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        轉(zhuǎn)基因作物快速檢測(cè)技術(shù)進(jìn)展與展望

        2019-01-03 02:05:58梁晉剛徐俊鋒焦悅劉鵬程張秀杰
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年21期
        關(guān)鍵詞:快速檢測(cè)技術(shù)展望研究進(jìn)展

        梁晉剛 徐俊鋒 焦悅 劉鵬程 張秀杰

        摘要:轉(zhuǎn)基因檢測(cè)作為轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)、監(jiān)管和標(biāo)識(shí)管理的重要支撐,可有效防范未經(jīng)安全評(píng)價(jià)和品種審定的轉(zhuǎn)基因作物非法擴(kuò)散,保障我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展,轉(zhuǎn)基因檢測(cè)技術(shù)也在朝著快速、簡(jiǎn)便、高通量、自動(dòng)化等方向發(fā)展,轉(zhuǎn)基因快速檢測(cè)技術(shù)越來越得到廣泛運(yùn)用并在監(jiān)管過程中發(fā)揮了重要作用。本文簡(jiǎn)要介紹了轉(zhuǎn)基因作物快速檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并討論了幾種快速檢測(cè)技術(shù)存在的問題,最后總結(jié)歸納了轉(zhuǎn)基因作物檢測(cè)存在的新問題,為我國轉(zhuǎn)基因作物的安全監(jiān)管提供參考。

        關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)基因作物;快速檢測(cè)技術(shù);監(jiān)管;研究進(jìn)展;展望

        中圖分類號(hào): Q785文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A

        文章編號(hào):1002-1302(2019)21-0071-04

        收稿日期:2018-07-24

        基金項(xiàng)目:轉(zhuǎn)基因生物新品種培育科技重大專項(xiàng)(編號(hào):2016ZX08011-003)。

        作者簡(jiǎn)介:梁晉剛(1987—),男,山西陽泉人,博士,農(nóng)藝師,主要從事轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)與檢測(cè)研究。E-mail:382408162@qq.com。

        通信作者:張秀杰,副研究員,主要從事轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)與檢測(cè)研究。E-mail:zhxj7410@sina.com。

        許多轉(zhuǎn)基因生物被研發(fā)公司給予不同的商品名稱,以便在市場(chǎng)上進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)作。然而其遺傳性狀和商品名不一定完全相同,即具有不同商品名稱的轉(zhuǎn)基因生物可能具有相同的遺傳性狀,以相同商品名稱出售的轉(zhuǎn)基因生物可能包含不同的遺傳性狀。因此,明確產(chǎn)品含有何種轉(zhuǎn)基因成分的唯一方法就是通過轉(zhuǎn)基因生物檢測(cè)。

        自1996年轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化以來,轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究范圍不斷擴(kuò)大,全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積持續(xù)增加。2017年,全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積達(dá)到1.898億hm2,轉(zhuǎn)基因作物在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同時(shí),其潛在風(fēng)險(xiǎn)也一直飽受爭(zhēng)議,因此建立快速且準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)基因檢測(cè)體系十分重要[1]。

        國際上批準(zhǔn)商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因作物經(jīng)過了最為嚴(yán)格的安全評(píng)價(jià)與檢測(cè),也建立了有史以來最為嚴(yán)格的監(jiān)管體系[2]。我國同樣十分重視農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理工作,每年都會(huì)組織開展農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全監(jiān)管工作,一些相關(guān)的檢測(cè)手段也正在不斷地完善中。從2002年起,農(nóng)業(yè)部發(fā)布了一系列農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全標(biāo)準(zhǔn),截至2017年12月,現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)共176項(xiàng),其中,產(chǎn)品成分檢測(cè)類的標(biāo)準(zhǔn)有100項(xiàng)[3]。作為法規(guī)實(shí)施的重要技術(shù)保障,農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因標(biāo)準(zhǔn)在安全評(píng)價(jià)、安全監(jiān)管、檢測(cè)監(jiān)測(cè)和產(chǎn)品標(biāo)識(shí)等方面發(fā)揮了重要作用。轉(zhuǎn)基因作物管理的完善,需要快速而簡(jiǎn)便的檢測(cè)方法。

