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随着转基因作物的发展,许多国家对转基因作物(GMOs)及其衍生产品制定了相应的法律、法规进行标识。而实现有效而准确的检测转基因成分变的十分重要。目前,对转基因作物定性、定量检测时,主要是基于核酸和蛋白水平的检测。
聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction,PCR)被认为是一种非常有效、可靠的核酸检测方法,它具有快捷、方便、特异性强、灵敏度高等特点。基于PCR发展了很多检测方法。普通PCR方法可以实现一般的定性检测;近来,由于实时荧光定量PCR方法的使用,大大提高了检测的灵敏度,定量检测准确性有了很大的提高。
在检测转基因样品时,通过扩增特异性外源插入基因片段,可以检测是否含有转基因(外源插入基因)成分、含有什么样的转基因成分以及含有多少转基因成分等。同时,扩增物种(或品种)特异性内源参照基因(EndogenousReferenceGene),一方面可确定样品成分;另一方面通过转基因成分量与内源参照量的比较,可以进行精确定量转基因含量。
当前研究可作为油菜(Brassicanapus)内源参照的基因有cruciferin基因和BnAccg8基因。cruciferin基因由于物种特异性不太好,在有些其它物种里面也能扩增出来,因此不被广泛使用;而BnAccg8基因在油菜基因组中的拷贝数不十分确定,定量检测不太方便,并且定量PCR扩增产物不特异,有些实时荧光定量PCR方法,如SYBRGreenI等方法不方便使用。因此,在转基因油菜检测中,需要有更好的内源参照基因。
在本论文中,我们报道了一个新的可用作转基因油菜定性、定量检测的内源参照基因—高移动组蛋白I/Y基因(HighmobilitygroupproteinI/Y,HMGI/Y),其特异性片段以及相应的引物、探针序列和PCR反应体系。
前期,通过大量的生物信息学分析,对比了多个油菜基因片段,选定了HMGI/Y基因,决定进行进一步的试验分析。首先是检验此基因片段的物种特异性,取了6个同属植物椰菜、茎芥菜、花椰菜、中国白菜、白菜、抱子甘蓝,和15种其它常见植物:拟南芥、向日葵、番茄、茄子、烟草、辣椒、剑麻、大豆、绿豆、大麦、小麦、玉米、水稻、羽扇豆和胡萝卜,以它们的基因组DNA作为PCR反应模板,分别进行了定性PCR和实时荧光定量PCR(TaqMan)检测,只在阳性物种油菜(沪油-12)中扩增到相应的PCR产物中,表明该基因所选片段具有非常好的物种特异性。
进一步进行了物种内基因等位变异分析,试验选用了15个非转基因油菜品种作为验证目标,其中有10个为国内品种,分别是沪油-12、沪油-50、安-437、苏-991246、苏-97-2126、苏油No.1、浙双-758、嘉兴-9308、中双No.6、华农No.1,和5个欧洲品种,分别为PGCP-15、PGCP-23、PGCP-55、PGCP-57、PGCP-59。定性PCR和实时荧光定量PCR(TaqMan)检测结果表明不同油菜品种具有相同的结果。随机取了10个非转基因的油菜基因组DNA进行了Southernblot分析,所有品种杂交结果完全相同,且都明显为单拷贝基因。这些研究结果都表明此基因在不同油菜品种间没有等位变异。同时,实验还确定了针对于此基因片段的定性和实时荧光定量PCR(TaqMan)反应体系的检测灵敏度,结果表明检测灵敏度分别可低达约13pgDNA(大约相当于10个单基因组)和1.3pgDNA(大约相当于1个单基因组)。
为了验证以此内源参照基因在转基因样品检测中的效果,对已知含量的混有转基因油菜GT73种子(含有草甘膦氧化还原酶基因,GOX)的混合油菜籽进行了实时荧光定量PCR(TaqMan)定量检测分析,检测转基因成分含量结果与已知含量几乎完全一致,表明此定量PCR体系完全可以用于转基因油菜检测。