胡金強(qiáng),雷俊婷,孫新城,景建洲,章銀良,董彩文,高 輝,耿 堯,姜春鵬
(1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院,河南鄭州450002;2.食品生產(chǎn)與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南鄭州450002;3.河南省食品安全國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,河南鄭州450002)
植物源性轉(zhuǎn)基因食品PCR衍生技術(shù)研究進(jìn)展
胡金強(qiáng)1,2,3,*,雷俊婷1,孫新城1,景建洲1,章銀良1,董彩文1,高 輝1,耿 堯1,姜春鵬1
(1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院,河南鄭州450002;2.食品生產(chǎn)與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心,河南鄭州450002;3.河南省食品安全國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,河南鄭州450002)
轉(zhuǎn)基因食品尤以植物源性轉(zhuǎn)基因食品的安全性已成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。針對(duì)植物源性轉(zhuǎn)基因食品甄別與安全性評(píng)估,已有多種檢測(cè)手段得到廣泛應(yīng)用。PCR衍生技術(shù)因?yàn)榫哂懈咛禺愋浴⒏呙舾行缘燃夹g(shù)優(yōu)勢(shì),為植物源性轉(zhuǎn)基因食品的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)提供了有效方法。PCR衍生技術(shù)包括多重PCR技術(shù)、實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)、多重實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)、多重巢式PCR技術(shù)以及多重PCR-DHPLC技術(shù)。本文就植物源性轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)的PCR衍生技術(shù)的研究進(jìn)展作簡要綜述。
植物源性,轉(zhuǎn)基因食品,PCR
轉(zhuǎn)基因食品(Genetically Modified Food,GMF)是由轉(zhuǎn)基因生物加工生產(chǎn)的食品和食品添加劑[1-3]。隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的推廣,轉(zhuǎn)基因食品已廣泛滲透到食物鏈中。近年來,食品生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)行食品的商品化生產(chǎn)與加工。轉(zhuǎn)基因食品的種類迅速增加,產(chǎn)銷量與銷售額也大幅上升。雖然轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用于食品生產(chǎn)促使食品工業(yè)快速發(fā)展,但其安全性具有巨大爭議[4-5]。人類進(jìn)行生物種內(nèi)或近緣種間有性雜交的傳統(tǒng)育種已有百年,從未提出生物安全性評(píng)價(jià)的問題。轉(zhuǎn)基因食品是利用生物種間基因重組生產(chǎn)的,無法對(duì)其長期效應(yīng)進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)[6]。轉(zhuǎn)基因食品涵蓋植物源、動(dòng)物源以及微生物源食品。其中,植物源性轉(zhuǎn)基因食品最普遍,常用于植物源性食品的轉(zhuǎn)基因作物有玉米、大豆、油菜、水稻等。Raffaele M等[7]研究證實(shí)經(jīng)轉(zhuǎn)基因玉米喂養(yǎng)的豬,在它們的血液、脾、肝、腎等器官發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因碎片。Jeffrey S[8]研究發(fā)現(xiàn),在老鼠食用的大豆中添加轉(zhuǎn)基因成分后,老鼠的日常行為均出現(xiàn)異常,半數(shù)以上老鼠出生時(shí)或出生3周內(nèi)死亡。因此,建立與推廣現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因食品快速、靈敏、特異、自動(dòng)化檢測(cè),是保障食品安全的必要條件。