        一方面轉(zhuǎn)基因作物種植面積逐年上升,品系(事件)越來越多、元件構(gòu)成越來越復(fù)雜,另一方面轉(zhuǎn)基因作物對(duì)人和環(huán)境的安全性問題也備受爭(zhēng)議,同時(shí)轉(zhuǎn)基因作物非法種植、流通及低水平混雜現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此許多國家都制定了相應(yīng)的定性定量檢測(cè)和標(biāo)識(shí)制度。我國嚴(yán)格按照法律法規(guī)開展轉(zhuǎn)基因安全評(píng)價(jià)和安全管理,只有通過安全評(píng)價(jià)后,方可獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。然而目前監(jiān)管實(shí)踐中卻依然缺乏對(duì)轉(zhuǎn)基因成分進(jìn)行高通量、快速高效、操作簡(jiǎn)單、低成本的檢測(cè)技術(shù)與配套產(chǎn)品。

        1轉(zhuǎn)基因作物檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展

        1.1商業(yè)化轉(zhuǎn)基因作物的主要外源元件

        目前國內(nèi)外轉(zhuǎn)基因生物研發(fā)迅猛,各種新型的轉(zhuǎn)化體層出不窮,給轉(zhuǎn)基因檢測(cè)工作帶來極大挑戰(zhàn)?,F(xiàn)國內(nèi)外商業(yè)化轉(zhuǎn)基因作物主要有玉米、大豆、棉花、水稻、油菜,這5類主要轉(zhuǎn)基因作物的外源插入基因序列按啟動(dòng)子、終止子、目的基因、標(biāo)記基因進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)分析,主要檢測(cè)元件包括:

        轉(zhuǎn)基因玉米檢測(cè)CaMV 35S啟動(dòng)子、FMV 35S啟動(dòng)子、bar、pat、Cp4-epsps、m-epsps、Cry1Ab、nptII、CaMV 35S終止子、NOS終止子等;

        轉(zhuǎn)基因大豆檢測(cè)CaMV 35S啟動(dòng)子、FMV 35S啟動(dòng)子、pat、Cry1Ac、Cp4-epsps、NOS終止子、E9終止子等;

        轉(zhuǎn)基因棉花檢測(cè)CaMV 35S啟動(dòng)子、FMV 35S啟動(dòng)子、pat、Cry1Ab/Ac、Cp4-epsps、API、CpTI、nptII、NOS終止子、E9終止子等;

        轉(zhuǎn)基因水稻檢測(cè)CaMV 35S啟動(dòng)子、bar、Cry1Ab/Ac、nptII、hpt、NOS終止子等;

        轉(zhuǎn)基因油菜檢測(cè)CaMV35S啟動(dòng)子、FMV35S啟動(dòng)子、NOS啟動(dòng)子、bar、pat、Cp4-epsps、NOS終止子、E9終止子等。

        各類檢測(cè)元件可在轉(zhuǎn)基因檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)庫中查詢,數(shù)據(jù)庫主要有GMDD(GMO Detection Method Database)、EU Database of Reference Methods for GMO Analysis、GMO Compass。

        1.2轉(zhuǎn)基因作物的檢測(cè)方法概述

        根據(jù)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因作物中的目標(biāo)物,轉(zhuǎn)基因作物的成分檢測(cè)主要從3個(gè)方面入手:(1)針對(duì)基因核酸的檢測(cè),在檢測(cè)的特異性上,又分為篩選檢測(cè)、基因特異性檢測(cè)、構(gòu)建特異性檢測(cè)、轉(zhuǎn)化體特異性檢測(cè)等類型,利用的方法主要為定性PCR和實(shí)時(shí)熒光定量PCR 2種;(2)針對(duì)蛋白質(zhì)的檢測(cè),主要包括蛋白質(zhì)印跡法、酶聯(lián)免疫吸附法、免疫層析法;(3)基于代謝物的檢測(cè),主要包括高效液相色譜法和雙向電泳法[4-8]。

        目前,檢測(cè)中最常用的仍是定性PCR和實(shí)時(shí)熒光PCR方法[7]。與此同時(shí),雖然許多國家已經(jīng)實(shí)施了嚴(yán)格的轉(zhuǎn)基因標(biāo)識(shí)管理規(guī)定,但經(jīng)常有未經(jīng)授權(quán)和不受控制的轉(zhuǎn)基因作物被釋放的報(bào)道,因此迫切需要一種即時(shí)、敏感、簡(jiǎn)單、低成本、易于操作的方法來進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因作物[9]。

        轉(zhuǎn)基因快速檢測(cè)技術(shù)在政府監(jiān)管、企業(yè)內(nèi)控等方面發(fā)揮的作用越來越重要。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部曾在印發(fā)的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全監(jiān)管工作方案中建議,充分利用試紙條等快速檢測(cè)方法,降低成本,擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍[10]。

