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MALDI-TOF MS会不会取代形态学鉴定?

发布时间: 2021-01-12 16:42 来源:融智生物科技(青岛)有限公司

分子生物学兴起之前,人们对自然界生物的分类主要依靠形态学鉴定。比如对于植物,是从根、茎、叶、花、果实等方面进行形态学描述,再根据这些形态学描述,对未知植物的物种进行确认。但是,这些工作需要十分有经验的专业人士来完成。

分子生物学的出现,不断改变着这种格局。对于肉眼难以观察的微生物等生物,从形态学上难以确认其物种,此时,分子生物学就首先成为了主流的物种鉴定方式。

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)的介入,使细菌和真菌等微生物的鉴定发生了质的变化。不同种、亚种甚至不同区域的微生物,都有自己的蛋白生物特征。MALDI-TOF MS能够在较宽的质量数范围内获取微生物的蛋白信息,因而可以构建微生物蛋白指纹图谱数据库。通过对微生物蛋白指纹图谱的比对,可以在短至几秒内完成对微生物的种、亚种等的鉴定。与分子生物学的另一大流派基因组学相比,MALDI-TOF MS灵敏度高,成本低,因而得以快速普及。

韩国一个研究团队利用分子指纹分析的原理,对害虫幼虫鉴定进行了尝试。

如前所述,虽然仅凭肉眼,以形态学知识即可鉴定一些害虫,但更多时候,通过形态学方法鉴定害虫成为难题,尤其是鉴定一些相近物种的幼虫时。虽然在实验室里,由专业团队通过形态学方法进行物种鉴定,准确率很高,但在实际应用中,普通工作人员很难掌握形态学专业知识。

该韩国团队的研究对象是几种水果食心虫(Carposina sasakiiGrapholita molestaGrapholita dimorpha)。这几种食心虫的幼虫长得非常相近,是水果检验检疫中的难题之一,在进出口环节,稍有不慎便会发生有害物种入侵,对当地农业造成巨大损失。

虫2.jpg

类同于微生物鉴定的原理,该研究团队使用MALDI-TOF MS分析了该三种幼虫的蛋白信息,建立相应的蛋白指纹质谱数据库之后,很好地实现了对这三种幼虫的鉴定,取样量仅为2立方毫米,从前处理到上机检测,数分钟内即可获得物种鉴定结果。相关研究结果发表在“Journal of Asia-Pacific Entomology”上。

可以想见,不仅仅是微生物鉴定,对于检验检疫以及农业领域,利用相同的技术原理,MALDI-TOF MS 还可以实现对害虫的物种鉴定,在经济作物病虫害防治、进出口检验检疫中有广阔的用武之地。

无独有偶,融智生物也做了类似的工作,使用QuanTOF新一代宽谱定量飞行时间质谱(新一代MALDI-TOF MS)技术代替形态学方法完成了对大闸蟹产地的鉴定、对大型食用真菌种类的鉴定、以及对猪肉品质的鉴定等工作,对于食品安全具有非常重要的实际意义。

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参考文献:

Rapid and reliable species identification of Carposina sasakii from its morphological homologues, by MALDI-TOF mass spectrometry. https://doi.org/10.1016/j.aspen.2017.02.013


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