转基因高通量检测技术研究进展
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转基因作物快速检测技术进展与展望转基因作物快速检测技术是指用于迅速、准确地检测转基因作物的工具和方法。
随着转基因作物的广泛种植和使用,对于转基因作物的快速检测技术的需求也日益增长。
本文将对目前转基因作物快速检测技术的进展进行综述,并对未来的发展进行展望。
目前,转基因作物快速检测技术主要包括PCR、实时荧光PCR、电化学检测、生物芯片技术和纳米技术等。
PCR是最常用的转基因作物检测技术之一。
通过PCR技术,可以扩增转基因作物中特定的基因序列,并通过凝胶电泳等方法进行检测。
实时荧光PCR技术是PCR技术的改进,可以实时监测扩增过程中产生的荧光信号,从而实现更快速和准确的检测。
电化学检测是利用电化学传感器检测转基因作物中的特定基因序列,具有灵敏度高、快速的特点。
生物芯片技术是将转基因作物样品与具有不同等位基因的探针结合,通过检测探针与样品结合的信号来判断样品中是否存在转基因成分。
纳米技术是利用纳米颗粒对转基因作物样品进行标记,通过纳米颗粒的荧光信号来检测样品中的转基因成分。
尽管现有的转基因作物快速检测技术已经达到了较高的水平,但仍存在一些问题和挑战。
现有的技术主要针对特定的转基因作物,对于新出现的转基因作物或者多重转基因作物的检测仍存在困难。
某些转基因作物样品的基因含量非常低,需要更高灵敏度的检测技术来确保准确性。
目前转基因作物检测技术的操作复杂、耗时较长,需要进一步提高检测效率和自动化程度。
转基因作物快速检测技术的标准化和标定也亟待完善,以保证检测结果的可靠性和准确性。
未来,转基因作物快速检测技术的发展将朝着以下几个方向进行:需要开发多样性检测技术来解决转基因作物样品的复杂性。
结合DNA芯片技术和纳米技术,可以实现更全面、准确和高通量的转基因作物检测。
需要发展更快速和高效的转基因作物检测技术。
利用高通量测序技术和人工智能算法,可以大大提高转基因作物的检测速度和准确性。
还需要进一步完善转基因作物检测技术的标准化和标定,提高技术的可靠性和稳定性。
转基因作物快速检测技术进展与展望转基因作物快速检测技术是一种能够快速、准确、可靠地检测转基因作物的技术手段。
随着转基因作物的逐渐普及和应用,转基因作物快速检测技术的研发也越来越受到重视。
本文将介绍目前转基因作物快速检测技术的进展情况,并展望其未来的发展方向。
目前,转基因作物的快速检测技术主要包括PCR技术、电泳技术、高通量测序技术和生物芯片技术等。
PCR技术是一种在实验室中常用的快速检测技术,它能够对特定DNA序列进行扩增和检测。
PCR技术的优点是操作简便,结果可靠,但也存在一些局限性,比如不能同时检测多种基因。
电泳技术则是一种通过电场作用将DNA分子分离的方法,可以检测转基因作物中的目标基因。
电泳技术的优点是可以同时检测多种基因,但其操作复杂,且需要专业的仪器设备。
高通量测序技术是一种能够快速测定DNA序列的方法,可以广泛应用于转基因作物的检测。
生物芯片技术是一种能够同时检测多种基因的方法,可以提高转基因作物快速检测的效率和准确性。
尽管目前已经开发出了许多转基因作物快速检测技术,但仍然存在一些挑战和问题。
目前的技术主要是针对已知的转基因作物进行检测,而对于未知的或新开发的转基因作物,往往无法准确检测。
转基因作物的快速检测技术的灵敏度和特异性有待提高,尤其是在复杂的样品中。
技术成本也是一个制约因素,转基因作物快速检测技术需要大量的仪器设备和耗材,成本较高,限制了其在实际应用中的推广和应用。
未来,转基因作物快速检测技术的发展重点将主要集中在以下几个方面。
需要开发更加高效的技术方法和工具,以提高转基因作物快速检测的效率和准确性。
需要加强对未知或新开发的转基因作物的检测研究,以满足市场和消费者对食品的安全和可追溯性的需求。
还需要研发更加经济、简便、便携的设备和试剂盒,以降低转基因作物快速检测技术的成本,推动其在实际应用中的推广和应用。
还需要加强法律法规的制定和监管工作,以确保转基因作物的快速检测技术在实际应用中的合法性和可行性。
转基因高通量检测技术研究进展随着生物技术的不断发展,转基因生物的研究和应用越来越广泛。
转基因生物的产生是基因技术中的一项重要技术,有利于提高农作物的生产能力,改善其品质,提高养殖动物的繁殖能力等等。
但是,转基因生物也存在一定的风险和危害,如会对生态环境带来潜在威胁等等,所以对转基因生物进行检测监管十分重要。
近年来,高通量转基因检测技术逐渐成为了研究热点,该技术可同时检测多个目标DNA片段,实现高效、快速、准确的转基因检测,被广泛用于转基因农产品品质检测、环境监测等方面。