        2轉(zhuǎn)基因作物的快速檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展

        轉(zhuǎn)基因作物常規(guī)檢測(cè)法結(jié)果比較可靠,但樣品前處理繁瑣、檢測(cè)成本高、時(shí)間長(zhǎng),需要專門的技術(shù)人員,無法滿足快速、低成本等實(shí)際的需要,從而催生出許多的快速檢測(cè)技術(shù),如各種試紙條、生物芯片、傳感器等,這些技術(shù)的加入為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)提供了更廣闊的發(fā)展空間。其中,目前實(shí)際應(yīng)用比較多的是以PCR為基礎(chǔ)的檢測(cè)方法和以DNA雜交為基礎(chǔ)的生物傳感器[11]。

        2.1以核酸恒溫?cái)U(kuò)增為基礎(chǔ)的快速檢測(cè)

        核酸恒溫?cái)U(kuò)增技術(shù)與常規(guī)PCR相比,可在恒定溫度下使DNA或者RNA目標(biāo)片段延伸,對(duì)儀器要求較低,通常簡(jiǎn)易的水浴鍋或恒溫槽等就可以滿足要求,擺脫了傳統(tǒng)擴(kuò)增方法對(duì)精密溫控設(shè)備的需求,實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè),大致可分為4類:(1)鏈置換DNA聚合酶介導(dǎo)的反應(yīng),如環(huán)介導(dǎo)恒溫?cái)U(kuò)增(loop mediated isothermal amplification,LAMP)、交叉引物恒溫?cái)U(kuò)增(cross-priming amplification,CPA)和滾環(huán)擴(kuò)增(rolling circle amplification,RCA);(2)酶促解旋/引物退火的反應(yīng),如重組酶介導(dǎo)擴(kuò)增(recombinase polymerase amplification,RPA);(3)基于RNA轉(zhuǎn)錄的擴(kuò)增反應(yīng),如轉(zhuǎn)錄介導(dǎo)的擴(kuò)增(transcription-mediated amplification,TMA)和基于核酸序列的擴(kuò)增(nucleic acid sequence-based amplification,NASBA);(4)基于單鏈剪切輔助的反應(yīng),如鏈置換擴(kuò)增(strand displacement amplification,SDA)和切口酶介導(dǎo)的擴(kuò)增(niking enzyme amplification reaction,NEAR)[12]。其中,以LAMP、CPA、RPA等簡(jiǎn)便快速的恒溫?cái)U(kuò)增技術(shù)在轉(zhuǎn)基因檢測(cè)中已受到廣泛關(guān)注。

        2.1.1基于LAMP技術(shù)的快速檢測(cè)方法

        LAMP技術(shù)依賴于能識(shí)別靶標(biāo)序列上6個(gè)特異區(qū)域的4條引物(包括正向外引物、正向內(nèi)引物、反向外引物和反向內(nèi)引物)和1個(gè)具有鏈置換特性的DNA聚合酶,在等溫條件下特異、高效、快速地?cái)U(kuò)增靶基因,靈敏度高、特異性高。另外,通過設(shè)計(jì)2條環(huán)引物(正向環(huán)引物和反向環(huán)引物)可加快LAMP反應(yīng)速度,使整個(gè)反應(yīng)時(shí)間縮短[13-15]。與CPA不同的是,LAMP擴(kuò)增具有更高的擴(kuò)増效率,更大的產(chǎn)物生成量,常用的是濁度法、鈣黃綠素法和SYBR Green Ⅰ熒光法[16]。LAMP擴(kuò)增以其高特異性和高擴(kuò)增效率的特點(diǎn)在食品、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、臨床等多個(gè)方面都有廣泛的應(yīng)用。Shao等發(fā)展了基于毛細(xì)管陣列的恒溫核酸擴(kuò)增技術(shù)(capillary array-based loop-mediated isothermal amplification for multiplex visual detection of nucleic acids,CALM),該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)并行的多重LAMP反應(yīng),研究人員選取了7種常用且重要的轉(zhuǎn)基因元件(P-CaMV35S、bar、cp4-epsps、P-FMV 35S、pat、T-nos、nptII),同時(shí)加入5個(gè)物種內(nèi)源基因(ADH1、Sad1、SPS、HMG I/Y、Lectin)作為陽性對(duì)照對(duì)平臺(tái)進(jìn)行性能測(cè)試,表明CALM技術(shù)平臺(tái)具有極高的檢測(cè)準(zhǔn)確性,也表明其在實(shí)際檢測(cè)領(lǐng)域有著很好的運(yùn)用前景[17]。Wang等研究引入了一種新型的金屬指示劑-酸性絡(luò)藍(lán)K(acid chrome blue K,ACBK),建立了閉管LAMP擴(kuò)增和檢測(cè)結(jié)果可視化檢測(cè)技術(shù),并以T-nos和P-CaMV35S為靶序列,建立了TNOS-ACBK-LAMP和P35S-ACBK-LAMP檢測(cè)體系,檢測(cè)結(jié)果既可以裸眼直接判斷也可以借助紫外可見光譜分析[18-19]。為了使診斷技術(shù)更加簡(jiǎn)便易行,使之適用于在田間操作,Wang等建立了轉(zhuǎn)基因作物葉片DNA快速提取技術(shù),并使用普通保溫杯為L(zhǎng)AMP反應(yīng)提供所需的恒溫條件,通過肉眼判別是否產(chǎn)生焦磷酸鎂白色沉淀來檢測(cè)轉(zhuǎn)基因作物,最終研發(fā)出一套不依賴電源不依賴實(shí)驗(yàn)室條件、可以在30 min內(nèi)完成的田間LAMP檢測(cè)技術(shù)體系[20]。

