ループ lamp 法 (ランプ) 技術に基づくタバココナジラミの迅速同定の試金のためのプロトコルを報告します。プロトコルは、最小限の実習を必要とし、港湾や空港など輸入禁止植物のエントリのポイントで敷地内に実装できます、したがって。
コナジラミタバココナジラミ(ゲンナディオス) は、世界中の多くの国で野菜や観賞用作物の生産に影響を与えるかなり重要な侵襲的な害虫です。重度の歩留まり損失は, 直接供給することにより、さらに重要なをも 100 以上有害な植物病原性ウイルスの感染によって引き起こされます。他の侵襲的な害虫として高められた国際貿易は、ネイティブの範囲を越える区域にB. タバココナジラミの分散を促進します。工場の検査は、港湾などのエントリのポイントで製品を輸入して、空港は重要な対策と見られている、したがって。しかし、この害虫の侵入に対する防衛の最後の行のみ不審な昆虫標本の迅速同定法が容易に利用できる場合有効です。B. タバココナジラミの規制と検疫状態のない近親間の形態分化は非分類ループ lamp 法 (アイデンティファイ分子アッセイの難しいのでランプ) 技術を開発しました。この文書は、新規アッセイ記述する迅速な DNA 抽出、ランプ反応のセットアップだけでなく、1 時間以内B. タバココナジラミ標本を識別することができますその読み出しの解釈の詳細なプロトコルを報告します。B. タバココナジラミの特定の検出のための既存のプロトコルに比べてバイオタイプ、開発した方法対象全体B. タバココナジラミ種 1 アッセイで複雑な。また敷地内のエントリ ポイントに直接最小限実習と植物防疫によって適用されるアッセイが設計されています。管理能力の向上、迅速かつ確実な同定ツールを報告されたランプ アッセイには実験室および現場の条件の下で行われる徹底的な検証を示しますB. タバココナジラミ。
コナジラミタバココナジラミ(ゲンナディオス) は、観賞植物、野菜、マメ科植物穀物、綿1,2など多くの経済的に重要な作物の収量に影響を与える侵襲的な害虫です。直接師部供給によって引き起こされる損傷の横にある homopteran 種に害を与えるない植物直接多数植物病原性ウイルス1の送信によってだけでなく、葉や果実の表面に甘露の大量の排泄物で,3,4. ミトコンドリア遺伝子シトクロムc酸化酵素 1 (COI) の DNA 配列を比較すると最近の遺伝学的研究* タバココナジラミは種であることが判明、少なくとも 34 morphocryptic 種3,4の複合体。この複雑な中東とアジア マイナー地域から発信されたバイオタイプ B と同様、地中海地方から発信されたバイオタイプ Q 内で 2 つの非常に侵襲的な有害なメンバーは国際取引を通じてグローバルに分散しています。工場製品で、特に観賞用1,5,6の交通機関で活動。世界の害虫地位による自然保護および天然資源 (IUCN) のための国際連合リストB. タバココナジラミ「最悪の 100 世界の侵略的外来種」の一つとして、複雑な種のメンバーによる規制生物多くの国1,3,4。
欧州連合 (EU) で、非 eu 加盟国、EU 内でそれを広めるから導入が、検疫生物禁止4 B. タバココナジラミが植物衛生指令 2000年/29/EC の附属書 1AI に表示をされます。検疫生物の拡散に対する本質的な対策は、空港及び港湾7,8などのエントリ (スパイダーマン) の時点で工場出荷の検査です。場合検疫の生物が見つかると、担当国立植物保護組織 (NPPO) を拒否または出没する出荷9の治療 (破壊を含む) のいずれかによってアクションを実行します。しかし、しばしば輸入を検査官にはグローバル トレード9に関連付けられている害虫種の広大な範囲を正確に識別する分類学的専門知識はありません。特に明瞭な形態学的キーなしの未熟なライフ ステージ (例えば卵と幼虫) の識別は非分類学者8,9,10は事実上不可能。その結果、最小限の遅延で検疫措置の実施を有効にするには、代わりに、迅速なオンサイト識別の試金9の必要性があります。
