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農作物轉基因商業(yè)化應用及檢測方法
在轉基因技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，為緩解全球人口增加帶來(lái)的糧食短缺，資源匱乏等一系列的問(wèn)題，轉基因技術(shù)越來(lái)越多的應用于玉米、大豆、棉花等農作物中，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(guān)內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：我國在玉米、水稻等主要農作物轉基因研究方面取得了較大的進(jìn)展。農作物轉基因監管需要高效、準確的檢測技術(shù);而我國農作物轉基因快速檢測技術(shù)尚不成熟。本文總結了當前農作物轉基因檢測的相關(guān)技術(shù)，為快速高效的轉基因檢測技術(shù)研究提供參考。
關(guān)鍵詞：農作物;轉基因;檢測
一、 轉基因農作物發(fā)展的基本情況
農作物轉基因技術(shù)使農作物獲得自身不具有的抗除草劑、抗病蟲(chóng)害、耐鹽堿、富營(yíng)養、抗干旱、高產(chǎn)量、抗重金屬等特性[1]，該技術(shù)自問(wèn)世以來(lái)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(zhù)大豆轉基因研究的成功。轉基因大豆商業(yè)化自1994年開(kāi)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]首次利用農桿菌介導玉米轉化成功以來(lái)，由于抗蟲(chóng)、抗除草劑玉米較好的性狀表現，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(lái)豐厚的利潤回報，迄今玉米已經(jīng)成為最成功的商業(yè)化轉基因農作物。全球轉基因植物的種植面積由1996年的260萬(wàn)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、我國農作物轉基因現狀
全球轉基因農作物商業(yè)化種植已有20余年。我國農作物轉基因技術(shù)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(chóng)棉育種技術(shù)，并擁有相關(guān)專(zhuān)利，打破了國外在轉基因技術(shù)上的壟斷地位。自國家“十二五”規劃轉基因重大專(zhuān)項實(shí)施以來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)和設備的不斷更新，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，農業(yè)部批準了2個(gè)抗蟲(chóng)轉基因水稻品種(華恢1號、Bt汕優(yōu)63)和1個(gè)轉植酸酶基因玉米品種的安全證書(shū)。
三、轉基因檢測技術(shù)是轉基因農作物有序發(fā)展的保障
隨著(zhù)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(guān)注及擔憂(yōu)日益增加[7]。我國對農作物轉基因監管?chē)栏�，行政執法部門(mén)對農作物轉基因的監管，應以檢測為技術(shù)依據來(lái)加大執法力度，防范非法轉基因擴散對我國農業(yè)生產(chǎn)及食品加工行業(yè)造成危害。另外，有關(guān)轉基因知識產(chǎn)權保護中，對于侵權的認定，也需要通過(guò)檢測來(lái)確認。因此，當前形勢下，加強農作物轉基因檢測，是確保我國農業(yè)安全、維護法律尊嚴的要求。加快大批量農作物種子盲樣轉基因檢測技術(shù)研究，已成為轉基因農作物商業(yè)化推廣進(jìn)程的重要內容。
四、農作物轉基因成分的檢測方法
本文綜述的農作物轉基因檢測方法主要有3類(lèi)：第1類(lèi)方法在市場(chǎng)監管檢測中最為常用，是以外源基因的特定DNA序列為對象的檢測技術(shù);第2類(lèi)是蛋白質(zhì)檢測技術(shù);第3類(lèi)是紅外檢測轉基因產(chǎn)品化學(xué)性質(zhì)及空間構型。
4.1基于DNA序列的檢測方法
4.1.1PCR檢測方法依據其檢測對象不同分為4類(lèi)：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(guò)PCR技術(shù)檢測轉基因轉化載體攜帶的啟動(dòng)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，是目前我國農業(yè)轉基因監管部門(mén)進(jìn)行轉基因監管檢測的主要方法，目前已發(fā)布此類(lèi)檢測標準逾50項。該方法通過(guò)普通PCR或實(shí)時(shí)熒光定量PCR對轉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(cháng)，容易出現假陽(yáng)性。
4.1.2基因芯片法基因芯片法又稱(chēng)為DNA微探針陣列法，其實(shí)質(zhì)就是高度集成化的反向斑點(diǎn)雜交技術(shù)，通過(guò)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，反應結果掃描后，通過(guò)計算機軟件分析，來(lái)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(guò)程繁瑣，尤其是費用很高，對實(shí)驗設備要求高，可普及性較低。
4.2基于表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)的檢測方法
以抗體、抗原為基礎的免疫學(xué)蛋白質(zhì)檢測方法[12]，通過(guò)定性、定量外源基因表達產(chǎn)生的蛋白質(zhì)來(lái)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(xué)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(xué)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(jià)最有效的方法之一，但此種方法只針對某一個(gè)轉化事件，需要采取逐個(gè)排除的方法來(lái)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(wèn)題，易出現漏檢。
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(guò)的蛋白樣品著(zhù)
色，通過(guò)著(zhù)色的位置和著(zhù)色深度，來(lái)獲知特定蛋白質(zhì)在目標樣品中的表達情況，再通過(guò)電泳圖譜分析，可定性及定量目標蛋白。4.2.2ELISA法陽(yáng)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(guò)酶促反應形成有色物質(zhì)，根據顏色深淺或酶標儀檢測結果進(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(shí)，會(huì )呈現出特定的顏色，從而進(jìn)行判斷。目前，一張試紙條只能檢測一種外源基因，而農作物種子尤其是玉米樣品的盲樣檢測，可能會(huì )多到20多種轉化事件，而且大部分轉化事件的試紙條還沒(méi)有研發(fā)成功，因此，此類(lèi)方法更適合轉基因科學(xué)研究中已知基因的陽(yáng)性檢測，還不適宜于市場(chǎng)監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(lèi)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(shù)的不足。該技術(shù)對設備和技術(shù)要求較高，不具備普遍性。
4.3利用紅外線(xiàn)檢測轉基因產(chǎn)品
近紅外光譜法(NIR)是一種利用波長(cháng)在780~2526nm范圍內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、制藥等轉基因作物檢測方面有所應用。該技術(shù)綠色、無(wú)損、快速、高效，適合在線(xiàn)分析[13]。5討論隨著(zhù)轉基因農作物商業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，外源基因的種類(lèi)不斷增加，越來(lái)越多的轉基因農作物將會(huì )逐步進(jìn)入市場(chǎng)，轉基因技術(shù)的飛速發(fā)展，也要求轉基因農作物的檢測技術(shù)進(jìn)行不斷升級與改進(jìn)。目前國內外常用的轉基因檢測技術(shù)主要基于蛋白質(zhì)和核酸水平的檢測。結合國內外研究進(jìn)展，可以得出：蛋白質(zhì)水平上的檢測主要適用于轉基因初產(chǎn)品檢測。其次，由于普通PCR和實(shí)時(shí)熒光定量PCR對通用元件進(jìn)行檢測是一種快速、高效的轉基因檢測技術(shù)，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，但是還需繼續提高準確率、檢測通量和效率，滿(mǎn)足日益增長(cháng)的轉基因樣品檢測需求。因此，為了更有效地應對未來(lái)轉基因作物檢測帶來(lái)的新挑戰，需要不斷探索、創(chuàng )新和綜合應用其他相關(guān)檢測方法，以求更加準確、高效地做好轉基因農作物相關(guān)檢測工作，保障我國農業(yè)和食品安全。
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