        2.1.2基于CPA技術(shù)的快速檢測(cè)方法

        CPA主要利用具有鏈置換功能的DNA聚合酶結(jié)合特殊的引物設(shè)計(jì)在體外恒溫條件下(63 ℃)特異、高效、快速地復(fù)制模板完成擴(kuò)增,并通過側(cè)橫流試紙條進(jìn)行檢測(cè)[21]??焖?、簡(jiǎn)單、不需要昂貴儀器和分子實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)使CPA逐漸受到關(guān)注,Huang等利用CPA結(jié)合側(cè)橫流試紙條用來對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)篩選,通過檢測(cè)CaMV35S基因可檢測(cè)0.05%的轉(zhuǎn)基因玉米MON810[22]。

        2.1.3基于RPA技術(shù)的快速檢測(cè)方法

        重組聚合酶擴(kuò)增(RPA)技術(shù)被稱為是可以替代PCR的核酸檢測(cè)技術(shù)。RPA擴(kuò)增的速度非??欤`敏度高,對(duì)硬件設(shè)備要求低,而且不需要復(fù)雜的樣本處理。這樣的技術(shù)特別適合于體外診斷、獸醫(yī)、食品安全、生物防御、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。RPA能在室溫條件(37~42 ℃)下快速檢測(cè)樣本里的痕量DNA。Xu等用這一技術(shù)在15~25 min內(nèi)檢出了只含100拷貝目標(biāo)分子的樣本。此外,他們還建立了實(shí)時(shí)RPA分析體系,成功檢測(cè)了4種主要的轉(zhuǎn)基因作物(玉米、水稻、棉花和大豆)[23]。Wang等研發(fā)了一種靠人體加熱介導(dǎo)的RPA方法,試驗(yàn)結(jié)果可通過肉眼直接觀察,結(jié)果表明該方法可在不同的環(huán)境溫度下準(zhǔn)確檢測(cè)耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆GTS 40-3-2[9]。

        2.2以DNA雜交為基礎(chǔ)的快速檢測(cè)

        貴金屬納米粒子(金、銀、銅等)具有強(qiáng)烈的光-物質(zhì)相互作用特性。納米結(jié)構(gòu)材料與表面價(jià)電子集體振蕩頻率匹配的光子相互作用時(shí)會(huì)發(fā)生局域表面等離子體共振(localized surface plasmon resonance,LSPR)現(xiàn)象。該方法具有樣品處理方法簡(jiǎn)化、高通量、特異性強(qiáng)等特征,可以免除基因檢測(cè)中復(fù)雜的PCR擴(kuò)增環(huán)節(jié)。Jang等展示了金納米粒子LSPR效應(yīng)可用于檢測(cè)耐除草劑大豆外源基因,經(jīng)過30 min雜交反應(yīng)后,在540 nm條件下可最低檢測(cè)含1 nmol/L目標(biāo)DNA的樣品[24]。程志強(qiáng)等利用表面等離子共振成像(surface plasmon resonance imaging,SPRi)技術(shù),分析了玉米的6種轉(zhuǎn)基因序列和6種轉(zhuǎn)基因操作元件,并證明可將DNA和RNA探針結(jié)合的信號(hào)放大40倍左右[25]。

