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摘 要： 我國在玉米、水稻等主要農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因研究方面取得了較大的進(jìn)展。農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因監(jiān)管需要高效、準(zhǔn)確的檢測技術(shù);而我國農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因快速檢測技術(shù)尚不成熟。這是一篇 農(nóng)業(yè)職稱論文 ：農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因商業(yè)化應(yīng)用及檢測方法。關(guān)于當(dāng)前農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因檢測的相關(guān)技術(shù)，為快
我國在玉米、水稻等主要農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因研究方面取得了較大的進(jìn)展。農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因監(jiān)管需要高效、準(zhǔn)確的檢測技術(shù);而我國農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因快速檢測技術(shù)尚不成熟。這是一篇農(nóng)業(yè)職稱論文：農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因商業(yè)化應(yīng)用及檢測方法。關(guān)于當(dāng)前農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因檢測的相關(guān)技術(shù)，為快速高效的轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)研究提供參考。
關(guān)鍵詞：農(nóng)作物;轉(zhuǎn)基因;檢測
1轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物發(fā)展的基本情況
農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因技術(shù)使農(nóng)作物獲得自身不具有的抗除草劑、抗病蟲害、耐鹽堿、富營養(yǎng)、抗干旱、高產(chǎn)量、抗重金屬等特性[1]，該技術(shù)自問世以來取得了飛速的發(fā)展。1988年M.A.W.Hinchee等[2]和D.E.McCabe等[3]率先獲得轉(zhuǎn)基因大豆植株，標(biāo)志著大豆轉(zhuǎn)基因研究的成功。轉(zhuǎn)基因大豆商業(yè)化自1994年開始，截止到2009年，大豆已成為世界上種植面積最大的轉(zhuǎn)基因作物。自C.James[4]首次利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)玉米轉(zhuǎn)化成功以來，由于抗蟲、抗除草劑玉米較好的性狀表現(xiàn)，在美國等國家獲得較大面積的推廣，并為相關(guān)種子企業(yè)帶來豐厚的利潤回報，迄今玉米已經(jīng)成為最成功的商業(yè)化轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。全球轉(zhuǎn)基因植物的種植面積由1996年的260萬hm2迅速增至2014年的1.815億hm2[5]。目前，全球主要的商業(yè)化轉(zhuǎn)基因作物大約有25種，其中大豆種植面積約占全球轉(zhuǎn)基因種植作物面積的47%[6]，其次是玉米，約占32%，緊跟其后的是棉花和油菜，分別占比15%和5%。
2我國農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因現(xiàn)狀
全球轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物商業(yè)化種植已有20余年。我國農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展也很快，到20世紀(jì)90年代中期，我國已掌握自主研究的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉育種技術(shù)，并擁有相關(guān)專利，打破了國外在轉(zhuǎn)基因技術(shù)上的壟斷地位。自國家“十二五”規(guī)劃轉(zhuǎn)基因重大專項實施以來，隨著技術(shù)和設(shè)備的不斷更新，我國科學(xué)家在玉米、水稻等作物學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究，特別是轉(zhuǎn)基因水稻方面的研究，走在世界前列，在許多方面取得較理想的發(fā)展成果。2009年12月，農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)了2個抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻品種(華恢1號、Bt汕優(yōu)63)和1個轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米品種的安全證書。
3轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)是轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物有序發(fā)展的保障
隨著轉(zhuǎn)基因作物在全球范圍內(nèi)種植面積的日益擴大，人們對轉(zhuǎn)基因安全性的關(guān)注及擔(dān)憂日益增加[7]。我國對農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因監(jiān)管嚴(yán)格，行政執(zhí)法部門對農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因的監(jiān)管，應(yīng)以檢測為技術(shù)依據(jù)來加大執(zhí)法力度，防范非法轉(zhuǎn)基因擴散對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及食品加工行業(yè)造成危害。另外，有關(guān)轉(zhuǎn)基因知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)中，對于侵權(quán)的認(rèn)定，也需要通過檢測來確認(rèn)。因此，當(dāng)前形勢下，加強農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因檢測，是確保我國農(nóng)業(yè)安全、維護(hù)法律尊嚴(yán)的要求。加快大批量農(nóng)作物種子盲樣轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)研究，已成為轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物商業(yè)化推廣進(jìn)程的重要內(nèi)容。