由于傳統(tǒng)PCR技術(shù)不能進(jìn)行定量檢測(cè),且容易產(chǎn)生假陽性與假陰性結(jié)果,因此在轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)中受到了限制[9]。相比之下,經(jīng)改進(jìn)的PCR衍生技術(shù)在轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)中具有明顯優(yōu)勢(shì)[9]。本文就植物源性轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)的PCR衍生技術(shù)進(jìn)行簡要綜述。
多重PCR(multiplex PCR)又稱復(fù)合PCR,是由傳統(tǒng)PCR技術(shù)發(fā)展而來,即將多條引物和多條模板DNA混合在同一個(gè)反應(yīng)體系中,分別擴(kuò)增不同的目的基因片段,或者多條引物和單一模板DNA混合在同一反應(yīng)體系中擴(kuò)增同一模板的不同目的基因片斷,進(jìn)行特異性檢測(cè)。
利用多重PCR技術(shù)高通量的特點(diǎn),能夠?qū)χ参镌葱允称分修D(zhuǎn)基因成分進(jìn)行定性與定量檢測(cè)。對(duì)于單一源性食品的檢測(cè)和通用性食品的檢測(cè),選用篩選基因啟動(dòng)子(CaMV35S啟動(dòng)子[10-17]、Ubiquitin啟動(dòng)子[11]、FMV35S啟動(dòng)子[14])、篩選基因終止子(如NOS基因[10-17])、內(nèi)源基因(如大豆凝集素基因[10,17]和肌動(dòng)蛋白基因[10,17]、水稻SPS基因[11-12]、玉米zSSIIb基因[13]、油菜PEP基因[14]、柑橘肌動(dòng)蛋白基因[15]、小麥UidA基因[16]),品系特異性基因(EPSPS基因[10,13]、BAR基因[11-14,16]、PAT基因[13-14])。為排除假陰性的檢測(cè)結(jié)果,以宿主內(nèi)部的特異性基因作為擴(kuò)增內(nèi)標(biāo)(如大豆凝集素基因[10,17]和肌動(dòng)蛋白基因[10,17])。利用報(bào)告基因(GUS基因[12]、NPTII基因[14])的表達(dá)產(chǎn)物標(biāo)定目的基因進(jìn)行篩選。
多重PCR技術(shù)靈敏度可達(dá)0.1%~0.9%,滿足國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定轉(zhuǎn)基因食品1%檢測(cè)底線的要求。該技術(shù)還具有操作簡單、特異性強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。近年來,多重PCR檢測(cè)技術(shù)涉及多種植物源性轉(zhuǎn)基因食品,包括水稻[10-12]、玉米[10,13]、油菜[10,14]、柑橘[15]、小麥[10,16]、大豆[10,17]等。
實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)是由美國Applied Biosystems公司于1996年首先推出,其原理是在PCR指數(shù)擴(kuò)增期間通過連續(xù)監(jiān)測(cè)熒光信號(hào)出現(xiàn)的先后順序以及信號(hào)強(qiáng)弱的變化實(shí)時(shí)分析目的基因的拷貝數(shù)目,再通過與加入已知量的標(biāo)準(zhǔn)樣品比對(duì),實(shí)現(xiàn)對(duì)未知樣品即時(shí)定量的分析檢測(cè)。
由于實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)具有精確定量與高靈敏度的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于植物源性轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè)。根據(jù)內(nèi)源基因(如大豆凝集素基因[18-20]、小麥UidA基因[19,21]、水稻SPS基因[20]、GOS基因[22]與CpTI基因[26-27]、油菜FatA基因[19-20]、玉米zSSIIb基因[20,23-25])與品系特異性基因設(shè)計(jì)特異性引物與探針,驗(yàn)證內(nèi)源基因的物種特異性與外源基因邊界序列的品系特異性。通過標(biāo)記熒光素(如FAM[18-27])進(jìn)行可視化定量檢測(cè)。實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)靈敏度高,可達(dá)0.01%~ 0.1%。操作完全自動(dòng)化,大幅減少假陽性結(jié)果。該技術(shù)還具有精確定量、重現(xiàn)性好、特異性強(qiáng)、快速的特點(diǎn)[28]。目前,該技術(shù)涉及植物源性轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè),包括大豆[18-20]、油菜[19-20]、小麥[19,21]、水稻[20,22,26-27]、玉米[20,23-25]等。
