酶标仪在农业与畜牧业植物病害检测中的应用研究

Oct,27,2025 << Return list

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植物病害是制约农业与畜牧业生产的核心因素之一。据联合国粮农组织(FAO)统计,全球每年因植物病害导致的粮食减产达10%-30%,直接经济损失超千亿美元。同时,饲料作物(如玉米、苜蓿)的病害感染会导致饲料品质下降,间接影响畜牧业养殖效益,形成“种植-养殖”产业链的连锁损失。

酶联免疫吸附法(ELISA)基于抗原-抗体特异性结合原理,具有灵敏度高、特异性强的特点,而酶标仪作为ELISA检测的核心设备,其性能直接决定检测效率与精度。博清生物科技(南京)有限公司研发的酶标仪凭借宽波长检测范围、高灵敏度及自动化批量检测功能,在医学检测领域已广泛应用,但在农业植物病害检测中的系统性研究较少。

一、材料与方法

(一)试验材料

1、供试植物与病害:小麦感染小麦条锈病、番茄感染番茄晚疫病、玉米感染玉米大斑病,均采自山东农业大学试验田。

2、试剂:小麦条锈病、番茄晚疫病、玉米大斑病特异性抗体,辣根过氧化物酶(HRP)标记二抗,TMB显色液,包被缓冲液,洗涤液。

3、仪器:博清生物酶标仪、高速离心机、移液器、恒温培养箱。

(二)检测方法

1、样品处理

取感染病害的植物叶片组织0.5g,加入5mL PBS缓冲液(pH7.4),研磨成匀浆后,4℃、8000r/min 离心10min,取上清液作为待测样品。

健康植物叶片按相同方法处理,作为阴性对照;已知浓度的病害抗原标准品(0.001-100ng/mL)作为阳性对照。

2、ELISA检测流程

包被:将特异性抗体用包被缓冲液稀释至1μg/mL,每孔加入100μL,4℃孵育12h后,用洗涤液洗涤3次,每次3min。

封闭:每孔加入200μL 5%脱脂奶粉溶液,37℃孵育1h,洗涤步骤同上。

加样:分别加入待测样品、阳性对照、阴性对照各100μL,37℃孵育1h,洗涤步骤同上。

加二抗:加入HRP标记二抗(1:5000稀释),每孔100μL,37℃孵育1h,洗涤步骤同上。

显色:每孔加入100μL TMB显色液,37℃避光孵育15min,加入50μL 2M HSO终止反应。

3、酶标仪检测与数据处理

采用博清生物酶标仪在450nm波长下测定各孔吸光度(OD值),以阳性对照OD值/阴性对照OD值≥2.1判定为阳性(即病害感染)。

每个样品设置3次重复,数据采用SPSS 26.0软件进行方差分析,Origin 2021软件绘制标准曲线与结果图表。

二、结果与分析

(一)检测灵敏度与特异性

1、灵敏度:通过测定不同浓度抗原标准品的OD值,绘制标准曲线(R²=0.998)。结果显示,博清生物酶标仪对3种病害的最低检测浓度均为0.01ng/mL,可在病害感染早期(叶片未出现明显病斑时)实现阳性检测,比传统目测法提前3-5天发现病害。

2、特异性:分别用3种病害的抗体与其他病原(如小麦白粉病、番茄早疫病)样品交叉反应,结果显示交叉反应率均低于1.5%,特异性准确率达98.5%以上,表明该方法对目标病害的识别具有高度专一性。

(二)与传统检测方法的对比

通过检测相同批次(96个)样品,对比博清酶标仪检测法与传统方法的性能差异,博清酶标仪检测法在检测效率、成本控制及批量处理能力上显著优于传统方法,同时准确率接近PCR法,综合性价比最高。

(三)稳定性与重复性

对同一阳性样品进行10次重复检测,博清酶标仪测定的OD值变异系数(CV)为1.2%-1.8%,低于3%的行业标准;不同批次(间隔7天)检测的CV值为2.1%-2.5%,表明该仪器检测结果具有良好的稳定性与重复性,适合长期批量检测应用。

三、讨论

本研究通过建立基于博清生物酶标仪的植物病害ELISA检测体系,证实该仪器可有效解决传统检测方法“早期检测难、效率低、成本高”的痛点,其核心优势源于两方面:

(一)技术原理适配性:ELISA方法的抗原-抗体特异性结合原理,搭配博清酶标仪的高灵敏度光学检测系统,可捕捉病害早期微量病原物的信号,实现“早发现、早防控”,减少农药滥用与产量损失。

(二)设备性能针对性:博清酶标仪的96孔批量检测设计、快速光学读数功能(≤10秒/96孔),契合农业生产中“大面积、多样本”的检测需求,同时中等操作复杂度与成本优势,使其可下沉至基层农业技术推广站及规模化种植基地。

与国内外同类研究对比,本研究首次系统验证了博清生物酶标仪在多种农作物病害检测中的适用性,填补了该品牌仪器在农业领域应用研究的空白。但研究仍存在局限:目前仅针对3种常见病害,对部分罕见或新发病害的检测体系尚未建立;后续可结合胶体金标记技术,进一步简化操作流程,开发“现场快速检测+实验室精准验证”的分级检测模式。

基于博清生物酶标仪的ELISA检测方法,对小麦条锈病、番茄晚疫病等植物病害的检测灵敏度达0.01ng/mL,特异性准确率超98.5%,可实现病害早期精准检测。

该方法相较于传统检测手段,在检测效率、成本控制及批量处理能力上具有显著优势,综合性能均衡,适合农业与畜牧业生产中的规模化应用。

博清生物科技(南京)有限公司研发的酶标仪为植物病害防控提供了高效可靠的技术工具,对保障粮食安全、提升饲料作物品质、推动“种植-养殖”产业链绿色发展具有重要实践意义。