本文就对近年来,高通量转基因检测技术的研究进展进行介绍。
1、PCR芯片技术PCR芯片是一种利用微流控技术将小反应室集成成芯片的技术,可以实现对目标DNA 的快速大规模扩增。
PCR芯片的设计理念是将工作站点密集地排列在芯片上,每个站点上都有微通道连接到样品、试剂和检测设备等,使得PCR反应可以在微流动条件下进行。
这种技术可以在10-30分钟内完成目标DNA的扩增,并且具有减少样品消耗、防止污染和提高精度等显著优点。
当前,PCR芯片技术已经被广泛应用于转基因检测、病毒检测、肿瘤检测、个体基因检测等方面。
2、扩增反转录电泳技术扩增反转录电泳技术是一种以PCR技术为基础的高通量转基因检测技术,其原理是将目标DNA片段通过PCR扩增后,用反转录酶将RNA转化为cDNA,进而进行聚合酶链反应(PCR)扩增。
扩增产物经过电泳,可通过带电荷的片段在凝胶上移动,最终形成一系列特定大小的DNA条带,通过条带分布的情况,可以确定样品中目标基因的种类和含量。
该技术具有灵敏度高、样品处理简便、结果可视化等优点,广泛应用于转基因检测、病毒检测和遗传检测等领域。
3、二代测序技术二代测序技术是指基于高通量平台的测序技术,可以同时读取数百万条DNA序列,并且速度快、精度高、数据分析简单等优势, 在转基因检测领域有着广泛应用,如测序法检测转基因食品中的提取物,实现定量检测种子发芽中的转基因等。
李夏莹ꎬ陈㊀锐ꎬ刘鹏程ꎬ等.转基因高通量检测技术研究进展[J].江苏农业科学ꎬ2019ꎬ47(1):27-30.doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2019.01.006转基因高通量检测技术研究进展李夏莹1ꎬ陈㊀锐2ꎬ刘鹏程1ꎬ王顥潜1ꎬ梁晋刚1ꎬ张旭冬1ꎬ李文龙1ꎬ张秀杰1(1.农业农村部科技发展中心ꎬ北京100176ꎻ2.天津市农业质量标准与检测技术研究所ꎬ天津300192)㊀㊀摘要:转基因技术在农业领域的应用与发展日新月异ꎬ转基因检测的需求日趋多样化㊁复杂化ꎬ现有的转基因检测技术体系已经很难满足转基因产业快速发展的需要ꎮ近年来ꎬ以PCR阵列技术㊁芯片技术㊁DNA测序技术为代表的转基因高通量检测技术发展迅猛ꎮ本文就这一领域的研究进展作一简要概述ꎮ㊀㊀关键词:转基因ꎻ高通量ꎻ芯片ꎻDNA测序㊀㊀中图分类号:S188㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1002-1302(2019)01-0027-04收稿日期:2017-09-07基金项目:国家科技重大专项(编号:2016ZX08012003)ꎮ作者简介:李夏莹(1986 )ꎬ女ꎬ云南玉溪人ꎬ博士ꎬ农艺师ꎬ主要从事转基因检测技术研究ꎮE-mail:esmacloed006@163.comꎮ通信作者:张秀杰ꎬ硕士ꎬ副研究员ꎬ主要从事转基因检测技术研究ꎮE-mail:zhxj7410@sina.comꎮ㊀㊀以基因工程为核心的现代生物技术不仅在资源㊁环境和医药等方面日益发挥着重要作用ꎬ在农业领域的应用与发展也十分迅猛ꎮ2016年是转基因作物商业化的第21年ꎬ转基因作物的种植面积从1996年的170万hm2迅速上升到至2016年的1.851亿hm2ꎬ实现了近110倍的增长ꎮ2016年也是转基因水果和蔬菜的商业化快速发展元年ꎬ美国与加拿大先后批准了改善营养指标的转基因马铃薯和耐储存的转基因苹果的市场销售ꎮ2016年ꎬ全球26个国家种植了转基因作物ꎬ其中包括19个发展中国家和7个发达国家ꎮ发展中国家种植的转基因作物占总面积的54%ꎬ而发达国家占46%ꎮ包括中国和印度在内的8个亚太地区国家ꎬ在2016年种植了1860万hm2转基因作物ꎮ2016年转基因作物的最大种植国仍然是美国㊁巴西㊁阿根廷㊁加拿大和印度ꎮ这5个国家加起来的种植面积达到了全球转基因作物种植面积的91%[1]ꎮ截至目前ꎬ我国共批准发放7种转基因作物安全证书ꎬ分别是耐储存番茄㊁抗虫棉花㊁改变花色矮牵牛㊁抗病辣椒㊁抗病番木瓜㊁转植酸酶玉米和抗虫水稻ꎬ但只有抗虫棉和抗病毒木瓜实现了大规模商业化生产ꎮ二十多年来转基因商业化进程带来的巨大经济㊁社会效益和显著的生态效益已充分显现ꎬ它的推广应用速度之快创造了近代农业科技发展的奇迹ꎮ伴随转基因作物种植面积的激增以及转基因技术研发的日益加速ꎬ以及转基因标志制度与监管需求ꎬ现有的转基因检测技术体系已经很难满足转基因产业快速发展的需要ꎬ影响到转基因产品的安全评价㊁身份验证㊁国内监管㊁进出口检验㊁企业自控和国际贸易互认ꎬ进而影响到国际贸易和国家利益ꎮ因此ꎬ开发快速㊁精准㊁高通量的转基因检测方法ꎬ建立相应的检测技术体系是当务之急ꎮ现有的高通量转基因检测技术主要包括PCR阵列技术㊁芯片技术㊁DNA测序技术ꎮ本研究就当前该