لا. لمعالجة هذه المسألة، هو إضافة صبغة (كريسول الحمراء) في حل استخراج حيث المشغل يمكن تأكيد بصريا يتم نقل كمية صغيرة من الحمض النووي (أي 2.5 ميليلتر) بشكل صحيح إلى أنبوب كل منهما. تبسيط هام آخر من البروتوكول هو تطبيق التحقق من الصحة كما أنها تسهل على تفسير موثوق بها للقراءة مصباح (ملف تكميلي 1).
تم التحقق من الرواية حيث باء- مصباح الفحص تحت المختبر والشروط في الموقع عن طريق اختبار العينات الحشرية اعترضت خلال عملية مراقبة الواردات العادية لسويسرا8. وفي المجموع، حللت العينات 80 من ثلاث قارات أفريقيا، أوراسيا وأمريكا الشمالية، بمصباح. ثلاثة فقط (3.8 في المائة) من العينات 80، حددت خطأ (false-السلبيات)8. عند تحليل تسلسل الحمض النووي الهدف التمهيدي للعينات السلبية الكاذبة، اتضح أنها كانت جديدة haplotypes باء-حيث أنه لم يتم حتى الآن وصف8. بناء على هذه النتائج، تم مجموعة التمهيدي مصباح (ب) حيث تم التعديل والتحقق من صحة بنجاح إعادة8.
حد كبير واحد من أي أسلوب المستندة إلى تضخيم الحمض النووي بما في ذلك مصباح أنهم فقط تحديد المستهدف المحدد سلفا تسلسل الحمض النووي8،27. ولذلك معرفة شاملة للتنوع الوراثي في تسلسل الهدف التمهيدي أمر حاسم لضمان دقة التشخيص8،27. هذه المعلومات غير غالباً محدودة للغاية، لا سيما في حالة الآفات الأنواع8الناشئة حديثا. على الرغم من نادرة، هي النتائج السلبية الكاذبة الناجمة عن الطفرات في تسلسل الهدف المتوقع8. في حالة المقايسة مصباح حيث (ب) الحالية، حلاً لهذه المشكلة هو الجمع بين تقنية على أساس المتوازية الحمض النووي، استراتيجية تتحقق أثناء تنفيذ هذا الاختبار التشخيصي في مطار زيورخ بو8. هنا، تم إعادة تحليل جميع النتائج السلبية مصباح بالحمض النووي المتوازية في مختبر خارجي8. في حالة مصادفة haplotype الآفات رواية وصف لم، يمكن تعديل كبسولة تفجير مصباح باستخدام تسلسل الحمض النووي التي تم إنشاؤها في عملية المتوازية8. وبالتالي، يعوض الخسارة الناتجة من السرعة في حالة مصباح نتيجة سلبية لأقصى قدر من الدقة التشخيصية وتكفل في هذه العملية مرحلتين8.
هي تكاليف الإنشاء للمقايسة مصباح الحالية في بو 25,000 دولاراً تقريبا. مع تزايد عدد الاختبارات مصباح للآفات النباتية (مثل Erwinia amylovoraو dorée فلافيسسينسي سيتريكاربا جويجنارديا)، يظهر هذا استثمار مرة واحدة15مبررة13،، 28. ومع ذلك، يحتمل أن يمكن تعديل البروتوكول خفض هذه التكاليف أكثر من ذلك. على سبيل المثال، لاستخراج الحمض النووي يمكن استبدال خطوة عند 95 درجة مئوية خلاط الحرارية المستخدمة هنا بحمام مائي أقل تكلفة، أو بإجراء هذه الخطوة مباشرة في الجهاز مصباح الوقت الحقيقي. وعلاوة على ذلك، ربما يمكن استبدال الخطوات خلط في الدوامة بالتحريك يدوياً الأنابيب، وفي خطوة نقل الحمض النووي بيبيتور يمكن أن تحل محل الحلقات تلقيح معقمة.
التحسينات المستقبلية لسرعة تحديد الأنواع حيث باء ومكافحة الآفات بصورة عامة يمكن أن يكون تطبيق نهج التسلسل في الموقع تسمح إجراء تحاليل الحمض النووي المتوازية في المؤسسات الحكومية. نظام مرشح واعدة لمثل هذا تنفيذ هو تكنولوجيا التسلسل نانوبوري. والواقع أن التكنولوجيا قد مؤخرا نفذت بنجاح في مسعى المتوازية الحمض النووي في الموقع لتقييم التنوع البيولوجي للغابات المطيرة8،،من2930. يمكن استبدال نظام تحديد هوية المتوازية الحمض النووي في الموقع تماما الحاجة إلى تطوير اختبارات تشخيصية محددة الأهداف وعلى التحقق من الصحة. كما أنه يتيح جمع معلومات إضافية حول خصائص الآفات مثل جينات مقاومة مبيدات الآفات8. ومع ذلك، حتى التكنولوجيات تسلسل الرواية ستنفذ بشكل روتيني، مقايسة مصباح (ب) حيث يمثل سريع (< ح 1) وأسلوب تحديد دقيق.
The authors have nothing to disclose.
الكتاب ممتنون أنيت جرينديلمير، درينوفاتش اوريليا، كورنيليا ستودير، دانيال فراي، رضوي إليزابيث، أوجينفوس ماركوس، سيرينا فونزون ومولر سفين للمشاركة في التحقق من الصحة للمقايسة مصباح حيث .
B. tabaci LAMP primer mix | OptiGene Ltd. | on request | For preparation of read-to-use B. tabaci LAMP kit |
Centrifuge MiniSpin | Eppendorf AG | 5452000010 | For several centrifugation steps |
Cresol red (red dye) | Sigma-Aldrich Corp. | 114472 | Component of DNA extraction solution |
Eppendorf ThermoMixer | Eppendorf AG | 5382000015 | For DNA extraction |
Genie II (on-site LAMP analysis device) | OptiGene Ltd. | Genie® II | For LAMP analysis |
Genie Strips (8-tube LAMP strips) | OptiGene Ltd. | OP-0008-50 | For preparation of read-to-use B. tabaci LAMP kit |
HotStarTaq Master Mix | Qiagen AG | 203443 | For generation of positive amplification control |
Labcycler (Thermocycler) | SensoQuest GmbH, distributed by Witec AG |
011-103 | For DNA extraction |
GspSSD Lyse n' Lamp Isothermal Mastermix | OptiGene Ltd. | ISO-001LNL | For preparation of read-to-use B. tabaci LAMP kit |
Mini centrifuge Labnet Prism | Labnet International Inc. | C1801 | For several centrifugation steps |
NucleoFast 96 PCR | Marcherey-Nagel GmbH | 743500.4 | For clean-up of positive amplification control |
Potassium hydroxide solution | Sigma-Aldrich Corp. | 319376 | Component of DNA extraction solution |
Qbit Fluorometer 3 | Thermo Fisher Scientific Corp. | Q33226 | For measuring DNA conentration of positive control |
Qubit dsDNA HS Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | Q32854 | For clean-up of positive amplification control |
Safe-Lock Tubes 0.5 mL (microcentrifuge tube) | Eppendorf AG | 0030 121.023 | For DNA extraction |
Safe-Lock Tubes 2.0 mL (microcentrifuge tube) | Eppendorf AG | 0030 120.094 | For preparation of read-to-use B. tabaci LAMP kit |
Wood Toothpicks | VWR International LLC | 470226-594 | For DNA extraction |
Vortex-Genie 2 (Vortex) | Scientific Industries Inc. | SI-0236 | For several mixing steps |