$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
При проектировании видового специфического qPCR-анализа для гадости(A. ligamentina),были загружены доступные последовательности всех видов Unionidae в реке Клинч. Близко связанные виды, такие как Lampsilis siliquoidea, также были включены в справочную базу данных, даже если они не находятся в одной реке. Не все виды в системе реки, представляющие интерес были найдены в GenBank, так что дополнительные виды были секвенированы в доме. Последовательности были выровнены с помощью программного обеспечения Geneious и программного обеспечения Primer Квест (IDT) был использован для разработки нескольких анализов. Пять наборов грунтовок и зонда были добавлены в выравнивание для визуальной оценки(рисунок 2). Затем они были протестированы в силико с помощью Primer-Blast, после чего они были заказаны для дальнейшего тестирования в пробирке. В лаборатории были протестированы все анализы с использованием ДНК-извлечения 27 доступных видов для проверки специфичности. Один анализ (A.lig.1) успешно усиливается только целевых видов(таблица 1; Таблица 2). Этот анализ продвинулся вперед для дальнейшего тестирования эффективности анализа, LOD и ЛОЗ. Он имеет длину ампликона 121 базовых пар. Таблица 3 показывает последовательность, используемую для стандарта синтетической ДНК A. ligamentina. Рисунок 3A и рисунок 3B показывают результаты успешного анализа с хорошей эффективностью и значениями r2. Рисунок 3C и рисунок 3D показывают анализ, стандартная кривая которого имеет низкую эффективность; этот анализ был отброшен. LOD и ЛОЗ для выбранного анализа (A.lig.1) были найдены, чтобы быть 5.00 копий / реакции с использованием дискретного метода, описанного в Klymus et al5. IPC, который был мультиплексирован с анализом(таблицы 3-6) не влияет на стандартную кривую анализа A. ligamentina. IPC мы используем фрагмент мыши HemT стенограммы. Этот анализ был предварительно разработанны IDT для другого приложения, но мы изменили его использование в качестве IPC для eDNA приложений нашей лаборатории.
Успешный запуск qPCR должен соответствовать определенным критериям для каждой меры производительности (т.е. стандартное усиление кривой, положительный контроль геномной ДНК, отсутствие контроля шаблонов и внутреннего положительного контроля). Целевые стандарты анализа должны иметь экспоненциальные кривые усиления. Эти кривые должны достичь плато конечных точь, если разрешено запустить достаточно циклов. Это свидетельствует о том, что флуоресцентный зонд полностью потребляется во время реакции, а уровень флуоресценции достигает максимального предела. Более поздние усиливающие стандарты могут не достичь плато в 40 циклов. Положительные элементы управления (геномная ДНК и IPC) должны иметь одинаковую модель. Неизвестные могут усиливаться или не усиливаться, но усиление в неизвестных также должно иметь экспоненциальную закономерность и плато конечной точки(рисунок 5).
В качественном qPCR стандартные разбавления усиливаются при равномерном пространстве Cq приблизительно каждые 3,3 цикла для каждой 10-кратной разницы в концентрации. Каждая репликация стандартного разбавления усиливается плотно сгруппированным образом, имея почти тот же Cq (представленный значениями r2). Все стандартные разбавления должны проявляться усилением(рисунок 3A). В плохом qPCR, стандарты могут проявлять не экспоненциальную форму, неравномерное изменение значений Cq между разбавлениями, не приходят к плато конечной точки, или некоторые разбавления не могут усилитьсявообще (рисунок 3D).