多重實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)是結(jié)合高特異性的多重PCR技術(shù)與高靈敏度的實(shí)時(shí)熒光定量PCR的新技術(shù)。該技術(shù)是在精確度不高的普通實(shí)時(shí)熒光定量PCR體系中加入多條特異性引物,實(shí)現(xiàn)定性與精確定量檢測(cè)深加工食品樣品中的轉(zhuǎn)基因成分。
多重實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)能夠同時(shí)進(jìn)行多個(gè)樣品多個(gè)靶序列的高通量檢測(cè)。利用植物源性轉(zhuǎn)基因食品中最頻繁使用的基因,(如玉米[29-32]、大豆[29-32]、水稻[30-32]、油菜[30-32]、番茄[30-33]、小麥[31]、土豆[31-32]、甜菜[31-32]中的)內(nèi)源基因,篩選基因啟動(dòng)子(如CaMV35S啟動(dòng)子[29-34]、FMV35S啟動(dòng)子[30-32]),篩選基因終止子(如NOS基因[29-34]),品系特異性基因(如EPSPS基因[29-32]、Cry1A基因[29-32]、PAT基因[30-31]、BAR基因[30-32])與報(bào)告基因(如NPTII基因[30-34])設(shè)計(jì)引物。擴(kuò)增時(shí)選擇長度相近、小于20拷貝的目標(biāo)序列,G+C含量及熔解溫度相近的引物[29-32]。通過設(shè)置陽性與陰性對(duì)照,能夠檢測(cè)出樣品間潛在的交叉污染,減少假陽性與假陰性的檢測(cè)結(jié)果,大幅提高靈敏度與特異性[29-32]。
多重實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)90%以上的已知轉(zhuǎn)基因成分的檢測(cè)。該技術(shù)還具有穩(wěn)定性好、可視化、快速的特點(diǎn)。目前,該技術(shù)涉及植物源性的轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè),包括玉米[29-32]、大豆[29-32]、水稻[30-32]、油菜[30-32]、番茄[30-33]、小麥[31]、土豆[31-32]、甜菜[31-32]等。
巢式PCR技術(shù)原理是先對(duì)靶DNA進(jìn)行第一次擴(kuò)增,從第一次反應(yīng)產(chǎn)物中取出少量作為第二次擴(kuò)增的反應(yīng)模板,第二次PCR引物與第一次反應(yīng)產(chǎn)物的序列是互補(bǔ)關(guān)系,則第二次PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物即為目的產(chǎn)物。多重巢式PCR技術(shù)是結(jié)合了高靈敏度的巢式PCR技術(shù)與高特異性的多重PCR技術(shù)的新技術(shù)。該技術(shù)能夠高通量檢測(cè)多條基因片段。
傳統(tǒng)巢式PCR技術(shù)只能進(jìn)行單一基因檢測(cè)(應(yīng)用巢式PCR技術(shù)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因小麥的SSP1-TiERFl基因[35])。近年開發(fā)的多重巢式PCR技術(shù)利用植物源性轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)常用的內(nèi)源基因(通用內(nèi)標(biāo)RBCL基因[33-34]、大豆凝集素基因[36-38]),品系特異性基因(EPSPS基因[36-38]、BAR基因[37-38]、PAT基因[37-38]、Cry1A(b)基因[37-38]、Cry2A(b)基因[39]),報(bào)告基因(CaMV35SCTP結(jié)合區(qū)域基因[36]、EPSPS-NOS結(jié)合區(qū)域基因[36]、NPTII基因[39])與篩選基因(如P-35S啟動(dòng)子[39]、NOS終止子[39]),設(shè)計(jì)多條特異性引物,通過兩輪擴(kuò)增,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高特異性的檢出深加工食品中的轉(zhuǎn)基因成分,靈敏度高達(dá)0.005%。