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随着转基因作物在全世界范围内的广泛种植,其食用安全和环境安全问题一直受到广大消费者和各国政府及相关机构人员的重视。很多国家和地区纷纷制定转基因生物安全管理法规,实施标签制度,并积极发展转基因作物检测监测技术。其中转基因生物标准物质的研制和应用是国内外农业转基因生物安全管理体系建设的迫切需求,也是转基因生物检测监测的重要技术支撑之一。标准物质的缺乏已成为制约转基因生物检测技术发展和检测机构建设的瓶颈问题之一。因此,本研究构建和研制了适合11种转基因玉米品系特异性检测的新型标准物质一标准分子,并对其适用性、稳定性和均匀性等相关特性进行了鉴定,主要结果如下:
1、通过分子克隆技术,成功构建了适合转基因玉米GA21、NK603、MON810、MON863、TC1507、CBH351、Bt11、Bt176、T25、59122和MIR604品系特异性检测的标准分子pGA、pNK、p810、p863、pTC、pCBH、pBt11、pBt176、pT25、p59122和pMIR604。每个标准分子中均包含玉米内标准基因zSSIIb序列和对应转基因玉米品系特异性序列,并且两个功能性片段间由于插入了一段2463 bp的片段而使标准分子均可用于双重PCR扩增。其中,标准分子pNK和p810中分别包含了转基因玉米NK603和MON8105端和3端品系特异性序列,其余标准分子仅包含对应转基因玉米品系一端品系特异性序列。
2、通过标准分子p59122,建立了适于转基因玉米59122品系特异性单目标序列和双重PCR扩增的定性和定量检测体系。结果表明,针对转基因玉米59122品系建立的定性和定量PCR检测体系具有很高的特异性。建立的单目标序列和双重定性PCR扩增体系的LOD均为10拷贝的p59122标准分子DNA,与用基因组DNA测定的相对LOD结果相似,分别为0.01%和0.05%,相当于5拷贝和25拷贝单倍体基因组DNA。建立的实时荧光定量PCR扩增体系的标准曲线具有很高的反应效率和相关系数;单目标序列和双重PCR扩增体系的重复性和重演性SD值均在可接受范围内;两种检测体系的绝对LOD和LOQ均为10拷贝和25拷贝p59122标准分子DNA。在对实际样品进行分析中,无论采用单目标序列PCR扩增或双重PCR扩增体系,测定结果的bias均小于25%,SD值均小于0.2,RSD值均小于25%,并且使用单目标序列PCR和双重PCR扩增具有相似的灵敏度,准确性和精确度。因此,构建的标准分子p59122及建立的品系特异性单目标序列和双重PCR定性和定量检测体系适于用作转基因玉米59122品系的日常鉴定和定量。
3、对构建的标准分子pNK作为标准物质用于转基因玉米NK6035端和3端品系特异性定性检测和定量的适用性进行了验证。结果表明,标准分子pNK高度特异于转基因玉米NK603品系。以pNK为标准物质时,无论5端或3端品系特异性定性检测体系的LOD均为10拷贝的标准分子DNA。以标准分子pNK作为标准物质建立的NK6035和3端品系特异性实时荧光PCR体系的标准曲线具有很高的反应效率和很好的线性关系,以及理想的可重复性和重演性。两端品系特异性检测体系的绝对LOD和LOQ均为5拷贝和25拷贝pNK标准分子DNA。在以pNK为标准物质对实际转基因样品进行分析中,无论采用5端还是3端品系特异性检测体系,测定结果的bias值均小于25%,SD值均小于0.4,RSD值均小于13%,这些结果均与以基因组DNA为标准物质测定的结果相似。因此,构建的新型标准分子pNK可以更加灵活的应用于转基因玉米NK603的品系特异性鉴定和定量检测,因其适用于基于NK6035端及3端品系特异性序列而发展的检测方法。
4、对构建的标准分子pGA、pTC、pT25和pBt11作为标准阳性对照在定性PCR检测体系中的适用性进行了国内8家实验室参加的协同验证试验。最终有7家实验室成功的返回了结果。结果表明,四个标准分子pGA、pTC、pT25和pBt11分别高度特异于转基因玉米GA21、TC1507、T25和Bt11品系,阳性(对应的品系特异性序列和zSSIIb序列)检出率为100%,对其它8种转基因玉米品系特异性检测体系的假阳性检出率为0%。以7家单位均检出的最低标准分子DNA拷贝数确定的检测下限结果表明,四个标准分子pGA、pTC、pT25和pBt11分别在内标准基因zSSIIb序列和对应的品系特异性检测体系中的LOD均确定为50拷贝标准分子DNA。在双重PCR检测体系中,对有效的6家检测结果统计分析表明,不同参试单位的检测结果差异要大于单目标序列扩增的结果,按照所有参试单位均可检测到的最低浓度DNA作为该标准分子的LOD,则pGA在双重PCR扩增中对于zSSIIb和品系特异性片段的检测下限均为100拷贝,pTC对于内源和外源片段的检测下限分别为50和1000拷贝,pT25对于内外源片段的检测下限均为50拷贝。因此,标准分子pGA、pTC、pT25和pBt11均适宜作为标准阳性对照用于转基因玉米GA21、TC1507、T25和Bt11单目标序列品系特异性检测,标准分子pT25也适用于双重品系特异性检测,检测下限均可达50拷贝,pTC和pT25在双重PCR检测体系中的应用还需进一步优化和验证。
5、以标准分子pNK为例说明了对标准分子进行均匀性和稳定性测试的结果。通过比较10管pNK106 copies/μL DNA样品系列稀释液扩增内标准基因zSSIIb和NK6035端品系特异性序列的Ct值、平均拷贝数间的差异,及与真实值和总体平均值间的差异证明10个测试管DNA样品间的差异未达显著水平,pNK具有较好的均匀性。进一步通过设定不同贮存温度和时间后pNK DNA的降解趋势分析表明,在贮存两个月时间点室温保存的DNA有明显的降解趋势,但4℃保存DNA变化不明显,因此标准分子pNK DNA的有效保存期还需进一步长时间跟踪测定后确定,但可以肯定的是保存期应该大于1年。而运输过程仍建议低温保存。