轉基因農產品檢測前沿技術解析及運用

謝靈燕 何良興 魏云瀟

1 引言

2011年5月,某地的媒體披露了一些小販銷售的黃瓜,為了保持頭頂黃花不敗抹上避孕藥的事件,被稱為“避孕藥黃花”。事實上,農產品的安全事件屢次發生,引起了社會大眾的擔心和議論。因此,科學檢測前沿技術是加強農產品的檢測至關重要。在這種形勢下,對轉基因農產品檢測前沿技術的解析,以及這些技術的應用研究具有了現實意義。

2 轉基因農產品檢測前沿技術解析

轉基因農產品檢測前沿技術較多,比如基因芯片法、PCR技術檢測、核酸印跡檢測等檢測方法,本文就從這些檢測法中重點解析幾種。

2.1 基因芯片法

在轉基因農產品檢測中有一種基因芯片檢測法,事實上這種技術就是反向斑點雜交,只不過具備了高度集成化而已。檢測的時候,在載體上固定好探針分子,將需要檢測的基因經過末端標記、PCR等等操作之后,就會成為具有熒光染料或者同位素核酸分子,并具有特有的標記,再將這些具有標記的核酸分子與探針進行雜交。因為具有不同的標記方法,就能夠通過激光共聚焦的顯微鏡、CCD相機或者放射自顯影等方式顯示出每一個斑點信號具備的強度,再通過計算機將雜交信息做一些處理,就可以得到基因的雜交譜。

2.2 PCR技術檢測法

PCR技術又被稱為基因擴增技術,這種技術是采用體外引物介導催化DNA聚合酶,進而進行聚合反應,這種方法能夠在極短的時間中精確是大量復制任何目的序列,即是將引物、模板DNA以及4中脫氧核苷酸共同存在下依據DNA聚合酶促合進行反應。PCR技術自身沒有特異性,它的特異性主要是因模板DNA與引物結合而產生的。這種方法十分簡單易行,而且反應十分迅速,在短短的時間中就能夠得到數百萬的特異DNA序列拷貝。

在實際檢測中,PCR技術是按照三步進行反應:變性,退火,延伸；即是經過高溫變性,低溫退火以及中溫進行延伸這三個溫度之間的循環,將模板上的兩個引物間的片段進行擴增。而且溫度每循環一次都能夠讓拷貝DNA的數目成倍增加,當增加了循環次數,那么目的基因堆積是按照2n-2n形式進行。經過研究發現,PCR技術也會受到許多因素的影響,其中主要有:底物的濃度、引物、PCR的濃度以及其反應酶、PCR反應的緩沖液以及PCR反應的條件等。當然使用PCR技術作為轉基因農產品檢測,首先要確定待檢測農產品的重組DNA信息,便于根據實況使用科學的引物,不同的重組DNA使用不同的作物與改良目標。在檢測過程中,因檢測原理與檢測結果的形式不完全相同,PCR技術也分為幾類:競爭性的定量PCR檢測、定性PCR檢測以及熒光定量PCR檢測。

(1)定性PCR檢測；這種方法是利用待測的農產品作為DNA模板,其引物大都是約為20nt左右寡核苷酸,引物能和特定的外源基因DNA序列進行配對互補,然后在聚合酶的催化下,讓基因片段在體外快速的進行擴增,就能夠將特定的、微量的目標DNA片段在很短時間內擴增為原來的百萬倍。然后再將擴展物通過溴化已錠、瓊脂糖凝膠電泳進行染色之后,就能通過雜交分析,對轉基因農產品進行檢測。比如,對NOS終止子、35s啟動子進行檢測,就能夠對抗草甘膦大豆中的轉基因成分篩選出來,實現對農產品的檢測。

(2)競爭性的定量PCR檢測；這種防范主要是構建出待測樣品的DNA和競爭DNA兩者進行互相競爭,得出相同的引物與底物,再采用電泳得出結果,得出其工作曲線圖,然后根據曲線圖進行定理分析,實現農產品的轉基因檢測。

(3)熒光定量的PCR檢測；這種檢測方法是將熒光基團加入到PCR的反應體系中,通過熒光的信號時刻檢測著PCR的進程,然后將整個檢測過程描繪出標準曲線,再將這個曲線和未知模板做出定量的分析。

2.3 核酸印跡檢測法

核酸印跡檢測法不但能夠檢測出農產品的外源DNA,還能夠檢測出農產品基因組排列的情況、外源基因的穩定性以及拷貝的數目。而且這種方法還能夠除掉檢測中產生的假陽性信號。但是這種方法存在的不足也不少,不能夠對待測農產品的DNA做原位的交雜,也沒有放大、擴增過程,而且其靈敏度遠不及PCR技術,檢測起來不但復雜也耗時較多,因此一般不使用這種方法,該文就不做詳細闡述。

3 轉基因農產品檢測前沿技術運用

隨著農業生產中普遍運用基因工程技術,轉基因農產品作物是世界各地普遍種植。據有關數據統計,截止到2010年底,種植轉基因農作物的面積就高達2.12億公頃。我國對轉基因農產品的種植更是突飛猛進,到2009年底我國已經種植了番茄、番木瓜、大豆、玉米、棉花等9種作物。在這種形勢下,轉基因農產品安全成為了人們深深憂慮的問題,迫切需要科學的前沿技術來檢測。因此,急需構建出快速、高效轉基因農產品檢測前沿技術,成為了研究發展的新趨勢。

在許多檢測前沿技術上,核酸印跡法因為存在的問題較多,因此其運用比較狹隘,除非必須檢測出基因組的拷貝數、排列情況以及其穩定性才使用；而基因芯片檢測法雖然具備高效率、高靈敏度、自動化、成本低以及結果明確等等優點,但是檢測的設備造價較高且檢測的范圍比較窄,也沒有的都廣泛使用；而相比之下PCR技術,不但能夠實現核算印跡法的一些優點同樣兼具基因芯片檢測法的優點,而且能夠將待測DNA進行原位雜交,能夠放大、擴增過程,因此PCR技術是目前轉基因農產品檢測前沿技術中使用比較廣泛的技術之一。

4 結語

隨著基因工程的高速發展,轉基因農產品越來越廣泛的出現在消費市場。轉基因農產品的安全問題不但受到人們的關注,也是有關專家和學者研究的重要課題。在這種形勢下,可靠準確的轉基因農產品檢測前沿技術成為了順利實行轉基因標識制度的關鍵。

參考文獻

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