候補メソッドは、ループを介した等温 DNA 増幅 (ランプ) 技術を植物病原体11,12,13の識別に適した技術として最近示されているです。6 明確なターゲット DNA シーケンス14を認識し、少なくとも 2 つのプライマー対を用いるので、ランプは非常に具体的です。Bstの DNA ポリメラーゼの DNA ストランド変位の活動のためランプ反応、等温条件下14の下で実行されます。したがって、従来のポリメラーゼの連鎖反応 (PCR) と対照をなして-基づくアッセイそこにサーマルサイクラー13,14の必要はありません。PCR に基づく試金のもう一つの利点は、DNA 精製ステップ13の必要性を回避、DNA 抽出における潜在的な阻害剤に対する復元力です。プロトコルの速度とシンプルさのためポータブル、バッテリー駆動式リアルタイム検出デバイス8,15を使用して敷地内の条件の下でランプを実行することもことがあります。
ランプ アッセイは、 B. のタバココナジラミ8迅速オンサイト同定手法の需要に対応して設計されました。包括的な目的は、植物防疫研究室限定の訓練によって実行することができますプロトコルを開発することでした。強力なフォーカスは、したがって、設定速度とプロトコルのシンプルさを最適化します。小説のランプ アッセイが全体をカバーする一方、既存の診断テストは、 B. のタバココナジラミの 1 つまたは複数のバイオタイプの識別のため開発されている一般的に、 B. タバココナジラミ種複雑な8,16,17 ,18。複合体の顕著な遺伝的内動植物の多様性の問題は、異なるプライマー セットと退化のプライマー8のアプリケーションの組み合わせを使用して解決しました。小説B. タバココナジラミランプ アッセイはミトコンドリア COI 遺伝子8の 3′ 端の断片をプライマーにターゲットのような方法で設計されています。動物診断それは地域を宿すためにの試金のためにこの遺伝子が適切な目標を提示差別しながら特定の種の診断の感度を確保するため十分な保存されている間に十分なは密接に関連有機体19,20. 人口遺伝学研究における遺伝マーカーと DNA バーコード解析、GenBank や大胆な21 などのオープン ソース データベースで多数の DNA シーケンスのエントリの結果の署名シーケンスとしてさらに、COI 遺伝子が用い ,22。B. タバココナジラミから公開の COI シーケンス、横にコイが密接に関連種からシーケンス (ミカントゲコナジラミ属 [N = 2]、 Aleurochiton aceris、 Aleurodicus dugesii、タバココナジラミ属 [N = 3]、オンシツコナジラミ Tetraleurodes acaciae Neomaskellia 腐属 [N = 4]) 本研究のプライマー設計に含まれていたし、診断感度と特異度インシリコ8を評価するために使用.
メソッドは、その速度の精度 (< 1 h) プロトコルのシンプルさ、アッセイは、スイス POE8時輸入制御手順の一部として実装すると敷地内のアプリケーションに適していることに示されています。
時間遅れなし有害生物を正確に識別する能力は、害虫種9,10,26の管理の重要な側面を表します。植物輸入製品のため、迅速なばかりか、理想的な害虫同定法は POEs8,26で敷地内を実行する単純なする必要があります。本論では、 B. タバココナジラミ、頻繁にヨーロッパの境界線 (https://ec.europa.eu/food/sites/food/files/plant/docs/ph_biosec_europhyt で傍受されて検疫昆虫生物の迅速同定のため新しいランプの試金のプロトコル_annual レポート _2016.pdf)。
診断テストの開発の後ろの理論的根拠は、最小限の実習と植物防疫で植物輸入の制御手順の中に行うことができる容易に続くプロトコルを設計することでした。オンサイト テストを迅速かつ可能な限りシンプルなために、プロトコルは準備キットの作製とランプの試金の実際のパフォーマンスの 2 つの部分に分かれています。植物防疫員は、DNA の抽出およびランプ アッセイ ピペッティングだけ一歩敷地内を実行できるように、最初の部分が外部の研究室で行われます。
1 つだけステップ ピペッティング少量液体のほとんど、あるいはまったくの研究所経験を持つユーザーのために挑戦があります。この問題に対処するため色素 (赤クレゾール) は、オペレーターは視覚的に DNA の少量 (すなわち2.5 μ L) はそれぞれの管に正しく転送を確認できますので、抽出ソリューションに追加されます。ランプ読み出し (補足ファイル 1) の信頼性の高い解釈を促進するので、プロトコルの別の重要な簡素化、検証アプリケーションです。
