害虫抗药性的分子检测是什么?

如题所述

害虫抗药性分子检测技术即利用分子生物学技术检测杀虫剂作用靶标的抗性点突变或解毒代谢酶基因的增强表达。从理论上讲,所有能够检测基因突变或基因差异表达的分子生物学技术都能够应用于害虫抗药性分子检测。其中基因突变检测技术可应用于检测杀虫剂作用靶标的基因突变,而基因差异表达技术则应用于检测解毒代谢酶基因的增强表达。目前几乎所有的害虫抗药性分子检测研究都集中于靶标抗性方面,即检测靶标基因的突变,而对代谢抗性机制中解毒代谢酶基因的分子检测较少。其中应用的基因突变检测技术主要包括PCR-限制性内切酶法(PCR-restrictionendonucleases,PCR-REN)、专一性等位基因PCR扩增(PASA,PCRamplificationofspecificalleles,也称为AS-PCR,Allele-SpecificPCR)、单链构像多态性分析(PCR-Single-strandconformationpolymorphism,PCR-SSCP)和微测序反应(minisequencing)等。

可用于害虫抗药性分子检测的分子生物学技术

检测目标常用分子生物学技术基因突变PASA;Bi-PASA;竞争性PASAPCR-SSCP低严格单链特异性引物PCR技术(low-stringencysinglespecificprimerPCR,LSSP-PCR)PCR-REN变性梯度凝胶电泳技术(denaturinggradientgel-electrophoresis,DGGE)直接测序法(directsequence,DS)引物延伸(primerextension)检测或微测序法等位基因特异寡核酸探针斑点杂交法(dot-blothybridizationwithallele-specificoligonucleotideprobes)基因芯片技术(genechip)错配化学裂解法(chemicalcleavageofmismatch,CCM)基因差异表达实时定量PCR技术(real-timequantitativePCR,real-TimeQ-PCR)MRNA差示聚合酶链反应(differentialdisplaypolymerasechainreaction,DD-PCR)RT-PCR技术进行mrna定量分析分子杂交技术(molecularhybridization)抑制性差减杂交技术(suppressionsubtractivehybridization,SSH)基因芯片技术cDNA代表性差异分析方法(cDNArepresentationaldifferenceanalysis,cDNARDA)基因表达系列分析(serialAnalysisofgeneexpression,SAGE)基因鉴定集成法(intergratedprocedureforgeneidentification,IPGI)

1.PCR-限制性内切酶法

害虫抗药性的基因位点突变可能导致限制性内切酶位点的破坏或产生,PCR-REN技术是利用这一特性发展起来的新型突变检测技术。通过对包含突变位点的碱基片段进行PCR扩增,利用相应的限制性内切酶进行酶切后电泳,敏感和抗性害虫将表现不同的电泳带型,达到检测的目的。该技术在昆虫抗药性分子检测中的成功例子是对环戊二烯类杀虫剂抗性品系果蝇的研究,并成功分离鉴定了敏感、抗性和抗性杂合子果蝇品系。

2.专一性等位基因PCR扩增

PASA技术的基本原理是将其中1条PCR引物的3’端设计于抗性突变位点处。通常设计2种:一种与敏感害虫的碱基位点配对(S引物),另一种则与抗性突变位点配对(R引物)。利用这些引物进行PCR扩增,S引物能够扩增敏感害虫的基因片段,而不能扩增抗性害虫的基因片段;R引物则相反。对PCR产物进行琼脂糖凝胶电泳即可达到分离鉴定的目的。经过研究工作者的改进,先后出现了竞争性PASA、BidirectionalPASA等衍生技术。PASA技术因其经济和操作方便在害虫抗药性分子检测中得到较为广泛地应用。在抗性检测上,Steichen等首次利用PASA技术成功检测了环戊二烯类杀虫剂抗性黑尾果蝇(Drosophilamelanogaster)和相似果蝇(Drosophilasimulans)γ-氨基丁酸受体A(GABAA)基因外显子7的点突变。

3.PCR-单链构像多态性

PCR-SSCP是1989年发展起来的一种分析突变基因的方法。该方法的原理是基于序列不同的DNA单链片段,其空间构像亦有所不同。当其在非变性聚丙烯酰胺凝胶中进行电泳时,其电泳的位置亦发生变化而表现出不同序列单链电泳迁移率的差异,据此判断有无突变或多态性存在。传统PCR-SSCP电泳结果的显示需要借助同位素标记,方法复杂。近年来非同位素标记物掺入法、银染法、荧光标记法等的发展避免了同位素法诸多不便。该方法对检测基因的单个碱基置换或短核苷酸片段的插入或缺失的筛查提供了有效而快速的手段,现已广泛应用于遗传及害虫抗药性检测中基因突变的分析。Corstau等首次利用SSCP技术对黑腹果蝇(Drosophilaobscura)、相似果蝇、埃及伊蚊(Aedesaegypti)、赤拟谷盗(Triboliumcastaneum)的基因组DNA进行了分析。

4.微测序反应

微测序反应是将PCR和ELISA技术相结合而发明的新型基因突变监测技术。原理是PCR扩增出包含位点突变的基因片段,扩增过程中采用的反向引物5′端进行生物酰化处理,扩增出的基因片段能够与外被链酶抗生素的微量培养板结合,以此基因片段作为模板,在邻近突变位点处设计检测引物进行微测序检测是否存在突变位点。该技术曾被利用在对马铃薯甲虫的AChE基因组DNA和cDNA进行分析。

较之传统的生物测定方法,抗药性分子检测技术具有对试虫要求低、需要试虫数量少,而且能够检测到个体基因型等诸多优点。但迄今为止,害虫抗性分子检测技术只能单独地检测靶标抗性突变或解毒代谢基因增强,尚不能对害虫的抗药性做整体评估,因而无法真正实现对害虫抗药性的“分子监测”。

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