4農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因成分的檢測方法
本文綜述的農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因檢測方法主要有3類：第1類方法在市場監(jiān)管檢測中最為常用，是以外源基因的特定DNA序列為對象的檢測技術(shù);第2類是蛋白質(zhì)檢測技術(shù);第3類是紅外檢測轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品化學(xué)性質(zhì)及空間構(gòu)型。
4.1基于DNA序列的檢測方法
4.1.1PCR檢測方法依據(jù)其檢測對象不同分為4類：元件特異性PCR[7]、基因特異性PCR[8]、構(gòu)建特異性PCR[9]、轉(zhuǎn)化體特異性PCR[10]。通過PCR技術(shù)檢測轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)化載體攜帶的啟動子、標(biāo)記基因、終止子等特定序列，判斷其是否為轉(zhuǎn)基因作物。該方法特異性較好、效率較高、費用低，是目前我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因監(jiān)管部門進(jìn)行轉(zhuǎn)基因監(jiān)管檢測的主要方法，目前已發(fā)布此類檢測標(biāo)準(zhǔn)逾50項。該方法通過普通PCR或?qū)崟r熒光定量PCR對轉(zhuǎn)基因作物通用元件進(jìn)行檢測，是一種較快速、高效的方法，但缺陷是目前通量較小、周期較長，容易出現(xiàn)假陽性。4.1.2基因芯片法基因芯片法又稱為DNA微探針陣列法，其實質(zhì)就是高度集成化的反向斑點雜交技術(shù)，通過將外源基因的特異性片斷制成檢測芯片，與待測樣本的DNA進(jìn)行雜交，反應(yīng)結(jié)果掃描后，通過計算機軟件分析，來判斷出待測樣品是否為轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品[11]。該方法通量高，但是試驗過程繁瑣，尤其是費用很高，對實驗設(shè)備要求高，可普及性較低。
4.2基于表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)的檢測方法
以抗體、抗原為基礎(chǔ)的免疫學(xué)蛋白質(zhì)檢測方法[12]，通過定性、定量外源基因表達(dá)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)來判斷作物是否為轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。外源表達(dá)蛋白的檢測方法有3種：生化反應(yīng)檢測法;免疫學(xué)檢測法，主要有Western雜交、ELISA法及免疫沉淀法;外源表達(dá)蛋白生物學(xué)活性的檢測。外源表達(dá)蛋白的檢測是轉(zhuǎn)基因作物檢測及安全性評價最有效的方法之一，但此種方法只針對某一個轉(zhuǎn)化事件，需要采取逐個排除的方法來達(dá)到檢測目的，繁瑣、成本高，不適于大批量盲樣檢測。此外還要考慮轉(zhuǎn)基因后基因表達(dá)沉默的問題，易出現(xiàn)漏檢。4.2.1蛋白印跡法該方法利用特異性抗體對凝膠電泳處理過的蛋白樣品著色，通過著色的位置和著色深度，來獲知特定蛋白質(zhì)在目標(biāo)樣品中的表達(dá)情況，再通過電泳圖譜分析，可定性及定量目標(biāo)蛋白。4.2.2ELISA法陽性表達(dá)蛋白的抗體與被檢測樣品中的轉(zhuǎn)基因蛋白結(jié)合，再與酶標(biāo)抗體或酶標(biāo)二抗結(jié)合，加入底物后通過酶促反應(yīng)形成有色物質(zhì)，根據(jù)顏色深淺或酶標(biāo)儀檢測結(jié)果進(jìn)行判斷。4.2.3試紙條法所謂的試紙條法，就是利用外源表達(dá)蛋白特異結(jié)合的抗體與顯色劑結(jié)合后被固定在試紙條內(nèi)，試紙條浸入含有外源蛋白的植物組織液中，當(dāng)特異抗體與外源蛋白結(jié)合時，會呈現(xiàn)出特定的顏色，從而進(jìn)行判斷。目前，一張試紙條只能檢測一種外源基因，而農(nóng)作物種子尤其是玉米樣品的盲樣檢測，可能會多到20多種轉(zhuǎn)化事件，而且大部分轉(zhuǎn)化事件的試紙條還沒有研發(fā)成功，因此，此類方法更適合轉(zhuǎn)基因科學(xué)研究中已知基因的陽性檢測，還不適宜于市場監(jiān)管中的大批量盲樣檢測。4.2.4蛋白芯片法蛋白芯片法與基因芯片法原理類似，可以定性定量檢測目標(biāo)蛋白。用不同的探針陣列測定外源基因的表達(dá)產(chǎn)物，彌補了基因芯片檢測技術(shù)的不足。該技術(shù)對設(shè)備和技術(shù)要求較高，不具備普遍性。
4.3利用紅外線檢測轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品
近紅外光譜法(NIR)是一種利用波長在780~2526nm范圍內(nèi)的透射光及反射光譜，對研究對象進(jìn)行定性和定量分析的新技術(shù)，在食品、煙草、制藥等轉(zhuǎn)基因作物檢測方面有所應(yīng)用。該技術(shù)綠色、無損、快速、高效，適合在線分析[13]。5討論隨著轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物商業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，外源基因的種類不斷增加，越來越多的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物將會逐步進(jìn)入市場，轉(zhuǎn)基因技術(shù)的飛速發(fā)展，也要求轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的檢測技術(shù)進(jìn)行不斷升級與改進(jìn)。目前國內(nèi)外常用的轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)主要基于蛋白質(zhì)和核酸水平的檢測。結(jié)合國內(nèi)外研究進(jìn)展，可以得出：蛋白質(zhì)水平上的檢測主要適用于轉(zhuǎn)基因初產(chǎn)品檢測。其次，由于普通PCR和實時熒光定量PCR對通用元件進(jìn)行檢測是一種快速、高效的轉(zhuǎn)基因檢測技術(shù)，因此成為我國目前轉(zhuǎn)基因作物核酸水平檢測上最為主要的方法，但是還需繼續(xù)提高準(zhǔn)確率、檢測通量和效率，滿足日益增長的轉(zhuǎn)基因樣品檢測需求。因此，為了更有效地應(yīng)對未來轉(zhuǎn)基因作物檢測帶來的新挑戰(zhàn)，需要不斷探索、創(chuàng)新和綜合應(yīng)用其他相關(guān)檢測方法，以求更加準(zhǔn)確、高效地做好轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物相關(guān)檢測工作，保障我國農(nóng)業(yè)和食品安全。
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