篩選得到的植物源性轉(zhuǎn)基因食品共有內(nèi)標(biāo)RBCL基因能夠應(yīng)用于混合食品體系的高通量檢測(cè)[33-34]。由于不同品種與不同品系中相同外源基因序列不完全相同,因此,利用轉(zhuǎn)基因食品共有外源基因上的保守區(qū)域設(shè)計(jì)引物[36-39]。
多重巢式PCR技術(shù)能夠有效減少假陽性結(jié)果,靈敏度高。利用共有內(nèi)標(biāo)RBCL基因,能夠大幅減少假陰性結(jié)果,提高檢測(cè)效率。多重巢式PCR技術(shù)還具有特異性強(qiáng)、高通量等特點(diǎn)。目前,該技術(shù)應(yīng)用涉及植物源性轉(zhuǎn)基因食品包括小麥[35]、大豆[36-38]、水稻[37-38]、玉米[37-39]等。
DHPLC技術(shù)即變性高效液相色譜技術(shù)。多重PCR-DHPLC技術(shù)是利用HPLC技術(shù)原理,在非變性溫度條件下,以多重PCR技術(shù)擴(kuò)增出的不同分子量基因片段與緩沖液作為流動(dòng)相,通過DNA分離柱、檢測(cè)器,進(jìn)而利用轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)定量分析的聯(lián)用技術(shù)。
DHPLC技術(shù)是能夠同時(shí)檢測(cè)不同長度引物的擴(kuò)增產(chǎn)物的新型基因分析技術(shù)?;谶@一特點(diǎn),該技術(shù)與能夠在同管中擴(kuò)增多個(gè)引物序列的多重PCR技術(shù)聯(lián)用,能夠達(dá)到高靈敏度、高特異性、高通量、快速、準(zhǔn)確檢測(cè)目的。應(yīng)用于植物源性轉(zhuǎn)基因食品的多重PCR-DHPLC技術(shù),是針對(duì)內(nèi)源基因和特異性外源基因進(jìn)行克隆,利用構(gòu)建成為的重組質(zhì)粒提高檢測(cè)的靈敏度與特異性[40-41]。將重組質(zhì)粒按照相同含量比例配對(duì)混合成質(zhì)粒模板作為陽性質(zhì)粒標(biāo)準(zhǔn)品,能夠解決由于基因出現(xiàn)頻次不同導(dǎo)致的多重PCR擴(kuò)增困難的問題[40]。PCR擴(kuò)增后的產(chǎn)物不需純化、不需電泳、不需使用有毒試劑溴化乙錠[40-44]。經(jīng)DHPLC技術(shù)分離得到的基因片段通過紫外檢測(cè)或熒光檢測(cè)進(jìn)行定量分析[40-41,44]。多重PCR-DHPLC技術(shù)能夠同時(shí)檢測(cè)數(shù)百個(gè)不同品種與不同品系的食品樣本以及多組分的食品體系的轉(zhuǎn)基因成分[40-44]。
與傳統(tǒng)凝膠電泳相比,DHPLC技術(shù)分離鑒定時(shí)間僅10~15 min,分辨率達(dá)1%。多重PCR-DHPLC技術(shù)具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、自動(dòng)化、快速、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。目前,該技術(shù)檢測(cè)應(yīng)用涉及植物源性轉(zhuǎn)基因食品包括玉米[40]、大豆[41]、番茄[42]、小麥[43]、馬鈴薯[44]等。
PCR-ELISA技術(shù)是將PCR技術(shù)與ELISA相結(jié)合的聯(lián)用技術(shù)。它的原理是以特異性探針誘捕PCR擴(kuò)增產(chǎn)物,并在微孔板上運(yùn)用ELISA原理,借助酶標(biāo)抗體進(jìn)行固相或液相雜交完成對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物的定性與定量檢測(cè)。