领域的研究现状做一简要概述ꎮ1㊀PCR阵列技术聚合酶链式扩增技术(polymerasechainreactionꎬPCR)是目前应用最广的转基因方法ꎬ包括定性PCR和定量PCR(quantitativePCRꎬqPCR)ꎮ多重PCR(multiplexPCR)可在同一个反应中同时扩增检测2个或多个目标基因序列ꎬ具备高通量检测的潜质ꎮ但由于多重qPCR之间的引物干扰ꎬ同时在1个反应管中设计的多重qPCR最多5~6重ꎬ很难满足实际检测需求ꎮ随着转基因农作物种植面积的激增和品种的日益丰富ꎬ检测需求也随之扩大ꎬ现有的检测方法通量低㊁过程繁杂ꎬ很难满足转基因检测需求ꎮ近年来基于qPCR的另一种策略逐步被关注和报道ꎬ即利用内含特定引物组合的96孔或384孔预制板用于高通量转基因筛查ꎮ预制板内含有指定浓度的特异引物ꎬ形成规律性的矩阵ꎬ可同时用于同一模板DNA的多重检测ꎮ该方法也被称为实时定量PCR阵列/芯片法(real-timePCRarray)ꎬ结合已知的转基因信息列表ꎬ这种转基因检测策略能够有效地简化试验操作ꎬ增加检测通量ꎮPCR阵列技术最早由欧盟联合研究中心的研究人员于2009年建立ꎮ针对欧盟转基因法规与检测需求ꎬ依据DecisionSupportSystem与JRCGMO-Matrix中的信息ꎬ将各转化体㊁外源基因与元件设计成最简化的检测组合ꎬ利用欧盟验证的事件特异性定量PCR方法ꎬ可同时在7种作物中检测39种转化事件ꎮ这种策略能够有效地增加检测通量同时降低人为犯错的风险ꎮ后续的研究证明这种策略能够有效地检测加工食品与饲料产品的转基因成分ꎬ在转基因检测实验室中被迅速推广和使用ꎮMano等基于96孔预制板设计了可同时检测15种转基因玉米㊁4种转基因大豆和2种转基因油菜的qPCR阵列ꎬ共计包含21个事件特异性㊁13个外源插入基因和5个内源基因ꎬ检测低限LOD在0.01%~0.25%之间[2]ꎮCottenet等基于384孔板整合了47套qPCR引物和探针ꎬ每个孔中进行3重qPCR反应ꎬ可同时检测7个样本中的47个靶标基因ꎬ方法特异性良好ꎬ检测低限LOD低于0.045%[3]ꎮ欧盟联合实验室基于96孔板开发了最新版本的转基因72 江苏农业科学㊀2019年第47卷第1期检测qPCR阵列ꎬ包含7个内源基因㊁5个元件㊁1个构建特异性和3个事件特异性ꎬ涵盖80多个转基因品系ꎬ可满足同时检测欧盟授权的全部转基因农作物[4]ꎮ其中ꎬ96孔预制板由EurogentecSA公司制作ꎬ检测特异性由LifeTechnologies公司完成ꎮ该方法相对老版本有很大改进ꎬ进一步满足了转基因检测需求[5-7]ꎮ2㊀芯片技术基因芯片(microarray)又称DNA芯片(DNAmicroarray)ꎬ是芯片技术中研究最早㊁最为成熟㊁应用最广泛的产品ꎮ基因芯片技术通过固体在基质表面的上千个特定探针ꎬ能够一次性准确地对样品中不同种类的DNA序列进行定性㊁定量筛查ꎬ具有高通量㊁集成化和自动化的特点ꎮ相对核酸印迹杂交技术ꎬ基因芯片技术操作简单㊁自动化程度高㊁检测效率高ꎬ可应用于基因突变检测㊁多态性分析㊁基因表达谱测定㊁功能基因组研究等领域ꎮ基因芯片技术应用于转基因检测的报道很多ꎬ相对PCR技术ꎬ芯片检测的成本较高ꎬ但在检测通量方面具备巨大优势ꎮLeimanis等开发了Silverquant®芯片检测方法用于转基因检测ꎬ该方法利用硝酸盐沉淀来检测生物素化的扩增产物ꎬ在灵敏度和可信度方面要优于荧光染料ꎻ该方法覆盖7个事件特异性㊁4个转基因元件和5种内源基因ꎬLOD在0.03%~0.3%之间[8]ꎮTengs等设计了包含了约4万个探针的Tilling芯片ꎬ涵盖绝大多数植物转化用的载体序列ꎬ可用于筛查未知转化事件[9]ꎮHamels等评价了Eppendorf公司的DualChip转基因检测芯片ꎬ该产品可一次性进行3个平行试验ꎬ包含12个元件㊁7个植物内源基因㊁11个事件特异性和6个control对照ꎮ该芯片可检测到1%的植物成分㊁0.1%的GMOꎬ准确率大于95%[10]ꎮKim等针对19个转化事件开发了DNA芯片ꎬ包含27个探针用于检测内源基因㊁35S启动子㊁事件特异性和内源基因ꎻ其中事件特异性检测包括2个GM大豆㊁13个GM玉米㊁3个GM油菜和1个GM棉花ꎬ方法检测低限约为0.5%[11]ꎮLee开发的转基因检测芯片包含4个植物内源基因㊁2个元件和7个外源基因(P35S㊁tNOS㊁pat㊁bar㊁epsps1㊁epsps2㊁pmi㊁cry1Ac和cry3B)ꎬ方法特异性良好ꎬ灵敏度均可达到0.5%[12]ꎮTurkec等针对3个GM大豆和9个GM玉米开发检测芯片ꎬ共计设计了1830个60nt的探针ꎬ最终筛选出33个探针可用于区分12个GMO事件ꎬ并开发了1套数据算法来实现最大的检测通量和灵敏度ꎮ作者