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利用新型微针技术快速检测植物病害

研究人员开发了一种新技术,该技术使用微针贴片在一分钟内从植物组织中收集DNA,而不是传统技术所需的时间。DNA提取是鉴定植物病害的第一步,新方法有望开发现场植物病害检测工具。

“当农民发现田间可能存在的植物病害时,例如马铃薯晚疫病,他们想知道它是什么;快速检测对于解决迅速传播的植物病害非常重要,”魏青山助理教授说。北卡罗来纳州立大学的化学和生物分子工程,以及关于这项工作的论文的共同作者。

“快速检测的障碍之一是从植物样品中提取DNA所需的时间,我们的技术为这个问题提供了快速,简单的解决方案,”Wei说。

“一些植物病害具有相似的叶片症状,例如由着名的爱尔兰饥荒病原体致病疫霉引起的晚疫病,以及由姊妹物种烟草引起的疫病,”Jean Ristaino说,他是William Neal Reynolds北卡罗来纳州植物病理学杰出教授国家和共同通报的论文作者。“疾病鉴定的黄金标准是一种分子检测。我们的新技术很重要,因为你不能对致病疫霉菌株进行扩增或基因分型检测。或者任何其他植物疾病,直到你从样品中提取DNA。“

通常,使用CTAB提取方法从植物样品中提取DNA,这必须在实验室中完成,需要大量设备,并且需要至少3到4个小时.CTAB提取是一个多步骤的过程,涉及从组织研磨到有机溶剂和离心机的所有过程。

相比之下,新的DNA提取技术只涉及微针贴片和水性缓冲溶液。邮票的大小由廉价的聚合物制成。贴片一侧的表面由数百根长0.8毫米的针组成。

农民或研究人员可以将微针贴片应用于他们怀疑患病的植物,将贴片固定几秒钟,然后将其剥离。然后用缓冲溶液冲洗贴剂,从微针上洗涤遗传物质并进入无菌容器。整个过程大约需要一分钟。

“看到微针贴片技术在农业和植物科学中的新应用令人兴奋,”加州大学洛杉矶分校生物工程学教授,该论文的共同撰稿人,曾开发了几种微针 - 基于药物传递系统的人类健康。

“在实验测试中,我们发现与CTAB相比,微针技术确实导致样品中的杂质含量略高,”Wei说。“然而,微针技术的纯度水平与其他经过验证的实验室DNA提取方法相当。最重要的是,我们发现微针和CTAB样品之间纯度水平的微小差异并没有影响通过以下方法准确测试样品的能力。 PCR或LAMP检测。“

“微针提取较小采样量的事实似乎不是问题,”Rajesh Paul博士说。北卡罗来纳州立大学的学生和论文的第一作者。“在最近的盲测中,微针技术成功地从所有田间采集的感染番茄叶中提取了病原体DNA。”

“DNA提取一直是开发现场测试工具的重要障碍,”Wei说。“我们现在正朝着创建一个集成的,低成本的现场便携式设备的目标前进,该设备可以执行从采样到识别病原体并报告测定结果的过程的每个步骤。”

该论文“通过用于快速检测植物病害的微针补丁提取植物DNA”发表在ACS Nano杂志上。该论文由Ristaino实验室的实验室经理Amanda Saville共同撰写;Jeana Hansel,北卡罗来纳州立大学研究生;Carmin Ball和Alyssa Williams,北卡罗来纳州立大学的本科生;Yanqi Ye,曾任北卡罗来纳州立大学联合生物医学工程系和教堂山北卡罗来纳大学的研究生;张新源,天津大学本科,北卡罗来纳州立大学访问研究员;和加州大学洛杉矶分校博士后研究员陈国俊。

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