转基因农产品检测前沿技术解析及运用

谢灵燕 何良兴 魏云潇

1 引言

2011年5月,某地的媒体披露了一些小贩销售的黄瓜,为了保持头顶黄花不败抹上避孕药的事件,被称为“避孕药黄花”。事实上,农产品的安全事件屡次发生,引起了社会大众的担心和议论。因此,科学检测前沿技术是加强农产品的检测至关重要。在这种形势下,对转基因农产品检测前沿技术的解析,以及这些技术的应用研究具有了现实意义。

2 转基因农产品检测前沿技术解析

转基因农产品检测前沿技术较多,比如基因芯片法、PCR技术检测、核酸印迹检测等检测方法,本文就从这些检测法中重点解析几种。

2.1 基因芯片法

在转基因农产品检测中有一种基因芯片检测法,事实上这种技术就是反向斑点杂交,只不过具备了高度集成化而已。检测的时候,在载体上固定好探针分子,将需要检测的基因经过末端标记、PCR等等操作之后,就会成为具有荧光染料或者同位素核酸分子,并具有特有的标记,再将这些具有标记的核酸分子与探针进行杂交。因为具有不同的标记方法,就能够通过激光共聚焦的显微镜、CCD相机或者放射自显影等方式显示出每一个斑点信号具备的强度,再通过计算机将杂交信息做一些处理,就可以得到基因的杂交谱。

2.2 PCR技术检测法

PCR技术又被称为基因扩增技术,这种技术是采用体外引物介导催化DNA聚合酶,进而进行聚合反应,这种方法能够在极短的时间中精确是大量复制任何目的序列,即是将引物、模板DNA以及4中脱氧核苷酸共同存在下依据DNA聚合酶促合进行反应。PCR技术自身没有特异性,它的特异性主要是因模板DNA与引物结合而产生的。这种方法十分简单易行,而且反应十分迅速,在短短的时间中就能够得到数百万的特异DNA序列拷贝。

在实际检测中,PCR技术是按照三步进行反应:变性,退火,延伸；即是经过高温变性,低温退火以及中温进行延伸这三个温度之间的循环,将模板上的两个引物间的片段进行扩增。而且温度每循环一次都能够让拷贝DNA的数目成倍增加,当增加了循环次数,那么目的基因堆积是按照2n-2n形式进行。经过研究发现,PCR技术也会受到许多因素的影响,其中主要有:底物的浓度、引物、PCR的浓度以及其反应酶、PCR反应的缓冲液以及PCR反应的条件等。当然使用PCR技术作为转基因农产品检测,首先要确定待检测农产品的重组DNA信息,便于根据实况使用科学的引物,不同的重组DNA使用不同的作物与改良目标。在检测过程中,因检测原理与检测结果的形式不完全相同,PCR技术也分为几类:竞争性的定量PCR检测、定性PCR检测以及荧光定量PCR检测。

(1)定性PCR检测；这种方法是利用待测的农产品作为DNA模板,其引物大都是约为20nt左右寡核苷酸,引物能和特定的外源基因DNA序列进行配对互补,然后在聚合酶的催化下,让基因片段在体外快速的进行扩增,就能够将特定的、微量的目標DNA片段在很短时间内扩增为原来的百万倍。然后再将扩展物通过溴化已锭、琼脂糖凝胶电泳进行染色之后,就能通过杂交分析,对转基因农产品进行检测。比如,对NOS终止子、35s启动子进行检测,就能够对抗草甘膦大豆中的转基因成分筛选出来,实现对农产品的检测。

(2)竞争性的定量PCR检测；这种防范主要是构建出待测样品的DNA和竞争DNA两者进行互相竞争,得出相同的引物与底物,再采用电泳得出结果,得出其工作曲线图,然后根据曲线图进行定理分析,实现农产品的转基因检测。

(3)荧光定量的PCR检测；这种检测方法是将荧光基团加入到PCR的反应体系中,通过荧光的信号时刻检测着PCR的进程,然后将整个检测过程描绘出标准曲线,再将这个曲线和未知模板做出定量的分析。

2.3 核酸印迹检测法

核酸印迹检测法不但能够检测出农产品的外源DNA,还能够检测出农产品基因组排列的情况、外源基因的稳定性以及拷贝的数目。而且这种方法还能够除掉检测中产生的假阳性信号。但是这种方法存在的不足也不少,不能够对待测农产品的DNA做原位的交杂,也没有放大、扩增过程,而且其灵敏度远不及PCR技术,检测起来不但复杂也耗时较多,因此一般不使用这种方法,该文就不做详细阐述。

3 转基因农产品检测前沿技术运用

随着农业生产中普遍运用基因工程技术,转基因农产品作物是世界各地普遍种植。据有关数据统计,截止到2010年底,种植转基因农作物的面积就高达2.12亿公顷。我国对转基因农产品的种植更是突飞猛进,到2009年底我国已经种植了番茄、番木瓜、大豆、玉米、棉花等9种作物。在这种形势下,转基因农产品安全成为了人们深深忧虑的问题,迫切需要科学的前沿技术来检测。因此,急需构建出快速、高效转基因农产品检测前沿技术,成为了研究发展的新趋势。

在许多检测前沿技术上,核酸印迹法因为存在的问题较多,因此其运用比较狭隘,除非必须检测出基因组的拷贝数、排列情况以及其稳定性才使用；而基因芯片检测法虽然具备高效率、高灵敏度、自动化、成本低以及结果明确等等优点,但是检测的设备造价较高且检测的范围比较窄,也没有的都广泛使用；而相比之下PCR技术,不但能够实现核算印迹法的一些优点同样兼具基因芯片检测法的优点,而且能够将待测DNA进行原位杂交,能够放大、扩增过程,因此PCR技术是目前转基因农产品检测前沿技术中使用比较广泛的技术之一。

4 结语

随着基因工程的高速发展,转基因农产品越来越广泛的出现在消费市场。转基因农产品的安全问题不但受到人们的关注,也是有关专家和学者研究的重要课题。在这种形势下,可靠准确的转基因农产品检测前沿技术成为了顺利实行转基因标识制度的关键。

参考文献

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