利用该芯片可直接对土耳其市场流通的食品进行转基因定量检测ꎬ检测灵敏度小于1%[13]ꎮ3㊀高通量测序技术近年来ꎬ以Roche/454㊁Illumina/Solexa和ABI/SOLiD为代表的高通量测序技术(next-generationsequencingꎬNGS)极大地推动了以动物㊁植物和微生物为研究对象的生命科学研究[14-17]ꎮ相对于传统DNA测序方法(Sanger法)ꎬNGS因其革命性的技术进步ꎬ可在很短的时间内产出千万倍的测序数据ꎬ从而实现对一个物种的基因组或转录组的整体覆盖和全貌精细研究ꎮ目前以NGS技术为基础的全基因组测序㊁基因组重测序㊁微生物宏基因组测序㊁转录组测序㊁小分子RNA测序和表观基因组测序等手段已广泛应用于医学㊁农业㊁食品㊁生态等多个研究领域ꎮNGS技术革新了以基因为研究对象的分子生物学及相关学科研究ꎬ策略上实现了由钓鱼式到撒网式的点到面的升级ꎬ极大地推动了以基因组学与转录组学为代表的 组学 技术发展ꎬ使从全基因组尺度开展生命科学研究常态化[18-20]ꎮ目前国内外基于NGS技术开展转基因检测的研究报道还比较少ꎮTengs等利用转录组测序与差减计算的方法ꎬ在转基因拟南芥中发现了外源插入片段ꎬ理论上证明了NGS技术能够实现转基因检测[21]ꎮ但由于RNA的时空特异性表达与可变剪接等问题ꎬ使RNA的序列复杂度极高ꎬ直接导致该研究中基于RNA序列的差减分析存在大量的假阳性结果ꎮYang等利用NGS技术对转基因水稻T1c-19和TT51-1进行的分子特征鉴定研究中指出ꎬ基于盲检模型与20倍全基因组测序深度ꎬ只能部分识别外源DNA插入片段ꎬ并且结果中存在转基因元件的假阳性判定[22]ꎮ对于大片段转基因的分子鉴定试验中ꎬ染色体步移策略是无法获取全长信息的ꎬ而NGS技术在转基因分子鉴定领域具备强大优势ꎮZhang等利用NGS技术对转基因牛中的1个150kb的人类乳铁蛋白进行了分子鉴定ꎬ一步获得外源基因全长序列㊁整合位点和拷贝数等信息ꎬ结果通过了事件性PCR和FISH试验杂交验证[23]ꎮBarbau-piednoir等利用NGS技术对1个未授权的GM枯草杆菌进行测序ꎬ通过Blast比对发现目的序列ꎬ然后设计引物用于事件性qPCR检测ꎮ结果证明ꎬ这是有效的针对未授权GMO的检测策略[24]ꎮFritsch等利用NGS技术检测转基因玉米的纯合性ꎬ结果证实NGS策略与qPCR相比更具优势ꎬ不需要试验步骤的优化ꎬ统计学上也更加可靠[25]ꎮSahebi等对NGS技术在植物遗传育种中的应用进行了综述指出ꎬNGS能够解决很多传统办法不能解决的问题ꎬ但同时大数据的安全存储和繁杂的数据分析是对研究者的极大挑战[26]ꎮWillems等对NGS技术应用于转基因检测中的数据分析方法进行了讨论ꎬ作者以转基因水稻为例进行了测序和分析ꎬ提出了用于计算P值的公式和用于阳性结果认定的算法ꎬ为NGS技术在GMO检测中的应用提供了量化标准[27]ꎮ由于主流转基因农作物的基因组较大(例如大豆㊁玉米等)ꎬ全基因组无差别测序需要很高的数据量才能实现有效的全基因组覆盖深度ꎬ这直接导致了昂贵的测序成本㊁较高的生物信息学计算负荷和大量无法避免的假阳性结果ꎮ所以ꎬ全基因组无差别重测序策略很难实现有效的转基因检测ꎬ在测序之前增加特异性富集步骤十分必要ꎮ特异性的富集指定区段的DNA序列ꎬ而后再进行深度测序能够对特定的基因组区域或感兴趣的位点进行针对性研究ꎬ相比于全基因组无差别测序ꎬ测序目的性更强ꎬ测序成本更低ꎬ是高效的NGS研究手段[28]ꎮ近年来逐步发展并不断成熟的相关测序技术包括:外显子组测序(wholeexomesequencingꎬWES)[29]㊁染色质免疫共沉淀技术(chromatinimmunoprecipitaionꎬChIP)[30]㊁降解组测序(degradomeseuqencing)[31]㊁DNA甲基化测序(methylatedDNAsequencing)[32]和酶切位点相关DNA测序(restriction-siteassociatedDNAsequencingꎬRAD-seq)[33]82 