综述：植物组织培养中隐藏污染物的揭示：从靶向PCR到宏基因组学的分子诊断

《Biologia》：Unveiling hidden contaminants in plant tissue culture: molecular diagnostics from targeted PCR to metagenomics

　　

摘要

植物组织培养系统极易受到微生物污染，这对研究和大规模商业 propagation 均构成了重大挑战。传统检测方法主要依赖于目视检查和培养依赖性技术，往往无法识别低丰度、潜伏性或具有活力但不可培养（VBNC）的微生物。这一局限经常导致意外的污染暴发和巨大的经济损失。近年来，分子诊断方法已成为快速、灵敏且不依赖培养的检测微生物污染物的重要手段。本综述批判性地评估了用于检测植物组织培养系统中微生物污染的分子方法。以PCR为基础的技术，包括标准PCR、巢式PCR和环介导等温扩增（LAMP），就其快速筛查的适用性进行了讨论。高级定量方法，如实时PCR（qPCR）和液滴数字PCR（ddPCR），就其在检测低水平污染方面的精确性进行了评估。此外，包括脉冲场凝胶电泳（PFGE）在内的菌株水平鉴别技术，在流行病学追踪的背景下进行了考察。此外，还强调了新一代测序（NGS）和宏基因组学方法在揭示植物相关微生物群复杂性方面的作用。特别强调了表型无菌评估的局限性，以及分子验证的必要性（包括DNA完整性分析），以确认消毒效果。新兴技术，如纳米孔测序和机器学习辅助诊断，也作为未来方向进行了讨论。总体而言，尽管分子诊断方法为植物组织培养系统的污染管理提供了变革性潜力，但其实际实施受到宿主DNA干扰、低生物量样本挑战、高成本、缺乏标准化方案以及有限的监管框架的制约。对各种方法的局限性——连同其优势——进行批判性评估，对于在研究和商业微繁殖环境中开发可靠、基于证据的污染监测策略至关重要。

植物组织培养系统极易受到微生物污染，这对研究和大规模商业扩繁均构成了重大挑战。传统检测方法主要依赖于目视检查和培养依赖性技术，往往无法识别低丰度、潜伏性或具有活力但不可培养（VBNC）的微生物。这一局限经常导致意外的污染暴发和巨大的经济损失。近年来，分子诊断方法已成为快速、灵敏且不依赖培养的检测微生物污染物的重要手段。本综述批判性地评估了用于检测植物组织培养系统中微生物污染的分子方法。以PCR为基础的技术，包括标准PCR、巢式PCR和环介导等温扩增（LAMP），就其快速筛查的适用性进行了讨论。高级定量方法，如实时PCR（qPCR）和液滴数字PCR（ddPCR），就其在检测低水平污染方面的精确性进行了评估。此外，包括脉冲场凝胶电泳（PFGE）在内的菌株水平鉴别技术，在流行病学追踪的背景下进行了考察。此外，还强调了新一代测序（NGS）和宏基因组学方法在揭示植物相关微生物群复杂性方面的作用。特别强调了表型无菌评估的局限性，以及分子验证的必要性（包括DNA完整性分析），以确认消毒效果。新兴技术，如纳米孔测序和机器学习辅助诊断，也作为未来方向进行了讨论。总体而言，尽管分子诊断方法为植物组织培养系统的污染管理提供了变革性潜力，但其实际实施受到宿主DNA干扰、低生物量样本挑战、高成本、缺乏标准化方案以及有限的监管框架的制约。对各种方法的局限性——连同其优势——进行批判性评估，对于在研究和商业微繁殖环境中开发可靠、基于证据的污染监测策略至关重要。