        Yun等研制出自動(dòng)微流控薄膜芯片(auto-microfluidic thin-film chip,AMTC)來多重檢測(cè)轉(zhuǎn)基因玉米,將DNA探針固定于方形尼龍薄膜上并置于反向斑點(diǎn)雜交儀器的反應(yīng)室內(nèi),該方法檢測(cè)極限可達(dá)到0.1%,表明膜芯片技術(shù)的檢出限不低于普通PCR和實(shí)時(shí)熒光定量PCR[26]。

        2.3以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的快速檢測(cè)

        基于抗體識(shí)別轉(zhuǎn)基因蛋白的快速檢測(cè)一直是國內(nèi)外快速檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的方法,農(nóng)業(yè)部曾明文推薦該方法用于轉(zhuǎn)基因生物安全監(jiān)管實(shí)踐[10]。Freitas等研制出阻抗型電化學(xué)免疫傳感器用于檢測(cè)轉(zhuǎn)基因玉米種子中表達(dá)的Cry1Ab蛋白,該方法可檢測(cè)轉(zhuǎn)基因玉米種子質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為0~5%的樣品,整個(gè)分析過程約需4 h,且與ELISA分析具有相同的精確度,為在田間簡(jiǎn)便快速地檢測(cè)轉(zhuǎn)基因作物的殺蟲蛋白提供了廣闊的應(yīng)用前景[27]。Gao等研制了一種基于碳納米團(tuán)簇的無標(biāo)記電化學(xué)發(fā)光免疫傳感用于檢測(cè)Cry1Ab蛋白,該方法可在65 min內(nèi)檢出含3 pg/mL Cry1Ab蛋白的樣品,另外,該方法還分別成功檢出了含0.10%轉(zhuǎn)基因水稻BT63的樣品和含0.02%轉(zhuǎn)基因玉米MON810的樣品[28]。

        磁性納米粒子(magnetic nanoparticles,MNps)已運(yùn)用于提取轉(zhuǎn)基因大豆基因組DNA,實(shí)現(xiàn)了樣品的快速高效提取[29]。Liang等又成功將該技術(shù)運(yùn)用于Cry1Ac蛋白的檢測(cè),該技術(shù)具有更高的靈敏度,可檢測(cè)0.1 pg/L~1.0 mg/L含量的Cry1Ac蛋白[30]。

        2.4其他快速檢測(cè)技術(shù)

        拉曼光譜(raman spectroscopy,RS)是一種散射光譜,具有檢測(cè)過程簡(jiǎn)單、檢測(cè)效率高、不會(huì)造成環(huán)境污染、大大降低檢測(cè)成本等特點(diǎn)[31-32]。林萍等發(fā)明了一種轉(zhuǎn)基因水稻種子及其親本的快速檢測(cè)方法,采用拉曼光譜裝置獲取轉(zhuǎn)基因水稻種子及其親本的拉曼光譜散射特征曲線,采用核主成分分析法獲取核主成分,將核主成分作為大間隔最近鄰居算法的輸入變量,在核空間中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因水稻種子樣本的鑒定[33]。Kadam等利用表面增強(qiáng)拉曼光譜(surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)技術(shù),研發(fā)出省去PCR擴(kuò)增,且可高靈敏精確檢測(cè)出含有0.1 pg轉(zhuǎn)基因擬南芥的樣品[11]。

        3轉(zhuǎn)基因檢測(cè)討論及展望

        3.1快速檢測(cè)方法存在的問題

        使用核酸恒溫?cái)U(kuò)增技術(shù)已能在較短的時(shí)間內(nèi)、恒定的溫度下對(duì)核酸完成擴(kuò)增,不需要精密的溫控設(shè)備,具備易于集成的潛力,為便攜核酸分析提供了基礎(chǔ),但在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一些不足。大部分恒溫?cái)U(kuò)增檢測(cè)方法自身存在一定程度的缺陷。試紙條法:盡管核酸試紙條法價(jià)格低廉、使用方便、特異性強(qiáng),但具有需要開蓋檢測(cè)的弊端,使得研究者不得不借助其他手段避免氣溶膠的產(chǎn)生。濁度法:盡管濁度法檢測(cè)核酸擴(kuò)增非常直觀,但很多情況下難以用肉眼分辨結(jié)果,容易造成誤判。因此,目前盡管快速檢測(cè)方法層出不窮,考慮到檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性,全世界范圍內(nèi)轉(zhuǎn)基因檢測(cè)中最常用的仍是定性PCR和實(shí)時(shí)熒光PCR方法[7]。