小説B. タバココナジラミランプ アッセイ研究所と敷地内の条件の下でスイス連邦共和国8の正規の import 制御プロセス中に傍受された昆虫の標本をテストすることによって検証されました。合計では、3 つの大陸、アフリカ、ユーラシア、北アメリカから 80 検体はランプによって分析されました。80 標本の 3 つだけ (3.8%) は誤って識別された (false ネガ)8.偽陰性検体のプライマー ターゲット DNA シーケンスの分析、説明8されていない今のところ新しいのB. タバココナジラミハプロタイプたちが分かった。これらの結果に基づいて、 B. タバココナジラミランプ プライマー セットは修正し正常に再検証8とされています。
ランプを含む DNA 増幅ベース メソッドの 1 つの主要な制限は、事前定義されたターゲット DNA シーケンス8,27のみ識別することです。プライマー ターゲット シーケンスは、遺伝的変異の包括的な知識は診断精度8,27を確保するため欠かせません。しかし、このような情報は害虫種8を新興国の場合は特に、非常に限られました。珍しいが、ターゲット シーケンスで突然変異によって引き起こされる偽陰性の結果が予想される8です。存在B. タバココナジラミランプ アッセイの場合この問題を解決、DNA バーコード ベース技術、POE チューリッヒ空港8時この診断テストの実装の過程で実現戦略の組み合わせです。ここでは、すべてのランプ陰性の結果は再外部研究所8DNA バーコードによって分析されました。まだ記載されている新規害虫ハプロタイプが発生した場合にランプ プライマーはバーコード処理8で生成される DNA シーケンスを使用して変更できます。これにより、この 2 段階のプロセスの8で保障診断の精度を最大限ランプ陰性の場合速度の損失が補償されています。
POE で現在のランプの試金のためのセットアップ費用は、約 USD 25,000 です。ランプ試験植物の害虫 (例えば、病、Flavescence ドレーと暗色 citricarpa) の開発の増加に伴い、このような 1 回の投資が表示されます正当化13,15, 28. さらにこれらのコストを削減するただし、プロトコルを変更可能性があります。たとえば、DNA の抽出の 95 ° c サーモ ミキサーがここで使用されるステップを置き換える安価水浴またはリアルタイム ランプ デバイスで直接この手順を実行することによってことが。また、渦のミキシングの手順を手動でチューブ、フリックすることで置き換えることができますおそらく、DNA の転送手順で、pipettor を滅菌接種ループに置き換わるかもしれない。
B. タバココナジラミ・害虫種の迅速同定の今後の改善点一般的に POEs の DNA バーコード解析を実行できるようになる敷地内のシーケンス アプローチの実装があります。このような実装のための有望な候補者システムは、ナノ細孔シーケンシング技術です。確かに、熱帯雨林の8,29,30の生物多様性を評価するために敷地内の DNA バーコード努力で技術が正常に実装されて最近。敷地内の DNA バーコード識別システムは完全にターゲットを絞った診断テストの開発とその検証の必要性を置き換えることができます。殺虫剤抵抗性遺伝子8など害虫の特性に関する追加情報を収集できます。それにもかかわらず、新規シーケンス テクノロジーに日常的に実装するまでB. タバココナジラミランプ アッセイは急速なを表します (< 1 h) と正確な同定法。
The authors have nothing to disclose.
著者は、 B. タバココナジラミランプ アッセイの検証に参加するためアネット ・ Grendelmeier、アウレリア Drenovac、コーネリア ・ ステューダー、ダニエル ・ フライ、エリザベート ラザヴィ、マーカス Oggenfuss、セライナ Vonzun、スヴェン ・ メラーに感謝しています。
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 |