论文标题：Real-time loop-mediated isothermal amplification: an early-warning tool for quarantine plant pathogen detection

期刊： AMB Express

作者：Chiara Aglietti, Nicola Luchi, Alessia Lucia Pepori, Paola Bartolini, Francesco Pecori, Aida Raio, Paolo Capretti and Alberto Santini

发表时间：2019/04/24

数字识别码：10.1186/s13568-019-0774-9

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植物病原体一旦在某个地区扩散并定居，根除就极为困难。尤其是在全球流动性和贸易不断增长的当下，通过在入境口岸及早发现这些病原体来进行预防是至关重要的。最近在 AMB Express上发表的一篇文章中，研究人员开发了一种可靠、快速的诊断检测方法，用于早期检测苛养木杆菌（Xylella fastidiosa）等检疫性病原体。

(Picture by Nicola Luchi)

近年来，自然生态系统在面对非生物和生物破坏时的脆弱性越来越明显，这主要是由于气候变化的影响增加了生态系统的环境压力。随着管理制度的改变、全球贸易的扩大、人口流动和旅游业的发展，入境口岸截获的外来有害生物和病原体数量正在不断增加。

外来入侵物种给生物多样性、全球经济和人类健康带来了巨大的威胁。在全球贸易的影响下，原先隔离植物病原体的地理障碍已不复存在，这使得入侵物种有机会进入一个新的生态系统，并在那里重新找到能让其“一试拳脚”的易感宿主和/或环境。在全球范围内，每年用于治理侵入性和已确定的有害生物和病原体的花费估计约1.4万亿美元。

在欧洲，通过受感染的植物或木材而意外引入了苛养木杆菌（Xylella fastidiosa）、悬铃木溃疡病菌（Ceratocystis platani）和栎树猝死病菌（Phytophthora ramorum），导致了具有重大经济影响和生态影响的流行病。

图2. 基于184条HA和NA基因片段生成的H7N9禽流感系统发育树。

感染了检疫性真菌Ceratocystis platani的梧桐树（Platanus x acerifolia，即二球悬铃木）

佛罗伦萨，意大利

建立用于早期预警和快速应答的有效框架是预防或至少减轻植物病原体生物入侵影响的关键，特别是在入境口岸。

现场病原体检测的实际挑战

早期诊断是决策过程中的一部分，在植物病害的情况下，可以防止入侵植物病原体的扩散，并有助于将其根除。如果测试技术能在靠近采样点的地方得以开展，将能够缩短检测时间，具有显著的优势。我们旨在使用LAMP（Loop mediated isothermal amplification，循环介导的等温扩增）便携式仪器来对可靠、快速和灵敏的诊断检测方法进行优化，从而可以早期检测到苛养木杆菌、悬铃木溃疡病菌和栎树猝死病菌等检疫性病原体。

缩短诊断时间

包括DNA提取在内，LAMP检测只需短短40分钟就可以完成完整和特异性的现场分析，即使在无症状的组织中也能检测到最小量病原体的接种物。当需要快速诊断时，特别是对于植物检疫检查来说，便携式LAMP无疑是一种很好的选择，能防止这些破坏性检疫病原体的引入和传播。

用于现场检测检疫病原体的LAMP便携式设备。该仪器能够在30-40分钟内提供结果。

预防：控制检疫性病原体的最佳策略

一旦病原体在某一地区扩散和定居，根除就极为困难。因此通过在入境口岸早期发现新物种并进行预防，似乎是唯一可靠的措施。但是在全球流动性增加的情况下，要实现这一点还存在一些困难。使用快速、特异和敏感的即时方法（如LAMP分析）可以使植物检疫服务部门立即做出管理决策，从而避免环境和经济方面的损失。这些工具只需很少的设备和一些（或者甚至不需要）特定的科学技能，因此任何人通过简单的培训就可以学会使用。

总之，技术的进步可以为我们提供有效的工具，来防止或限制可能产生严重经济、生态和社会学后果的疾病的传播。

摘要：

An effective framework for early warning and rapid response is a crucial element to prevent or mitigate the impact of biological invasions of plant pathogens, especially at ports of entry. Molecular detection of pathogens by using PCR-based methods usually requires a well-equipped laboratory. Rapid detection tools that can be applied as point-of-care diagnostics are highly desirable, especially to intercept quarantine plant pathogens such asXylella fastidiosa, Ceratocystis platani and Phytophthora ramorum, three of the most devastating pathogens of trees and ornamental plants in Europe and North America. To this aim, in this study we developed three different loop mediated isothermal amplification (LAMP) assays able to detect each target pathogen both in DNA extracted from axenic culture and in infected plant tissues. By using the portable instrument Genie® II, the LAMP assay was able to recognize X. fastidiosa, C. platani and P. ramorum DNA within 30 min of isothermal amplification reaction, with high levels of specificity and sensitivity (up to 0.02 pg µL−1 of DNA). These new LAMP-based tools, allowing an on-site rapid detection of pathogens, are especially suited for being used at ports of entry, but they can be also profitably used to monitor and prevent the possible spread of invasive pathogens in natural ecosystems.

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期刊介绍:

AMB Express (https://amb-express.springeropen.com/) is a high quality journal that brings together research in the area of Applied and Industrial Microbiology with a particular interest in White Biotechnology and Red Biotechnology. The emphasis is on processes employing microorganisms, eukaryotic cell cultures or enzymes for the biosynthesis, transformation and degradation of compounds. This includes fine and bulk chemicals, polymeric compounds and enzymes or other proteins. Downstream processes are also considered. Integrated processes combining biochemical and chemical processes are also published.

（来源 ：科学网）