江苏农业科学㊀2019年第47卷第1期等等ꎮ在NGS测序之前先采取目的片段富集的策略ꎬ已在微生物和医学领域存在很多报道[34-36]ꎮ在转基因检测领域ꎬ针对已知元件或外源基因的上下游序列进行特异性富集ꎬ是利用NGS技术检测(未授权)GMO的主要策略ꎮ目前按起始基因组DNA的打断方式可分为3类:直接扩增㊁随机打断和酶切特异性打断ꎮ具体方法包括:(1)长模版快速扩增基因组DNA末端法(longtemplate-rapidamplificationofgenomicDNAendsꎬLT-RADE)ꎬ该方法由RACE技术演化而来ꎬ先利用特异性引物单向外扩ꎬPolyC加尾后再用巢式引物扩增ꎬ可获得插入位点的上下文序列[37]ꎻ(2)线性扩增介导的PCR法(linearamplification-mediatedPCRꎬLAM-PCR)ꎬ该方法利用生物素标记特异探针ꎬ可以利用磁珠富集一链cDNAꎬ使用随机引物获得二链cDNA后ꎬ连接接头再进行巢式PCR扩增可获得目标片段[38]ꎻ(3)非限制性线性扩增介导的PCR法(nonrestrictivelinearamplification-mediatedPCRꎬnrLAM-PCR)ꎬ该方法是LAM-PCR的变种ꎬ其中二链cDNA并不合成ꎬ直接使用单链DNA接头连接一链cDNA后进行扩增ꎬ该方法的缺点是单链DNA连接效率较低[35]ꎻ(4)位点特异PCR法(SiteFinding-PCR)ꎬ该方法属于半随机引物扩增策略ꎬ直接利用基因组上的特异序列与基因特异引物配对ꎬ可直接扩增获得目的片段ꎬ一般获得序列长短不一[39]ꎻ(5)座位特异PCR法(locus-findingPCRꎬLFPCR)ꎬ该方法与SiteFinding-PCR方法类似ꎬ但在巢式PCR富集步骤中利用已知序列设计接头用于磁珠富集以提高效率ꎬ缺点是该方法只能单向扩增获得一侧序列ꎬ一般序列长度小于500bp[40]ꎻ(6)高通量的插入追踪测序法(high-throughputinsertiontrackingbydeepsequencingꎬHITS)ꎬ该方法先片段化基因组DNAꎬ经末端修复后连接测序接头ꎬ再结合基因特异引物可扩增插入位点的边界序列[36]ꎻ(7)随机片段PCR扩增法(randomlybrokenfragmentPCRꎬRBF-PCR)ꎬ该方法与HITS类似ꎬ基因组DNA片段化后加PolyA尾ꎬ全部连接测序 Y 形接头ꎬ再经巢式PCR扩增后可获得目标序列[41]ꎻ(8)AT接头法(AT-linkerPCR)ꎬ基因组DNA经酶切片段化后加A尾ꎬ再利用特异引物与OligodT复合引物配对可扩增目的片段[42]ꎻ(9)环状接头法(loop-linkerPCR)ꎬ该方法与AT接头法类似ꎬ酶解基因组DNA后直接使用带黏性末端的环状接头与之连接ꎬ再经巢式PCR扩增可获得目的片段[43]ꎻ(10)TOPO载体连接PCR法(TOPOvectorligationPCR)ꎬ该方法与A-Tlinker法类似ꎬ但使用一个平末端载体来代替A-Tlinkerꎬ使用载体的上引物与目的基因特异引物配对ꎬ可扩增目的片段[44]ꎻ(11)探针杂交测序法(Southern-by-SequencingꎬSbS)ꎬ利用已知目标序列设计~70nt探针ꎬ用于杂交富集DNA片段再测序ꎬ该方法不需要PCR扩增ꎬ但必须要预制插入位点附近的序列ꎬ不适用于未知转基因检测[45-46]ꎮ总的来说ꎬ目前NGS技术在GMO检测上的应用还很有限ꎬDNA富集策略必须依赖预知元件ꎬ还没有非常便捷㊁低成本的靶标富集方法ꎮGM检测一般需要0.1%的灵敏度和高通量需求ꎬ最好能够分析混合物种样本(例如玉米和大豆混样)ꎬ要想实现上述技术要求ꎬNGS技术还需要在低成本㊁高效和宽靶标等方向有所进步ꎮNGS技术为GM检测打开了新的大门ꎬ虽然还存在很多技术瓶颈ꎬ但可以预见在不久的未来ꎬ随着测序成本的不断下降ꎬNGS技术必将成为转基因检测领域的主流技术ꎮ参考文献:[1]ISAAA.GlobalstatusofcommercializedBiotech/GMcrops:2016[J].ISAAABriefꎬ2016(52).[2]ManoJꎬHaradaMꎬTakabatakeRꎬetal.ComprehensiveGMOdetectionusingreal-timePCRarray:single-laboratoryvalidation[J].JournalofAOACInternationalꎬ2012ꎬ95(2):508-516. 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转基因作物快速检测技术进展与展望随着生物技术的发展,转基因技术已然成为了一种重要的遗传改良方法。
转基因作物丰富了人类的食品来源,为农业的发展带来了新的机遇,同时也引发了各方面的争论与关注。
针对转基因作物的检测需求,科学家们研发了许多检测技术,其中,快速检测技术成为了一种热门研究方向。
目前,快速检测技术主要包括PCR(聚合酶链反应)、LAMP(循环介导等温扩增法)、电化学和免疫学等多种方法。
其中PCR技术的检测灵敏度和特异性高,能够快速检测出极其微小的检测目标;LAMP技术则比PCR技术更为便捷,可以在简单的温度条件下迅速实现标的基因的扩增。
电化学法和免疫学法利用化学方法或者抗原-抗体反应的特点,快速检测出目标基因。
与传统的检测技术相比,快速检测技术有许多优点。