植物源性轉(zhuǎn)基因食品的PCR-ELISA檢測(cè)技術(shù)包括傳統(tǒng)技術(shù)與改進(jìn)技術(shù)。傳統(tǒng)PCR-ELISA技術(shù),是根據(jù)目的基因設(shè)計(jì)引物,利用PCR擴(kuò)增獲得的產(chǎn)物,進(jìn)行電泳檢測(cè),再將產(chǎn)物連接入載體,轉(zhuǎn)化為感受態(tài)細(xì)胞,進(jìn)而通過兩種方法定性檢測(cè)(利用序列鑒定檢測(cè)陽性產(chǎn)物[45-47],或者利用從感受態(tài)細(xì)胞獲得的重組蛋白酶切、電泳、PCR反應(yīng)[48-49]),最后將定性產(chǎn)物利用ELISA進(jìn)行定量檢測(cè)[45-51]。改進(jìn)的PCR-ELISA技術(shù)是針對(duì)待測(cè)特異性基因蛋白進(jìn)行ELISA檢測(cè),將陽性樣品的DNA提取、鑒定后進(jìn)行PCR擴(kuò)增,最后進(jìn)行鑒定[52-53]。兩種PCR-ELISA技術(shù)都是利用前一種技術(shù)獲得的陽性初篩產(chǎn)物,應(yīng)用后一種技術(shù)進(jìn)一步鑒定[45-53]。PCR-ELISA檢測(cè)技術(shù)中的PCR技術(shù)可進(jìn)行如下改進(jìn),如利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)[46,51,54]提高特異性,利用重組聚合酶擴(kuò)增(RPA)[46]提高精確度、實(shí)現(xiàn)快速溫度循環(huán),利用PCR技術(shù)與GUS活性檢測(cè)的結(jié)合提高靈敏度[47]。PCR-ELISA技術(shù)中的ELISA技術(shù)可進(jìn)行如下改進(jìn),如利用比色免疫法[46]、間接ELISA[48]、商品化免疫檢測(cè)試紙條[49]、DAS-ELISA[53]進(jìn)行精確定量。
PCR-ELISA技術(shù)適用于定性與定量檢測(cè)。該技術(shù)具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、重現(xiàn)性好、高通量、快速的特點(diǎn)[54]。目前,該技術(shù)應(yīng)用涉及植物源性轉(zhuǎn)基因食品包括玉米[45-46,49,52-53]、大豆[45-46,48]、油菜[45,47]、花生[46]、番茄[46]、土豆[50]、木瓜[51]、水稻[51]等。
毛細(xì)管電泳技術(shù)是以高壓電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力,利用傳統(tǒng)電泳的基本原理,結(jié)合氣相色譜中毛細(xì)管柱的高分離度與高效液相色譜操作的自動(dòng)化,以毛細(xì)管為分離通道,依據(jù)樣品中各組分之間淌度和分配系數(shù)的不同進(jìn)行高效、快速分離的液相分離技術(shù)。
多重PCR-毛細(xì)管電泳技術(shù)是結(jié)合高通量的多重PCR技術(shù)與高分離度的毛細(xì)管電泳技術(shù)的聯(lián)用技術(shù),適用于同時(shí)檢測(cè)含有多種類、微量轉(zhuǎn)基因成分的復(fù)雜食品體系[55-58]。利用多重PCR-毛細(xì)管電泳技術(shù)與紫外可見光譜技術(shù)聯(lián)用或?qū)Χ嘀豍CR體系進(jìn)行熒光修飾,使檢測(cè)結(jié)果可視化,大大縮短檢測(cè)時(shí)間[55-56]。改進(jìn)的多重?zé)晒釶CR技術(shù)中,PCR擴(kuò)增產(chǎn)物無需純化,使用等量樣品可得到比傳統(tǒng)多重PCR-瓊脂糖凝膠電泳技術(shù)更加清晰的電泳圖譜,靈敏度高[55]。基于激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器具有較好的聚焦性能與單色性的特點(diǎn),利用該檢測(cè)器作為毛細(xì)管電泳技術(shù)的檢測(cè)器,與多重PCR-毛細(xì)管電泳技術(shù)聯(lián)用,能夠顯著提高靈敏度,一次反應(yīng)即可達(dá)到篩選、鑒定的目的[57-58]。
與傳統(tǒng)多重PCR-瓊脂糖凝膠電泳技術(shù)相比,多重PCR-毛細(xì)管電泳技術(shù)應(yīng)用于植物源性轉(zhuǎn)基因食品的檢測(cè),具有高特異性、高靈敏度、高通量、可視化、快速、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。該技術(shù)應(yīng)用涉及植物源性轉(zhuǎn)基因食品包括玉米[56-57]、大豆[55,58]等。
數(shù)字PCR技術(shù)是利用PCR技術(shù)結(jié)合微流控或微滴化方法進(jìn)行計(jì)數(shù)的核酸絕對(duì)定量技術(shù)。它的原理是將稀釋后的核酸溶液分散至微反應(yīng)器或微滴中,經(jīng)PCR擴(kuò)增后,含有目標(biāo)DNA模板的反應(yīng)器能夠發(fā)出熒光信號(hào),根據(jù)計(jì)算熒光反應(yīng)的微反應(yīng)器或微滴的數(shù)目進(jìn)行定量檢測(cè)。
