欢迎莅临南京沃博生物科技有限公司官方网站!

当前位置: 首页 - 新闻中心 - 专业知识

基于PAM-free LAMP-CRISPR/Cas12a (Cas-PfLAMP)的水稻病原体快速现场检测平台

水稻细菌性、真菌性和病毒性疾病严重威胁粮食生产与安全。现有检测方法(如传统培养、qPCR、免疫学方法等)存在依赖专业设备、耗时、成本高或存在交叉反应等缺陷,无法满足田间即时检测(POCT)的需求。

上海交通大学研究团队开发了一种‌无需PAM序列限制‌的环介导等温扩增偶联CRISPR/Cas12a检测新方法(Cas-PfLAMP),并结合侧流层析试纸条,用于‌水稻白叶枯病菌、水稻条纹病毒和水稻黑条矮缩病毒‌的‌快速、高灵敏、高特异且现场可视化‌诊断。
 

核心技术:Cas-PfLAMP平台

 

1.‌原理‌:
PAM-free LAMP扩增‌:为避免CRISPR/Cas12a系统对PAM序列(如TTTN)的严格依赖,本研究‌在LAMP引物(FIP)的F2与F1c连接区(Linker region)预插入了一个TTTT PAM序列‌,使得扩增产物天然包含可被Cas12a识别的PAM位点。这种“PAM-free”设计极大地提升了方法的通用性和灵活性。
CRISPR-Cas12a检测‌:利用设计好的特异性单链向导RNA引导‌FnCas12a‌蛋白识别并切割含PAM位点的LAMP扩增产物。此过程激活Cas12a的‌反式切割(trans cleavage)活性‌,无差别切割反应体系中的‌单链DNA荧光报告探针‌。
结果判读‌:开发了‌荧光实时监测‌和‌侧流层析试纸条(LFS)‌ 两种可视化方案。
荧光法‌:使用FAM-淬灭基团标记的报告探针,阳性结果释放荧光。
试纸条法(LFS)‌:使用FAM-生物素双标记的报告探针,切割后产物在试纸条上显示‌检测线(T线)‌,结果直观可视,无需任何仪器。
 
其中,使用的LFS是来自沃博生物warbio的CRISPR Cas12/13 HybriDetect试纸条,货号JY0301。
2.‌平台优势‌:
“双保险”特异性‌:结合了‌LAMP引物(识别6个位点)‌ 和‌CRISPR sgRNA特异性识别‌的双重精准识别机制,有效降低了传统LAMP因非特异性扩增导致的假阳性。
操作简便‌:全程恒温反应(LAMP:65°C;CRISPR/Cas12a切割:37°C),可使用便携式设备(如智能保温杯)加热,非常适合田间操作。
快速核酸提取‌:配套使用‌商业化固相核酸提取试剂盒‌,无需研磨叶片,‌5分钟内‌即可完成大批量样品处理。

性能评估

 

1.‌灵敏度‌:
使用标准质粒作为校准品进行测试。
对于‌水稻白叶枯病菌(XOO)‌,检测限为‌9 拷贝/反应‌。
对于‌水稻条纹病毒(RSV)‌ 和‌水稻黑条矮缩病毒(RBSDV)‌,检测限均低至‌3 拷贝/反应‌。当结合试纸条(LFS)读数时,灵敏度略降为9 拷贝/反应。
灵敏度主要得益于‌LAMP的高效扩增‌和‌Cas12a反式切割的信号级联放大‌。
2.‌特异性‌:
对包括其他黄单胞菌属细菌、多种水稻病毒在内的‌总计25种相关病原菌/病毒菌株‌进行交叉反应测试。
 
结果显示,三个Cas-PfLAMP检测体系‌均无交叉反应,特异性高达100%‌,仅对各自的目标病原体产生阳性信号。
3.‌现场样本验证‌:
从上海交通大学闵行校区水稻田中采集14份叶片样本,利用集成了‌固相提取、便携加热和LFS试纸条‌的完整现场平台进行检测。
操作全程仅需约60分钟‌(样品间并行处理)。检测结果与实验室传统PCR/RT-PCR和LAMP验证结果‌完全一致‌,证明了该平台在实际田间应用中的‌可靠性和实用性‌。
 

结论与意义

 

本研究成功构建了一个名为‌Cas-PfLAMP‌的检测平台。该平台的‌核心创新点在于通过改造LAMP引物“预埋”PAM序列,突破了CRISPR检测对靶标序列天然PAM位点的依赖性‌。结合开发的‌全流程现场检测平台(提取→扩增→试纸条判读)‌,该系统实现了对水稻重要病原体的‌快速(~50-60分钟)、超灵敏(<10 拷贝)、高特异且无需专业设备‌的现场诊断。这一平台不仅能有效应用于水稻病害监测,其‌“PAM-free”设计理念‌也可扩展至其他动植物病害及各类核酸即时检测领域。
 
 
相关产品:

货号

产品

规格

TABAS03KIT

TwistAmp Basic Kit DNA扩增试剂盒

96T

TAEXO02KIT

TwistAmp exo 试剂盒

96T

B8201C1

DNA恒温快速扩增试剂盒(DNA基础型)

48T

B8202C3

DNA恒温快速扩增试剂盒(DNA荧光型)

48T

B8203C5

DNA恒温快速扩增试剂盒(DNA试纸条型)

48T

B8204C7

RNA恒温快速扩增试剂盒(RNA基础型)

48T

B8205C9

RNA恒温快速扩增试剂盒(RNA荧光型)

48T

B8206C0

RNA恒温快速扩增试剂盒(RNA试纸条型)

48T

JY0209

双靶标HybriDetect侧向层析试纸条(彩虹型)

50T

JY0201

单靶标HybriDetect侧向层析试纸条(彩虹型)

50T

JY0307

CRISPR单酶切及扩增产物检测试纸条

50T

JY0301

CRISPR Cas12/13 HybriDetect试纸条

50T

JY0308

CRISPR双酶切检测试纸条(变色龙)

50T