首先,快速检测技术可以在较短时间内得到检测结果,缩短了检测周期,提高了工作效率。
其次,快速检测技术精度高,能够准确地鉴定转基因作物的种类和含量,避免了错误的鉴定和误判。
最后,快速检测技术检测方式简单,不需要复杂的实验设备和技术,使得检测过程更容易实现。
然而,目前的快速检测技术还存在一些问题和挑战。
例如,在PCR扩增中,存在着扩增产物污染和误判等问题,需要进一步提高技术的特异性和准确性;免疫学方法的检测精度和特异性也受到检测样品的影响,需要更加细致地针对样品进行处理并优化检测方案。
此外,快速检测技术在实际应用中还需要考虑到标准化、可靠性等问题,以保证检测结果的精确性和可信度。
未来,快速检测技术的发展将继续向着以下方向进行改进和创新:一是进一步提高检测效率和准确度,例如探索新型扩增技术、改进样品处理流程等;二是优化检测方案和建立标准,以提高检测可靠性、稳定性和可复性;三是加强合作和共享,建立合作平台和共享数据资源,以促进技术创新和应用推广。
总之,快速检测技术将在转基因作物检测领域发挥重要作用,为人类饮食安全和科学研究提供有力保障。
用于筛选转基因玉米的高通量多重串联PCR测定法摘要转基因生物(GMO)越来越被接受,这导致了对高通量检测方法的需求日益增加。
这项研究描述了一个高通量和低成本的多重串联PCR(MT-PCR)检测方法,此方法使用SYBR Green I进行定量分析,用于筛选包含7个转基因(GM)共有的筛选元素,6个转基因玉米和一个玉米参考基因共14个靶标。
这14个目标的高通量多重串联PCR分析成功地扩增了单一事件样本中转基因玉米DNA含量小于0.001 ng的产物,并显示出高度特异性。
该测定可有效地用于筛选食物和饲料中的GM玉米。
引言近几十年来,许多国家的市场上都有大量的转基因生物。
根据国际农业生物技术应用服务处的统计,到2016年,全世界已经有29种转基因品种被开发和商业化。
值得注意的是,玉米获得了世界范围内最大的认可,有29个国家批准了229个转基因品种。
有几个国家对来自欧盟成员国等转基因植物的食品实行强制性标签,规定含有超过0.9%转基因材料的产品必须按照现行法规加贴标签。
然而,未经授权的转基因生物(UGM)偶尔会被释放到市场中。
为了保护消费者的权益,有必要采用大容量监测方法检测转基因玉米。
GMO检测是基于发现插入的外源基因(含有插入连接序列)或在转基因植物中特异性表达的蛋白质。
基于蛋白质的方法是费力和不太敏感的,通常不适用于可能引起蛋白质变性的加工产物。
相比之下,基于DNA的PCR方法更为广泛的应用。
近年来,已经描述了高通量的基于DNA的GMO检测方法的许多策略。
其中,一次反应可同时扩增多个DNA目标的多重PCR是监测多个GM含量的基本策略。
Shrestha等人已开发出一种多重PCR用于同时检测八个转基因玉米品系,但是由于PCR产物需要进一步的琼脂糖电泳分析以确认结果,所以耗时且限制了产量。
为了提高多重PCR的能力,开发了结合多重PCR 的新策略,如毛细管凝胶电泳(CGE)或微阵列杂交。
但是,这种改进也受到单管多重PCR能力的限制。
转基因作物快速检测技术进展与展望随着转基因技术的广泛应用,转基因作物的种植面积也在逐年增加。
同时,人们对食品安全的关注也越来越高。
因此,转基因作物的快速检测技术也变得更加重要。
本文将介绍当前转基因作物快速检测技术的进展和展望。
一、传统转基因作物检测方法的缺陷传统的转基因作物检测方法包括PCR技术、Southern blotting等,虽然这些方法已经被广泛应用于转基因作物的检测,在一定程度上能够检测出转基因物质的存在,但是这些方法也存在一些缺陷,例如:(1)复杂性高:这些方法需要从样本中提取DNA,需要耗费大量的时间和精力。
(2)准确性不高:传统转基因作物检测方法对于一些植物材料中的非特异性引物没有很好的控制,可能会导致检测结果的偏差。
(3)成本较高:传统转基因作物检测方法需要购买昂贵的实验设备和试剂,成本较高。
二、快速检测技术的进展为了克服传统转基因作物检测方法的缺陷,人们已经开发了一些快速检测技术,其中包括:(1)荧光PCR技术:荧光PCR技术是利用PCR技术和荧光探针结合来对转基因物质进行检测。
相比传统PCR技术,荧光PCR技术可以提高检测的准确性和灵敏度,并且可以在实验过程中实时监测PCR产物的积累情况,从而减少了误报率。
(2)电化学生物传感器技术:电化学生物传感器技术是利用生物分子与电极表面相互作用来监测转基因物质的存在。
该技术具有灵敏度高、快速和可靠等优点,并且可以进行在线监测,因此可望在转基因作物快速检测方面得到广泛的应用。
三、展望未来的转基因作物快速检测技术将更加注重实时监测和快速检测。