Важными параметрами стандартной кривой являются эффективность, r2,наклон и y-перехват. Эффективность должна падать между 90%-110% при идеальных значениях около 100% и r2 значения должны быть выше 0,98 с идеальными результатами приближается 1,015,22. Значения склона должны быть между -3.2 и -3.5 с идеальными результатами около -3.322. Значения y-intercept должны упасть между Cq 34-41 с идеальными результатами, имея Cq 37.0. Y-перехват является прогнозируемым Cq реакции с 1 копией целевой последовательности, самый маленький блок, который может быть измерен в одном qPCR. Неизвестные с Cq больше, чем у-перехвата, вероятно, будет тормозится. Запуск более 40 циклов ПЦР может быть необходимо для обнаружения цели в случае торможения или неэффективного набора грунтовки, однако количественная оценка невозможна в этих обстоятельствах и дополнительные негативные меры контроля без целевой последовательности, но содержащие общую ДНК, похожую на неизвестные, должны быть запущены, чтобы исключить усиление из неспецифических источников.
Усиление внутреннего положительного контроля (ИПК) в неизвестных образцах следует сравнивать с результатами отрицательного контроля шаблонов IPC, поскольку нет конкуренции за реагенты и нет ингибиторов. Неизвестные с IPC, имеющих Cq 2 циклов или больше, чем среднее значение Cq NTC, или которые не усиливают следует считать ингибируется. Если в образцах нет ингибиторов, то все усиление IPC должно иметь плотную группировку в участке с значениями Cq рядом с тем же, что и NTC(рисунок 6).
Наконец, на месте произошло тестирование анализа. Двадцать проб воды из реки Клинч и три полевых пустых образца были отфильтрованы в период с 25 по 26 сентября 2019 года в 500 метрах от мидии кровать, как известно, A. ligamentina. Приблизительно четыре пробы воды 1 л были отфильтрованы в месте отбора проб. Расположение сайтов включены в нижней части мидии кровать в потоке, дно мидии кровать возле берега, 100 м вниз по течению от кровати в потоке, 500 м вниз по течению от кровати в потоке и 500 м вниз по течению от кровати возле берега(рисунок 7). Вернувшись в лабораторию, каждый фильтр был разрезан пополам, а ДНК извлекается только из половины фильтра. Оставшаяся половина фильтра для каждого образца хранилась в морозильной камере -80 градусов по Цельсию. Образцы были затем запущены с помощью A.lig.1 анализ мультиплексов с IPC. Из 23 образцов было установлено, что пять проб были ингибированы. Эти образцы были разбавлены 1:10 и разбавления были повторно запущены. Девятнадцать из 20 образцов поля усилены с помощью разработанного анализа. Из этих 19 образцов пять были выше loD анализа и ЛОЗ 5 экземпляров/реакции; это означает, что большинство образцов имели обнаружение eDNA, но на уровне, когда могут иметь место ложные отрицательные результаты и что анализ не мог с уверенностью определить номер копии для этих 14 образцов. Тем не менее, от 75 до 100% из четырех биологических реплицирует участок, усиленный в каждом месте отбора проб. Два из трех пробелов поля были отрицательными, в то время как одно поле пустое действительно показывают усиление, подчеркивая важность чистой техники в этой области.

