新型微针技术加速植物病害检测
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研究人员开发了一种新技术，利用微针贴片从植物组织中收集DNA只需一分钟，而传统技术需要数小时。DNA提取是植物病害识别的第一步，新方法为开发现场植物病害检测工具提供了希望。
“当农民在地里发现一种可能的植物疾病，比如马铃薯晚疫病，他们想马上知道是什么病;快速检测对于解决快速传播的植物病害可能很重要，”北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程助理教授、一篇有关该工作的论文的共同通讯作者魏青山说。
“快速检测的一个障碍是从植物样本中提取DNA所需的时间，而我们的技术为这个问题提供了一个快速、简单的解决方案，”魏说。
一些植物疾病也有类似的叶片症状，比如由著名的爱尔兰饥荒病原体引起的晚疫病5种，以及由一姐妹种引起的疫霉菌疫病p . nicotianaeNC州立大学威廉·尼尔·雷诺兹杰出植物病理学教授、论文共同通讯作者Jean Ristaino说。“疾病鉴定的金标准是分子检测。我们的新技术很重要因为你不能对菌株进行扩增或基因分型分析p . 5或任何其他植物疾病，直到你从样本中提取DNA。”
通常情况下，从植物样本中提取DNA的方法是CTAB提取，这需要在实验室中进行，需要很多设备，至少需要3到4个小时。CTAB的提取是一个多步骤的过程，包括从组织研磨到有机溶剂和离心。
相比之下，新的DNA提取技术只需要一个微针贴片和一个水溶液缓冲溶液。贴片的大小和邮票差不多，是由一种便宜的聚合物制成的。贴片一侧的表面由数百根只有0.8毫米长的针组成。
农民或研究人员可以将微针贴片应用到他们怀疑患病的植物上，将贴片固定几秒钟，然后将其剥离。然后用缓冲溶液冲洗贴片，将微针上的遗传物质洗掉，放入无菌容器中。整个过程大约需要1分钟。
“这是令人兴奋的新的应用程序微针片技术在农业和植物科学,“甄Gu说,加州大学的生物工程教授,洛杉矶和共同通讯作者论文的开发对人类健康几个microneedle-based药物输送系统。
“在实验测试中，我们发现，与CTAB相比，微针技术确实会导致样品中杂质水平略高，”魏说。“然而，微针技术的纯度水平与其他经过验证的实验室DNA提取方法相当。最重要的是，我们发现，微针和CTAB样品纯度的细微差异并不影响通过PCR或LAMP分析准确检测样品的能力。”
“事实上，微针抽取更小的采样量似乎不是问题，”北卡罗来纳州立大学博士生、该论文的第一作者拉杰什·保罗(Rajesh Paul)说。“在最近的一次盲测中，微针技术成功地从所有田间采集的受感染番茄叶片中提取了病原体DNA。”
“DNA提取一直是开发现场检测工具的一个重大障碍，”魏说。“我们现在的目标是创造一种集成的、低成本的、现场便携式的设备，它可以执行从取样到识别病原体和报告分析结果的过程的每一步。”
纸”,微针贴片法提取植物DNA用于植物病害快速检测发表在杂志上ACS Nano．这篇论文的合著者是里斯泰诺实验室的实验室经理阿曼达·萨维尔;北卡州立大学的研究生Jeana Hansel;卡明·鲍尔(Carmin Ball)和阿丽莎·威廉姆斯(Alyssa Williams)是北卡州立大学的本科生;叶雁琪(Yanqi Ye，音)，曾在北卡罗来纳大学教堂山分校(University of North Carolina, Chapel Hill)联合生物医学工程系(Joint Biomedical Engineering Department)读研究生;天津大学本科生，曾在北卡州立大学做访问研究员;陈国军，加州大学洛杉矶分校博士后研究员。
这项工作得到了北卡罗来纳州校长关于新兴植物病害和全球粮食安全的教师卓越计划、北卡罗来纳州的凯南工程、技术和科学研究所以及美国农业部推广和教育虫害综合信息平台的支持，资助编号为2015-0097。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
微针贴片法提取植物DNA用于植物病害快速检测
作者Rajesh Paul, Amanda C. Saville, Jeana C. Hansel, Carmin Ball, Alyssa Williams, Jean B. Ristaino and Qingshan Wei, North Carolina State University;北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校联合生物医学工程系;张鑫源，天津大学;陈国军和顾震，加州大学洛杉矶分校
发表: 6月9日,ACS Nano
DOI: 10.1021 / acsnano.9b00193
文摘:目前，由于从植物组织中提取和分离致病DNA的繁琐程序，限制了通过核酸扩增(NAA)进行植物疾病的现场分子诊断。为了解决这一挑战，利用一次性聚合物微针(MN)贴片开发了一种快速提取植物DNA的方法。通过在植物叶片上应用MN补丁，可以在一分钟内从不同的植物物种中提取可用于扩增分析的DNA。将mn提取的DNA用于植物质体DNA的直接聚合酶链反应(PCR)扩增，无需纯化。此外，利用该贴片装置，提取植物病原体DNA (5种结果表明，番茄晚疫病的发生是由番茄枯萎病引起的。MN萃取法对接种后3 d样品的晚疫病检出率为100%，与传统的CTAB法DNA提取法相比，所有盲场样品的检出率均为100%。这种简单、无需细胞裂解和纯化的DNA提取方法可能是一种变革性的方法，有助于快速制备样品，直接在现场对各种植物疾病进行分子诊断。
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