Phytophthora infestans, the causal agent of late blight in potatoes and tomatoes, is the most important and ongoing pathogenic threat to agricultural production worldwide. Rapid and early identification of P. infestans is an essential prerequisite for countering the further spread of infection. In this study, a novel method for visual detection of P. infestans has been developed by integrating universal primer mediated asymmetric PCR with gold nanoparticle (AuNP)-based lateral flow biosensor. We employed asymmetric PCR to generate large amounts of single-stranded DNA (ssDNA) by amplifying a region of P. infestans-specific repetitive DNA sequence. The ssDNA products were then applied to the lateral flow biosensor to perform a visual detection using sandwich-type hybridization assays. In the presence of target DNA, sandwich-type hybridization reactions among the AuNP-probe, target DNA and capture probe were performed on the test line of the biosensor, and then a characteristic red band was produced for the accumulation of AuNPs. Quantitative analysis obtained by recording the optical intensity of the red band demonstrated that this biosensor could detect as little as 0.1 pg μL-1 genomic DNA. Furthermore, the specificity of the biosensor was confirmed by detecting three other Phytophthora species and two pathogenic fungi. We believe this method has potential application in early prediction of potato late blight disease and instigation of management actions to reduce the risk of epidemic development.

中文翻译：

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一种基于金纳米颗粒的侧流生物传感器，用于对马铃薯晚疫病病原体 Phytophthora infestans 进行灵敏的视觉检测

致病疫霉是马铃薯和西红柿晚疫病的病原体，是全球农业生产最重要和持续的病原体威胁。快速和早期识别致病疫霉是阻止感染进一步传播的必要先决条件。在这项研究中，通过将通用引物介导的非对称 PCR 与基于金纳米颗粒 (AuNP) 的侧流生物传感器相结合，开发了一种新的 P. infestans 视觉检测方法。我们采用不对称 PCR 通过扩增致病疫霉特异性重复 DNA 序列的区域来生成大量单链 DNA (ssDNA)。然后将 ssDNA 产物应用于侧流生物传感器，以使用夹心型杂交测定进行视觉检测。在目标 DNA 存在的情况下，在生物传感器的测试线上进行AuNP探针、目标DNA和捕获探针之间的夹心式杂交反应，然后产生用于AuNP积累的特征红带。通过记录红带的光强度获得的定量分析表明，该生物传感器可以检测低至 0.1 pg μL-1 的基因组 DNA。此外，通过检测其他三种疫霉属物种和两种病原真菌证实了生物传感器的特异性。我们相信这种方法在马铃薯晚疫病的早期预测和管理措施的启动中具有潜在的应用价值，以降低流行发展的风险。然后为AuNPs的积累产生了特征红带。通过记录红带的光强度获得的定量分析表明，该生物传感器可以检测低至 0.1 pg μL-1 的基因组 DNA。此外，通过检测其他三种疫霉属物种和两种病原真菌证实了生物传感器的特异性。我们认为该方法在马铃薯晚疫病的早期预测和管理措施的启动以降低流行发展风险方面具有潜在的应用价值。然后为AuNPs的积累产生了特征红带。通过记录红带的光强度获得的定量分析表明，该生物传感器可以检测低至 0.1 pg μL-1 的基因组 DNA。此外，通过检测其他三种疫霉属物种和两种病原真菌证实了生物传感器的特异性。我们相信这种方法在马铃薯晚疫病的早期预测和管理措施的启动中具有潜在的应用价值，以降低流行发展的风险。通过检测其他三种疫霉属物种和两种病原真菌，证实了生物传感器的特异性。我们相信这种方法在马铃薯晚疫病的早期预测和管理措施的启动中具有潜在的应用价值，以降低流行发展的风险。通过检测其他三种疫霉属物种和两种病原真菌，证实了生物传感器的特异性。我们相信这种方法在马铃薯晚疫病的早期预测和管理措施的启动中具有潜在的应用价值，以降低流行发展的风险。