Рисунок 1: Рабочий процесс для строительства базы данных митохондриальной последовательности ДНК. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 2: Последовательность выравнивания для clinch речных мидий видов с потенциальными грунтовки и зонды для Actinonaias ligamentina ND1 анализа. Вперед грунтовки в темно-зеленый, зонд в красном и обратном грунтовки в светло-зеленый. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 3: Примеры стандартной кривой и линейной регрессии. Примерприемлемой стандартной кривой, полученной из усиления трех репликаций каждого из шести стандартных разбавлений. 10-кратная стандартная серия разбавления с самой высокой концентрацией стандарта слева, с уменьшением концентраций, движущихся вправо. Горизонтальная линия, пересекающая все следы, является порогом цикла при количественной оценке (Cq). Где каждый след пересекает этот порог, где определяется Cq. B.Линейная регрессия, сделанная из стандартных репликаций рисунка 3A. Репликации стандартных разбавлений построены по кругу, а неизвестные (образцы) - с x's. Эффективность составляет 98,9%, r2 приближается к 1.0, и наклон -3.349. C.Пример плохой стандартной кривой, полученной от усиления трех репликаций каждого из шести стандартных разбавлений. D.Линейная регрессия, образуя стандартную кривую для стандартных репликаций, усиливается в примере 3C. Обратите внимание на низкую эффективность и значения r2. Также обратите внимание, что только 4 из 6 стандартов усиливается. Если после повторных запусков, стандартная кривая не улучшается, проблема может быть с плохой грунтовки / зонд набор, который не усиливает целевую ДНК, как ожидалось, в этом случае, этот анализ не следует рассматривать. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 4: Примеры установок пластин для стандартных qPCR-запусков LOD и LO. Стандарты, используемые в кривой, в синем цвете, стандартная концентрация уменьшается от темно-синего до светло-голубого. Положительный контроль ДНК в зеленом цвете и отсутствие контроля шаблонов (NTC) желтым цветом. Экспериментальные стандартные концентрации серого цвета, показывающие 24 репликации для каждого стандартного разбавления. Серия разбавления была помына на две пластины (A, B), каждая со стандартной кривой, положительным контролем и NTC. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 5: Настройка плиты и следы усиления от запуска qPCR. Установкаплиты, стандарты показаны синим, более темным цветом, указывающим на самую высокую концентрацию стандарта. Положительный контроль ДНК в зеленом цвете, отсутствие контроля шаблонов желтым цветом (NTC), выборка целей в сером цвете. B.Следы усиления от запуска qPCR. Стандарты, показанные синим цветом, положительный контроль ДНК в зеленом цвете, отсутствие элементов управления шаблоном в желтом и неизвестный красный. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 6: Следы усиления для внутреннего позитивного контроля (IPC). IPC следы для всех неизвестных образцов в пурпурный и IPC от нет шаблона управления (NTCs), показанный в оранжевом с треугольниками. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 7: Карта, показывающая места сбора eDNA мидий в реке Клинч вдоль границы Вирджинии/Теннесси. Образцы были собраны в Wallens Bend в нижней части кровати, 100 м ниже по течению от кровати, и 500 м вниз по течению от кровати. Участки были либо собраны в середине ручья (в потоке), либо примерно в 1 - 2 метрах от береговой линии (берега). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
| компонент | имя | Последовательность 5' - 3' | Флуоресцентная этикетка |
| Форвард Праймер | A.lig.1-f | CCCTCATCACGTACCTCTTAATC | |
| Обратный праймер | A.lig.1-r | ГГААТГККАТКАТКААКТТТА | |
| зонд | Зонд A.lig.1 | TTCTTGAACGTAAAGCCCGGT | ФАМ |
Таблица 1: Разработано Actinonaias ligamentina qPCR анализ (A.lig.1), включая последовательности для вперед и обратного грунтовки и зонда.
| вид | Усиливается | В реке Клинч |
| 1. Актинонайас связки
| да | да |
| 2. Актинонайас пектороза
| Нет | да |
| 3. Амблма plicata
| Нет | да |
| 4. Корбикула spp.
| Нет | да |
| 5. Камберлендия монодонта
| Нет | да |
| 6. Циклонайас туберкулата
| Нет | да |
| 7. Кипрогения стегария
| Нет | да |
| 8. Эллиптио дилатата
| Нет | да |
| 9. Эпиобласма бревиденс
| Нет | да |
| 10. Эпиобласма капсаеформис
| Нет | да |
| 11. Эпиобласма флорентина ауреола
| Нет | да |
| 12. Эпиобласма трикетра
| Нет | да |
| 13. Фусконайя кор
| Нет | да |
| 14. Субротунда Фусконайя
| Нет | да |
| 15. Лампсилис Оата
| Нет | да |
| 16. Лампсилис силикуоидея
| Нет | Нет |
| 17. Ласмигона costata
| Нет | да |
| 18. Лемиокс Римосус
| Нет | да |
| 19. Лексингтония долабеллойдес
| Нет | да |
| 20. Медионидус конрадикус
| Нет | да |
| 21. Плетобас цифий
| Нет | да |
| 22. Пленум Плеробема
| Нет | да |
| 23. Птихобранчус фасциоларис
| Нет | да |
| 24. Подтентус Птихобранча
| Нет | да |
| 25. Квадрула пустулоза
| Нет | да |
| 26. Строфитус undulatus
| Нет | да |
| 27. Вилоса радужная оболочка
| Нет | да |
Таблица 2: Список видов, используемых для тестирования специфичности in vitro анализа A.lig.1. Анализ усиливает геномную ДНК цели(Actinonaias ligamentina) и не усиливает ни одного из нецелесообразных видов.