應(yīng)用于植物源性轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)的數(shù)字PCR技術(shù),包括微滴數(shù)字PCR技術(shù)和微流控芯片數(shù)字PCR技術(shù)。微滴數(shù)字PCR技術(shù)是將預(yù)混合的PCR反應(yīng)體系隨機(jī)分散到數(shù)萬至數(shù)十萬個(gè)微滴中形成油包水的結(jié)構(gòu),擴(kuò)增產(chǎn)物發(fā)出的熒光信號(hào)根據(jù)泊松分布公式進(jìn)行計(jì)算,進(jìn)而進(jìn)行定量檢測(cè)[59-60]。微滴反應(yīng)能夠大幅度分散反應(yīng)體系,有效降低抑制因子的作用,保證檢測(cè)過程中的擴(kuò)增效率,對(duì)于含有微量目標(biāo)DNA的樣品具有良好檢測(cè)效果,適用于復(fù)雜食品體系與深加工食品中轉(zhuǎn)基因成分的檢測(cè)[59-60]。微流控芯片技術(shù)是把各基本操作步驟集成到一塊幾平方厘米的芯片上進(jìn)行精確定量檢測(cè)[61-62]。相對(duì)于傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù),微流控芯片技術(shù)能夠檢出實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)無法檢出的樣品,靈敏度很高[62]。
數(shù)字PCR技術(shù)能夠精確定量,適用于復(fù)雜食品體系中低含量轉(zhuǎn)基因目標(biāo)序列成分的檢測(cè)。該技術(shù)還具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、微型化、自動(dòng)化、快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。目前,該技術(shù)應(yīng)用涉及植物源性轉(zhuǎn)基因食品包括玉米[59-62]、大豆[59-62]、水稻[59-62]等。
國內(nèi)外食品安全形勢(shì)嚴(yán)峻,食品安全事件頻發(fā),嚴(yán)重影響人民的身心健康與安全,植物源性轉(zhuǎn)基因食品已對(duì)食品安全構(gòu)成了潛在危脅。因此,建立精確實(shí)用、方便快捷的檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)植物源性轉(zhuǎn)基因食品的安全監(jiān)測(cè)、甄別與風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估,成為國內(nèi)外植物源性食品安全研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)與難題。PCR衍生技術(shù)由于具有特異、靈敏、可重復(fù)性等優(yōu)勢(shì),已廣泛應(yīng)用于植物源性轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè),對(duì)保障植物源性轉(zhuǎn)基因食品安全起著至關(guān)重要的作用。然而,PCR衍生技術(shù)受到自動(dòng)化、簡便快捷、高通量等方面的局限性,在一定程度上限制了在植物源性轉(zhuǎn)基因食品安全中的推廣與應(yīng)用。近年來,電化學(xué)納米生物傳感器、納米金光學(xué)分子探針等技術(shù)在植物源性轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)中的應(yīng)用,加速了植物源性轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)技術(shù)升級(jí),對(duì)我國食品安全監(jiān)管體系的建立以及植物源性轉(zhuǎn)基因食品安全性的提升起到重大的推動(dòng)與保障作用??傊?,開發(fā)集高靈敏度、高特異性、高自動(dòng)化、高通量、簡便快捷、低成本為一體的定量檢測(cè)手段將是今后植物源性轉(zhuǎn)基因檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
[1]Bawa A,Anilakumar K.Genetically modified foods:safety,risks and public concerns-a review[J].Journal of Food Science and Technology,2013,50(6):1035-1046.
