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微孢子虫是一类专性细胞内寄生的真核生物,它在自然界中具有广泛的寄主。其中导致家蚕微粒子病的病原家蚕微孢子虫Nosema bombycis,给蚕种生产带来了毁灭性的危害。由于自然界中存在多种对家蚕具有不同致病性的昆虫微孢子虫,因此通过开展对病原家蚕微孢子虫的检测技术研究,对预防和控制家蚕微粒子病的发生和流行具有重要的意义。本文在收集、分离、纯化各种昆虫微孢子虫及蚕种生产上的母蛾镜检样品的基础上,基于家蚕微孢子虫Nosema bombycis拟假基因(pseudogene),设计筛选了适合检测大多数昆虫微孢子虫及典型家蚕微孢子虫种Nosema bombycis的特异PCR引物,进而对引物的特异性、敏感性及对生产样品的实用性等,进行了检测探讨,并对家蚕微孢子虫广西株、柞蚕微孢子虫、桑尺蠖微孢子虫、菜粉蝶微孢子虫及小菜蛾微孢子虫等5种昆虫微孢子虫的延伸因子1-α基因和家蚕微孢子虫广西株、桑尺蠖微孢子虫及菜粉蝶微孢子虫等3种微孢子虫的拟假基因进行了PCR扩增和测序,应用多种分子生物学软件,对上述微孢子虫的基因序列进行了比较分析,建立了相关基因序列的分子系统发育树,分析了各种微孢子虫之间的系统发育关系。获得的主要研究结果如下:
(1)利用引物设计软件Primer5.0,根据源于Nbombycis小亚基rRNA的一段拟假基因序列设计合成出13对引物,对这些引物的PCR反应条件进行了摸索,找到了能够特异鉴别家蚕病原微孢子虫Nosema bombycis的PCR特异引物K221F/K798R,K335F/K798R, K333F/K803R.
(2)通过7对引物对家蚕微孢子虫广西株、柞蚕微孢子虫、桑尺蠖微孢子虫、菜粉蝶微孢子虫及小菜蛾微孢子虫等5种不同昆虫来源的微孢子虫进行了PCR鉴别,发现引物Vlf/530r、NBEF35F/NBEF957R比引物VN001F/VN001R更适合用作通用引物检测大多数微孢子虫。而引物KAI01N/KAI02N、K221F/K798R、K335F/K798R、K333F/K803R对家蚕微孢子虫广西株、柞蚕微孢子虫、桑尺蠖微孢子虫、菜粉蝶微孢子虫及小菜蛾微孢子虫等5种昆虫微孢子虫的PCR检测结果暗示,桑尺蠖微孢子虫及菜粉蝶微孢子虫与Nbombycis亲缘关系很近。
(3)筛选出特异、敏感鉴别家蚕微粒子病病原典型种Nbombycis的引物K333F/K803R。通过PCR检测比较7对引物对不同浓度的家蚕微孢子虫NbombycisDNA模板的敏感性实验,结果发现:引物Vlf/530r可检测的灵敏度达到相当于浓度为2.6×102个孢子/mL以上的DNA模板,远高于VN001F/VN001R及NBEF35F/NBEF957R的检测灵敏度,从生产上直接识别病原微孢子虫的角度来看,引物Vlf/530r相对更为合适;引物KAI01N/KAI02N及本研究设计的引物K333F/K803R、K221F/K798R、K335F/K798R均可作为鉴别家蚕微粒子病病原典型种Nbombycis的引物,但以引物K333F/K803R最为敏感。
(4)选用引物Vlf/530r、KAI01N/KA102N、K221F/K798R、K335F/K798R及K333F/K803R对蚕种生产上疑为感病的蚕卵、蚕蛾研磨液及其它相关镜检样品进行了PCR通用性、特异性和敏感性检测。结果发现,引物K333F/K803R可有效敏感地鉴别出疑为感病材料中的Nbombycis。
(5)基于微孢子虫的延伸因子1-α基因序列的系统进化分析结果发现,柞蚕微孢子虫和家蚕微孢子虫广西株、桑尺蠖微孢子虫、菜粉蝶微孢子虫及小菜蛾微孢子虫等四种昆虫微孢子虫的系统发育关系不同;而家蚕微孢子虫广西株与桑尺蠖微孢子虫、菜粉蝶微孢子虫亲缘关系较近;家蚕微孢子虫的EF-lα基因与来自西方豆类夜盗虫(Striacosta albicosta)EF-lα的基因高度相似。对家蚕微孢子虫广西株、桑尺蠖来源的微孢子虫、小菜蛾微孢子虫、菜粉蝶微孢子虫、柞蚕微孢子虫、家蚕微孢子虫日本株、家蚕微孢子虫广州株、微孢子虫YFW-2009a,微孢子虫Nosema sp.等7种昆虫微孢子虫的拟假基因序列的系统发育分析发现,它们在进化关系上可分为不同的类群,结果提示微孢子虫种内也会表现出高度的相似性和基因多样性。