        3.2快速檢測(cè)技術(shù)在監(jiān)管中的應(yīng)用前景

        從檢測(cè)原理考慮,以傳統(tǒng)核酸擴(kuò)增為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)基因檢測(cè)技術(shù)面臨兩大主要的關(guān)鍵挑戰(zhàn),即特異性檢測(cè)引物設(shè)計(jì)及高質(zhì)量模板DNA的獲取。目前,隨著加工技術(shù)水平和加工精度的提高,原料DNA在加工過程中破壞更為嚴(yán)重。同時(shí),精細(xì)化的加工過程往往容易引入更多物理、化學(xué)或生物性的PCR抑制因子,造成了模板DNA質(zhì)量的降低,客觀上又給轉(zhuǎn)基因檢測(cè)帶來了困難。因此,為提高轉(zhuǎn)基因成分檢測(cè)的特異性及靈敏度,需大力發(fā)展復(fù)雜樣品(如深加工食品樣品、干擾成分復(fù)雜樣品等)的核酸提取和純化技術(shù),同時(shí)也應(yīng)發(fā)展特異性和靈敏度更高、重復(fù)性更好、檢測(cè)更快速、結(jié)果更可靠的新型核酸檢測(cè)技術(shù),同時(shí)需依據(jù)相應(yīng)的技術(shù)特點(diǎn)對(duì)不同檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行組合使用,形成行之有效的檢測(cè)技術(shù)。可以預(yù)見,隨著各種商業(yè)化轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品種類和數(shù)量加速推出,必然要求在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)完成大量樣品的各種轉(zhuǎn)基因成分檢測(cè),因此,高通量、自動(dòng)化、微型化、低成本、高靈敏度、高特異性、快速簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確高效的轉(zhuǎn)基因檢測(cè)技術(shù)及技術(shù)組合將是未來轉(zhuǎn)基因檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用的發(fā)展方向。

        3.3新型生物技術(shù)植物的安全管理

        隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)更加精準(zhǔn),基因編輯技術(shù)、定點(diǎn)重組技術(shù)的突破有望使基因操作實(shí)現(xiàn)安全化、精準(zhǔn)化,同時(shí)也面臨如何對(duì)這個(gè)新生事物進(jìn)行監(jiān)管和檢測(cè)的新問題。

        一方面,隨著轉(zhuǎn)基因研究的深入與發(fā)展,如以CRISPR/CAS9為代表的基因組定點(diǎn)編輯技術(shù),在轉(zhuǎn)基因研發(fā)中得以應(yīng)用與發(fā)展,轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展的趨勢(shì)。為維護(hù)自己的商業(yè)利益,研發(fā)單位往往不愿將相應(yīng)的遺傳改造信息,特別是基因序列信息對(duì)外公布,造成遺傳改造的基因序列信息難以獲取。此類基因編輯作物不同于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因作物,基因編輯作物更多的是對(duì)目的基因的刪除、插入、堿基突變等,這些基因編輯作物在基因水平上可能與傳統(tǒng)育種相比無明顯差異,這增加了檢測(cè)的復(fù)雜性。如何有效區(qū)分基因編輯作物與自然突變作物仍然是檢測(cè)的一大難點(diǎn)。

        另一方面,對(duì)于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因作物的檢測(cè)技術(shù)來說,基于蛋白質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)是其重要的組成部分。但是對(duì)于RNAi轉(zhuǎn)基因作物(比如轉(zhuǎn)基因番木瓜)來說,由于沒有外源蛋白的表達(dá),基于蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)基因檢測(cè)技術(shù)就不再適用。這對(duì)RNAi轉(zhuǎn)基因作物的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)提出了更高的要求。因此,開發(fā)新型的可以對(duì)RNAi轉(zhuǎn)基因成分進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的快速檢測(cè)方法是未來RNAi轉(zhuǎn)基因作物監(jiān)管的基礎(chǔ)。

        為精確地對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品中的轉(zhuǎn)基因成分進(jìn)行定量,研究人員須研發(fā)出更多更好的適合轉(zhuǎn)基因作物檢測(cè)需求的方法和快速篩查技術(shù)。

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