微生物肥料生产用4种乳酸菌特异PCR鉴定方法的建立

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随着行业的发展,微生物肥料生产用菌种的种类不断增加,乳酸菌在微生物肥料领域已成为一类重要的生产用菌。乳酸菌中的许多种在菌落、菌体形态上十分相似,若采用传统鉴定方法进行表型特征观察和生理生化实验等则需要花费大量时间和精力,且由于有些种的16S rRNA序列的相似性较高,应用16S rRNA序列分析也不能准确区分。因此,为了能够准确、快速地鉴定或鉴别这些种,提高微生物肥料质检的准确性和时效性,需要建立一种新的鉴定方法。本研究采用PCR技术,以生产中常用的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、德氏乳杆菌(L.elbrueckii)、鼠李糖乳杆菌(L.rhamnosus)和嗜酸乳杆菌(L.acidophilus)为研究对象,试图建立上述四种乳酸菌的特异PCR鉴定方法,通过分析比较Genbank数据库中上述菌种及其相近种的16S rRNA、gyrB、recA、hsp60、16S-23S ITS、lacZ等基因序列的差异,确定植物乳杆菌和德氏乳杆菌的引物设计的靶基因为recA(重组蛋白基因),鼠李糖乳杆菌和嗜酸乳杆菌为gyrB(促旋酶基因)。利用NCBI中Primer-BLAST(引物设计和特异性检验工具)设计出上述菌种特异性引物各1对,分别为planF/planR(植物乳杆菌特异引物),delF/delR(德氏乳杆菌特异引物),rhaF/rhaR(鼠李糖如杆菌特异引物)和aciF/aciR(嗜酸乳杆菌特异引物)。采用设计的种特异引物,通过优化PCR反应的退火温度、引物浓度、Mg2+等等关键因子,分别建立了4种菌的特异PCR鉴定方法。经过7属(包括乳杆菌属(Lactobacillus)、乳球菌属(Lactococcus)、片球菌属(Pediococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas))24种共41株标准菌株的实验验证,每种菌的特异PCR鉴定方法在种内均能扩增出目的产物(其条带大小为植物乳杆菌100bp,德氏乳杆菌182bp,鼠李糖乳杆菌为376bp和嗜酸乳杆菌397bp),而在其他种均无目的扩增产物。结果表明,所建立的4种乳酸菌特异PCR鉴定方法均具有较高的种内通用性和种间特异性,可快速、准确的用于微生物肥料产品中植物乳杆菌、德氏乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、嗜酸乳杆菌的检测和鉴定,具有较好的应用前景。
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