農(nóng)作物轉基因商業(yè)化應用及檢測方法
在轉基因技術迅猛發(fā)展的今天，為緩解全球人口增加帶來的糧食短缺，資源匱乏等一系列的問題，轉基因技術越來越多的應用于玉米、大豆、棉花等農(nóng)作物中，轉基因作物商業(yè)化應用的發(fā)展模式也在逐步建立。下面是小編搜集整理的相關內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：我國在玉米、水稻等主要農(nóng)作物轉基因研究方面取得了較大的進展。農(nóng)作物轉基因監(jiān)管需要高效、準確的檢測技術;而我國農(nóng)作物轉基因快速檢測技術尚不成熟。本文總結了當前農(nóng)作物轉基因檢測的相關技術，為快速高效的轉基因檢測技術研究提供參考。
關鍵詞：農(nóng)作物;轉基因;檢測
一、 轉基因農(nóng)作物發(fā)展的基本情況
農(nóng)作物轉基因技術使農(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]率先獲得轉基因大豆植株，標志著大豆轉基因研究的成功。轉基因大豆商業(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基因作物。自C.James[4]首次利用農(nóng)桿菌介導玉米轉化成功以來，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)化轉基因農(nóng)作物。全球轉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)化轉基因作物大約有25種，其中大豆種植面積約占全球轉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%。
二、我國農(nóng)作物轉基因現(xiàn)狀
全球轉基因農(nóng)作物商業(yè)化種植已有20余年。我國農(nóng)作物轉基因技術發(fā)展也很快，到20世紀90年代中期，我國已掌握自主研究的轉基因抗蟲棉育種技術，并擁有相關專利，打破了國外在轉基因技術上的壟斷地位。自國家“十二五”規(guī)劃轉基因重大專項實施以來，隨著技術和設備的不斷更新，我國科學家在玉米、水稻等作物學領域進行了大量的研究，特別是轉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)部批準了2個抗蟲轉基因水稻品種(華恢1號、Bt汕優(yōu)63)和1個轉植酸酶基因玉米品種的安全證書。
三、轉基因檢測技術是轉基因農(nóng)作物有序發(fā)展的保障
隨著轉基因作物在全球范圍內種植面積的日益擴大，人們對轉基因安全性的關注及擔憂日益增加[7]。我國對農(nóng)作物轉基因監(jiān)管嚴格，行政執(zhí)法部門對農(nóng)作物轉基因的監(jiān)管，應以檢測為技術依據(jù)來加大執(zhí)法力度，防范非法轉基因擴散對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及食品加工行業(yè)造成危害。另外，有關轉基因知識產(chǎn)權保護中，對于侵權的認定，也需要通過檢測來確認。因此，當前形勢下，加強農(nóng)作物轉基因檢測，是確保我國農(nóng)業(yè)安全、維護法律尊嚴的要求。加快大批量農(nóng)作物種子盲樣轉基因檢測技術研究，已成為轉基因農(nóng)作物商業(yè)化推廣進程的重要內容。
四、農(nóng)作物轉基因成分的檢測方法
本文綜述的農(nóng)作物轉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;第2類是蛋白質檢測技術;第3類是紅外檢測轉基因產(chǎn)品化學性質及空間構型。
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]、構建特異性PCR[9]、轉化體特異性PCR[10]。通過PCR技術檢測轉基因轉化載體攜帶的啟動子、標記基因、終止子等特定序列，判斷其是否為轉基因作物。該方法特異性較好、效率較高、費用低，是目前我國農(nóng)業(yè)轉基因監(jiān)管部門進行轉基因監(jiān)管檢測的主要方法，目前已發(fā)布此類檢測標準逾50項。該方法通過普通PCR或實時熒光定量PCR對轉基因作物通用元件進行檢測，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，其實質就是高度集成化的反向斑點雜交技術，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進行雜交，反應結果掃描后，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，對實驗設備要求高，可普及性較低。
4.2基于表達產(chǎn)物蛋白質的檢測方法
以抗體、抗原為基礎的`免疫學蛋白質檢測方法[12]，通過定性、定量外源基因表達產(chǎn)生的蛋白質來判斷作物是否為轉基因產(chǎn)品。外源表達蛋白的檢測方法有3種：生化反應檢測法;免疫學檢測法，主要有Western雜交、ELISA法及免疫沉淀法;外源表達蛋白生物學活性的檢測。外源表達蛋白的檢測是轉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化事件，需要采取逐個排除的方法來達到檢測目的，繁瑣、成本高，不適于大批量盲樣檢測。此外還要考慮轉基因后基因表達沉默的問題，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，來獲知特定蛋白質在目標樣品中的表達情況，再通過電泳圖譜分析，可定性及定量目標蛋白。4.2.2ELISA法陽性表達蛋白的抗體與被檢測樣品中的轉基因蛋白結合，再與酶標抗體或酶標二抗結合，加入底物后通過酶促反應形成有色物質，根據(jù)顏色深淺或酶標儀檢測結果進行判斷。
4.2.3試紙條法所謂的試紙條法，就是利用外源表達蛋白特異結合的抗體與顯色劑結合后被固定在試紙條內，試紙條浸入含有外源蛋白的植物組織液中，當特異抗體與外源蛋白結合時，會呈現(xiàn)出特定的顏色，從而進行判斷。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多種轉化事件，而且大部分轉化事件的試紙條還沒有研發(fā)成功，因此，此類方法更適合轉基因科學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蛋白。用不同的探針陣列測定外源基因的表達產(chǎn)物，彌補了基因芯片檢測技術的不足。該技術對設備和技術要求較高，不具備普遍性。
4.3利用紅外線檢測轉基因產(chǎn)品
近紅外光譜法(NIR)是一種利用波長在780~2526nm范圍內的透射光及反射光譜，對研究對象進行定性和定量分析的新技術，在食品、煙草、制藥等轉基因作物檢測方面有所應用。該技術綠色、無損、快速、高效，適合在線分析[13]。5討論隨著轉基因農(nóng)作物商業(yè)化進程的不斷推進，外源基因的種類不斷增加，越來越多的轉基因農(nóng)作物將會逐步進入市場，轉基因技術的飛速發(fā)展，也要求轉基因農(nóng)作物的檢測技術進行不斷升級與改進。目前國內外常用的轉基因檢測技術主要基于蛋白質和核酸水平的檢測。結合國內外研究進展，可以得出：蛋白質水平上的檢測主要適用于轉基因初產(chǎn)品檢測。其次，由于普通PCR和實時熒光定量PCR對通用元件進行檢測是一種快速、高效的轉基因檢測技術，因此成為我國目前轉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)提高準確率、檢測通量和效率，滿足日益增長的轉基因樣品檢測需求。因此，為了更有效地應對未來轉基因作物檢測帶來的新挑戰(zhàn)，需要不斷探索、創(chuàng)新和綜合應用其他相關檢測方法，以求更加準確、高效地做好轉基因農(nóng)作物相關檢測工作，保障我國農(nóng)業(yè)和食品安全。
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