《植物線蟲太赫茲特徵光譜及其無標記基因識別研究》是依託南京林業大學，由劉雲飛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：植物線蟲太赫茲特徵光譜及其無標記基因識別研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉雲飛
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
基於分子生物學的線蟲檢測方法需要建立在已知部分線蟲基因片段（如線蟲的ITS區域），並根據已知基因片段序列，經過引物、探針設計與合成、螢光標記、PCR反應、凝膠電泳、螢光信號檢測等過程，此外還存在PCR後污染等造成的假陽性等問題，從而降低了目標線蟲的準確檢測效率。針對此，項目組開展了基於太赫茲光譜的線蟲無標記基因識別研究，亟希望通過套用太時域光譜儀（THz-TDS）、傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)並輔助高解析度的超外差混頻技術及最靈敏的超導探測器，研究線蟲DNA的太赫茲特徵光譜，在此基礎上構建線蟲DNA的太赫茲光譜資料庫，並與其它近緣線蟲的DNA的太赫茲光譜進行比對，分析其差異，進而套用密度泛函理論(DFT)及套用高斯03分析軟體獲得線蟲DNA的聲子模式（集體振動模）或分子構象（形），以達到準確鑑別線蟲的目標。
結題摘要
1.研究背景 松材線蟲是松木的有害生物，它和擬松材線蟲是近緣種，在形態上幾乎無差異，但DNA結構不同。遺傳學、免疫學、病理學和生理生化方法（酶學血清學、性外激素、染色體數）在檢測過程中由於受到線蟲發育階段、寄主、地理來源、試驗條件等方面的影響，具有明顯的局限性。基於分子生物學的線蟲檢測方法需要建立在已知部分線蟲的基因片段的基礎上，常用的是線蟲的ITS區域，根據已知基因片段序列，需要經過引物、探針設計與合成、螢光標記、PCR反應、凝膠電泳、螢光信號檢測等過程，此外還存在PCR後污染等造成的假陽性等問題，從而降低了目標線蟲的準確檢測效率。THz頻段存在大量的DNA分子主鏈間激發的本徵共振，套用THz時域光譜技術進行DNA束縛態的基因識別，無需對其DNA片段作螢光標記，試驗相對簡單、操作方便。這也是我們開展這一研究的原因。 2.研究內容及其重要結果 項目具體研究了兩種線蟲（松材線蟲、擬松材線蟲）DNA及其PCR片段的THz光學特性及其光譜特徵，發現它們的折射率及其特徵峰位置均有所不同，由此可鑑別不同的線蟲。測試了受松材線蟲侵蝕後松針葉樣品的THz吸收係數的變化，由此追蹤松樹的感病時間。研究了太赫茲超導熱電子混頻器的物理特性，為進一步開展THz高靈敏檢測提供了理論依據。套用密度泛函理論（DFT）及Gaussian03軟體，研究了DNA分子中AGCT四種鹼基及其A-T、C-G鹼基對的THz特徵譜，確定其振動模式及分子間的弱相互作用，為進一步解析DNA分子結構及其聲子模式、分子構象提供了理論基礎。套用密度泛函理論進一步研究了松針葉的葉綠素分子的振動模式及分子間的弱相互作用，獲取其分子構象。本研究方案主要從光譜特徵及其分子動力學模型開展植物線線蟲鑑別研究，可為植物線蟲病監測提供新的方案。