[2]倪娜,張智勇,李國瑞,等.實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)在轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2013,28(1):64-70.
[3]盧潔,施向東,莫祺紅,等.轉(zhuǎn)基因食品的安全問題與檢測(cè)技術(shù)[J].現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué),2008,35(20):3951-3953.
[4]Kramkowska M,Grzelak T,Czyz·ewska K.Benefits and risks associated with genetically modified food products[J].Annals of Agricultural and Environmental Medicine,2013,20(1):413-419.
[5]Qaim M,Kouser S.Genetically Modified Crops and Food Security[J].Plos One,2013,8(6):1-7.
[6]王桂才.轉(zhuǎn)基因食品的安全性評(píng)價(jià)及檢測(cè)技術(shù)進(jìn)展[J].中國生物工程雜志,2012,33(5):220-221.
[7]Mazza R,Soave M,Morlacchini M,et al.Assessing the Transfer of Genetically Modified DNA from Feed to Animal Tissues[J]. Transgenic Research,2005,14(5):775-784.
[8]Jeffrey M Smith.Most Offspring Died When Mother Rats Ate Genetically Engineered Soy.Spilling the Beans[EB/OL].http:// www.responsibletechnology.org,2005.
[9]陳碧華,張建偉,王廣印,等.轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展Ⅱ.檢測(cè)技術(shù)的分類、比較、應(yīng)用及檢測(cè)步驟[J].食品科學(xué),2008,29(11):705-711.
[10]張平平,劉憲華.多重PCR方法對(duì)大豆轉(zhuǎn)基因食品的定性檢測(cè)[J].食品科學(xué),2004,25(11):227-230.
[11]邱良焱,肖有玉,劉佳,等.多重PCR法檢測(cè)轉(zhuǎn)Bar、Bt基因雙抗稻米[J].食品科學(xué),2013,34(6):139-142.
[12]魏霜,陳貞,蘆春斌,等.多重PCR檢測(cè)轉(zhuǎn)基因水稻的轉(zhuǎn)基因成分[J].食品科學(xué),2013,34(6):139-142.
[13]陳貞,蘆春斌,楊夢(mèng)婕,等.多重PCR檢測(cè)轉(zhuǎn)基因菜籽粕中的轉(zhuǎn)基因成分[J].植物檢疫,2011,25(3):35-38.
[14]Kim JH,Zhang DB,Kim HY.Detection of sixteen genetically modified maize events in processed foods using four eventspecific pentaplex PCR systems[J].Food Control,2014,35(1):345-353.
[15]Wang XF,Chen XY,Xu JF,et al.Multiplex event-specific qualitative polymerase chain reaction for detecting three transgenic rice lines and application of a standard plasmid as a quantitative reference molecule[J].Analytical Biochemistry,2014,464:1-8.
[16]陳明潔,劉勇,涂知明,等.多重PCR法快速鑒定轉(zhuǎn)基因小麥植株及后代[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2004,32(9):105-107.
[17]吳影,陸徐忠,趙偉,等.多重PCR分析方法應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的檢測(cè)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,34(7):1297-1299.