一些新技术将得到应用,如基于纳米材料的检测技术、人工智能技术等。
同时,高通量的转基因作物检测技术将逐渐成为发展趋势,以便更好地满足大规模的检测需求。
此外,在转基因食品的管理法律法规方面,也将会得到完善。
各国将逐渐建立自己的管理体系,促进食品安全与转基因技术的和谐发展。
总之,转基因作物快速检测技术的发展将更加多样化和全面化。
转基因食品分析检测技术研究进展一、本文概述随着科技的不断进步和生物技术的飞速发展,转基因食品作为现代生物技术的产物,已经逐渐走进了人们的日常生活。
转基因食品分析检测技术研究进展的探讨,不仅关乎食品安全和消费者权益,也是科学研究和技术创新的重要领域。
本文旨在综述转基因食品分析检测技术的最新研究成果和发展趋势,为相关领域的科研工作者和食品安全监管人员提供有价值的参考。
本文将从转基因食品的定义、分类及安全性评估入手,分析当前转基因食品分析检测的主要技术方法,包括基因检测技术、蛋白质检测技术、代谢物检测技术等。
还将探讨这些技术在转基因食品分析检测中的应用现状及其优缺点。
在此基础上,文章将重点介绍近年来转基因食品分析检测技术的创新进展,如新型生物传感器的研发、高通量检测技术的应用等。
本文还将对转基因食品分析检测技术的发展趋势进行展望,以期为食品安全监管和转基因技术的健康发展提供有益的思考和启示。
二、转基因食品分析检测技术概述随着生物技术的飞速发展,转基因食品已成为现代食品工业的重要组成部分。
然而,伴随其广泛应用,转基因食品的安全性问题也日益受到公众关注。
因此,对转基因食品的分析检测技术提出了更高的要求。
转基因食品分析检测技术主要涵盖了DNA分析、蛋白质分析以及代谢物分析等多个方面。
DNA分析是转基因食品检测中最常用的技术之一。
它主要包括PCR(聚合酶链式反应)技术、DNA芯片技术以及实时荧光定量PCR 等。
这些技术可以精确地检测转基因食品中的外源基因及其表达产物,从而判断食品是否经过基因改造。
蛋白质分析技术则主要关注转基因食品中可能存在的外源蛋白质。
常用的蛋白质分析技术包括Western Blot、免疫电泳等。
这些技术可以对外源蛋白质进行定性和定量分析,有助于评估转基因食品的安全性。
代谢物分析是另一种重要的转基因食品分析检测手段。
它通过对转基因食品中的代谢物进行检测和分析,可以间接反映基因改造对食品成分的影响。
转基因食品成分检测技术研究进展候吉超,吴 斌,姜 蕾,宋晶晶,任小娜,王 东*(喀什大学 生命与地理科学学院,新疆帕米尔高原生物资源与生态重点实验室,新疆喀什 844000)摘 要:随着转基因技术的发展及应用,转基因作物品种和食品种类不断增加,给人们带来经济利益的同时,也存在安全方面的争论。
研发新的转基因检测技术已经迫在眉睫。
本文对转基因蛋白和核酸检测技术的研究进展进行综述,并对不同检测方法的优缺点进行阐述,以期为转基因产品快速、高通量检测技术的研发提供更多思路。
关键词:转基因食品;检测技术;研究进展Research Progresses in Detection Technologies for TransgenicFood IngredientsHOU Jichao, WU Bin, JANG Lei, SONG Jingjing, REN Xiaona, WANG Dong*(College of Life and Geographic Sciences, Kashi University, Key Laboratory of Biological Resources and Ecology of Pamirs Plateau in Xinjiang Uygur Autonomous Region, Kashi 844000, China) Abstract: With the development and application of transgenic technology, the varieties of transgenic crops and foods are increasing. While genetically modified foods bring economic benefits to people, there are also safety disputes. It is extremely urgent to develop new transgenic detection technology. In this paper, the research progress of transgenic protein and nucleic acid detection technology is reviewed, and the advantages