| компонент | Последовательность 5'-3' |
|
Стандарт Actinonaias ligementina |
CCCTCATCACGTAC CTCTTAATCCTATTAGGTGTCGCATTTTTCACTCTTCTTGAACGTA
|
|
AAGCCCTCGGGT ACTTTCAAATCCGAAAGGCCCAAATAAAGTTGAATTATGCATTC
|
| CCCAACCATTAGCAGATGCTCTAAAGCTCTCTGTAAAAGAAGAATGAGTAACACCAACCTCCT |
| CAAACTACCTACCCTTCATCTTAACCCCAACCACTATTTAATTTTAGCACTACTACTTTTTTTTTTTTT |
| ГАКААТТТККАТКТКТКАТКАТКАТКАТКАААТАНТТХТХТХТКТКТАТТЛТКТКТ |
| TGTGTATCTCCCCCCTAGCTTTATACAACTTATAACAGGCTGAGCCTCAACTCCA |
| AATATGCCCTTTTAGGCTATTGGAGCCATAGCCCAAACCATCTTATGAGGTTACAA |
| ТААК |
|
|
| Шаблон IPC (Hem-T) | CTACATAAGTAACACCCTCATCATCCAAAGCTCTCTGAGTGTCCCGAATCTCAGACGCT |
| GTATGACAGTCTCCTTTTGTGAACATTCGGCTGCTCTATGTTCTCAAGGGCAC |
|
Таблица 3: Последовательность (5'-3') стандарта Actinonaias ligamentina и шаблона IPC (Hem-T), используемого для этого анализа. Последовательность для вперед и обратного грунтовки в смелых и курсивом, и что зонд подчеркнул.
| компонент | имя | Последовательность 5' - 3' | Флуоресцентная этикетка |
| Форвард Праймер | ГемТ-Ф | TCTGAGTGTCCCTCGAATCT | |
| Обратный праймер | ГемТ-Р | ГКАГТККТГАГААКАТАГАГАГ | |
| зонд | ГемТ-П | TGACAGTCTCCTTTCGTGAACATTCG | Cy5 |
Таблица 4: Внутренний положительный контроль (IPC) анализ, включая последовательности для вперед и обратного грунтовки и зонда.
| Объем на образец (ОЛ) | компонент |
| 10 | Окружающая экологическая мастер микс |
| 1 | 20uM A. lig.1 F/R микс |
| 1 | 2.5uM A. lig.1 зонд |
| 1 | 5uM IPC грунтовка смесь (HemT-F / R) |
| 0.75 | 2.5uM IPC зонд (HemT-P) |
| 1.5 | 1 X 103 концентрация шаблона IPC |
| 2.75 | H20 |
| 2 | образец |
| 20 | Общий объем |
Таблица 5: Смесь ПЦР, используемая для анализа A.lig.1 с анализом IPC.
| шаг | | Температура (КК) | Время |
| 1 | Первоначальная денатура | 95 | 10 мин. |
| 2 | денатурировать | 95 | 15 сек |
| 3 | отжиг | 60 | 1 мин. |
| 4 | Перейти к шагу 2, повторить 39X | | |
Таблица 6: Условия реакции на анализ A.lig.1.