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利用微針萃取技術快速獲得植物組織中的病原DNA

2019/06/13 @國際

利用微針萃取技術快速獲得植物組織中的病原DNA

  去氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid,簡稱DNA)萃取技術,是分子生物學實驗中基本的技術。在病蟲害防治中,利用分子生物技術快速地鑑別診斷植物的病蟲害種類,將能有效地防止疫情在短時間內快速擴散影響到非疫區的作物。雖然分子生物鑑別技術已能運用聚合酶鏈鎖反應(polymerase chain reaction,簡稱PCR)在短時間內,透過擴增目標序列的方式加以判斷,然而另一個影響時間的關鍵在於生物DNA的獲得。傳統植物DNA萃取的方式較為曠時費日,然而美國北卡羅來納州立大學(North Carolina State University)的研究團隊卻發明了快速萃取植物DNA的方法,將能大幅地減少病蟲害鑑別的時間。
  傳統DNA的萃取方式係利用溴化十六烷基三甲銨(hexadecyl trimethyl ammonium bromide,cetyltrimethylammonium bromide,簡稱CTAB)作為緩衝萃取液,因此也常稱CTAB萃取法。由於CTAB法需將樣本進行加熱、離心、冷藏沉澱等為時3-4個鐘頭的細胞裂解(cell lysis)。因此萃取的技術、儀器操作的熟稔程度等實驗因素,往往決定萃取出的DNA品質,及萃取所需耗費的時間。為減少DNA的萃取時間以便獲得更即時的資訊,研究團隊開發由多個針尖寬度為0.8公釐(mm)的微針(microneedle,簡稱MN)組成的微針貼片(microneedle patch),可直接刺入植物葉肉細胞中直接獲得其DNA,這個方法也同樣適用在受感染的葉肉細胞中,除獲得植物DNA外,亦能獲得到感染病原的DNA。微針萃取法可在短時間內快速萃取出病原及目標宿主(例如:受感染植物、農作物)的DNA,並用於後續PCR等病蟲害鑑別方面等防疫作業。
  研究團隊的這項發明已實際應用在造成馬鈴薯及番茄感染的馬鈴薯晚疫病(late blight disease)的病原檢測上,經比對發現微針萃取技術能獲得與傳統CTAB法相同的萃取效果,並能在較短的時間內獲得受馬鈴薯晚疫黴(Phytophthora infestans)感染的個體資訊。該研究的這項技術可望大量應用在植物病蟲害防治方面,使疫情的掌握更為即時。
  該研究由美國農業部(United States Department of Agriculture)等機構資助,相關發明成果已發表在<ACS Nano>。

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