and disadvantages of different detection methods are described, in order to provide more ideas for the research and development of rapid and high-throughput detection technology of transgenic products.Keywords: transgenic food; detection technology; research progress随着世界人口的高速增长,“全球粮食危机”已经成为全世界关注的焦点,而转基因技术的诞生为解决“全球粮食危机”带来了希望[1-2]。
转基因作物快速检测技术进展与展望转基因作物是通过基因工程技术将外源基因导入到目标作物中,以实现特定的性状改良。
转基因作物在提高农作物产量、抗虫、抗病、逆境适应性等方面具有重要的潜力。
由于转基因作物带来的潜在风险和不确定性,对于转基因作物的快速检测技术的需求也越来越大。
本文旨在介绍转基因作物快速检测技术的进展与展望。
转基因作物的快速检测技术包括在实验室中进行的分子生物学方法和在野外环境中进行的快速检测方法两种。
分子生物学方法主要包括PCR法、ELISA法、南方杂交法等,通过检测目标基因或蛋白质的存在与否来确定作物是否具有转基因。
这些方法在实验室中进行,对样本的处理和提取DNA或蛋白质需要较长的时间,一般需要几小时到数天的时间。
这些方法还需要昂贵的实验设备和专业的技术人员。
为了能够快速、准确地检测转基因作物,研究人员正在开发和改进更为快速和便捷的检测技术。
近年来,新开发出了一种基于便携式PCR技术的转基因作物快速检测方法。
这种方法不需要复杂的实验设备,只需少量的DNA样本和PCR试剂,就可以在数小时内完成检测。
还有一种基于免疫检测原理的便携式快速检测仪器,可以通过检测样品中的特定蛋白质来确定是否存在转基因作物。
除了在实验室中进行的分子生物学方法,还有一些可以在野外环境中快速检测转基因作物的方法。
研究人员正在开发基于光谱技术的快速检测方法,通过光谱仪器对作物样品进行扫描分析,可以实时获得作物样品的光谱信息,进而确定是否含有转基因成分。
还有一种基于纳米技术的快速检测方法,通过特定的纳米材料与转基因作物的特定成分发生反应,可以实现转基因作物的快速检测。
尽管转基因作物快速检测技术已经有了一定的进展,但是仍然存在一些挑战和问题。
当前的快速检测方法仍然存在一定的误差率,并且在样本处理和检测过程中可能受到一些条件限制。
由于转基因作物的种类繁多,每种转基因作物都需要特定的检测方法,这给快速检测技术的研发和应用带来了困难。
转基因高通量检测技术研究进展
转基因高通量检测技术,是一种能快速、准确地检测转基因生物的方法,其应用范围
非常广泛。
该技术主要基于DNA序列的变化进行检测,通过PCR扩增、酶切、芯片、测序
等多个技术手段来进行鉴定。
本文将介绍目前转基因高通量检测技术的研究进展。
一、PCR扩增技术
PCR扩增技术是一种基于DNA分子生物学技术的检测方法,通过对转基因生物中特定
基因的DNA序列进行扩增,从而得到转基因生物的检测结果。
近年来,随着PCR技术的不
断改良,如多聚酶链式反应(qPCR)、数字PCR等,PCR扩增技术的检测灵敏度和准确性得到了极大的提高,已经成为一种产业化的检测手段。
二、酶切技术
酶切技术是利用内切酶来识别、切割特定DNA序列的方法,从而确定转基因生物的存在。
该技术主要应用于转基因成分比例的检测,可以检测生物材料中转基因成分的所占比例,能够监管遗传物质的流向和外源基因的输送,保证食品的安全性。
三、芯片检测技术
芯片检测技术是一种基于微阵列技术的检测方法,通过构建转基因生物特定DNA序列
的探针,将其固定于芯片表面,再将待检测的DNA样品与芯片进行杂交反应,通过读数分
析图像信号来判断是否存在转基因生物。
该技术可以在同一芯片上鉴定多个转基因标记物,检测效率较高。
四、测序技术
测序技术是一种基于DNA序列分析的检测方法,能够准确、快速地鉴定转基因生物。
该技术分布式测序、二代测序、第三代测序等多种技术,其中二代测序技术应用最为广泛。
二代测序技术通过高通量测序技术对DNA进行大规模并行测序,能够检测出所有的转基因
标记物,不仅可以实现精确可靠的检测,还能够对转基因材料的来源进行追溯和溯源,探
索种质资源的组成和演化规律。
综上所述,转基因高通量检测技术的发展已经走过了普及应用的初期阶段,现已成为
食品安全、医药研发、生物实验等领域不可或缺的重要技术手段。
随着技术的进步和创新,该技术将会继续得到完善和发展,为转基因食品检测提供更加可靠和有效的保障。