[18]焦新萍,曾金紅,鄭云峰,等.發(fā)酵豆制品中轉(zhuǎn)基因成分的熒光定量PCR研究[J].食品研究與開發(fā),2013,34(13):79-83.
[19]Chaouach M,Nab N,Hafsa A,et al.Monitoring of Genetically Modified Food and Feed in the Tunisian MarketUsing Qualitative and Quantitative Real-time PCR[J].Food Science and Biotechnology,2014,35(1):345-353.
[20]吳永彬,肖維威,張寶,等.轉(zhuǎn)基因大豆、玉米、油菜和水稻品系特異性檢測(cè)質(zhì)粒標(biāo)準(zhǔn)分子的快速構(gòu)建及應(yīng)用[J].中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào),2011,27(8):775-782.
[21]段敏,王夢(mèng)嬌.實(shí)時(shí)定量PDR技術(shù)研究進(jìn)展及其在小麥轉(zhuǎn)基因檢測(cè)中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(10):5808-5810.
[22]陳文炳,張冰,王志純,等.樣品前處理對(duì)大米及米制品轉(zhuǎn)基因成分熒光PCR檢測(cè)結(jié)果的影響[J].檢驗(yàn)檢疫學(xué)刊,2013,23(2):27-31.
[23]王鳳軍,馮俊麗,張祥林,等.Taqman-MGB實(shí)時(shí)熒光PCR定量檢測(cè)轉(zhuǎn)基因玉米MON863[J].分析實(shí)驗(yàn)室,2012,31(12):5-8.
[24]宋君,雷紹榮,郭靈安,等.實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)轉(zhuǎn)基因玉米NK603品系特異片段的測(cè)量不確定度[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2013,26(5):1769-1773.
[25]袁磊,孫紅煒,李凡,等.以實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因玉米MON 88017[J].作物學(xué)報(bào),2011,37(11):2117-2121.
[26]黃新,張琰,侯立華,等.轉(zhuǎn)基因水稻“科豐6號(hào)”實(shí)時(shí)熒光PCR定性定量檢測(cè)方法研究[J].生物技術(shù)通報(bào),2010(2):90-93.
[27]Nakamuraa K,Akiyamaa H,Kawano N,et al.Evaluation of real-time PCR detection methods for detecting rice products contaminated by rice genetically modified with a CpTI-KDELT-nos transgenic construct[J].Food Chemistry,2013,141(3):2618-2624.
[28]胡金強(qiáng),雷俊婷,詹麗娟,等.食源性微生物的分子生物學(xué)檢測(cè)方法的研究進(jìn)展[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2014,29(3):7-11.
[29]Fang C,Ping S,Dabing Z,et al.Improved quantification accuracy for duplex real-time PCR detection of genetically modified soybean and maize in heat processed foods[J].Journal of Shanghai Normal University(Natural Sciences),2013,42(2):197-205.
[30]Huber IC,Block A,Sebah D,et al.Development and Validation of Duplex,Triplex,and Pentaplex Real-Time PCR Screening Assays for the Detection of Genetically Modified Organisms in Food and Feed[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2013,61(43):10293-10301.
[31]Cottenet G,Blancpain C,Sonnard V,et al.Development and validation of a multiplex real-time PCR method to simultaneously detect47 targets forthe identification of genetically modified organisms[J].Analytical and Bioanalytical Chemistry,2013,405(21):6831-6844.
[32]D?rries HH,Remus I,Gr?newald A,et al.Development of a qualitative,multiplex real-time PCR kit for screening of genetically modified organisms(GMOs)[J].Analytical and Bioanalytical Chemistry,2010,369(6):2043-2054.
[33]Wang FJ,Zhang XL,F(xiàn)eng JL,et al.Establishment of a quadruplex real-time PCR for screening of genetically modified tomatoes[J].European Food Research and Technology,2014,238(4):683-690.
[34]Ballari RV,Martin A,Gowda LR.Detection and identification of genetically modified EE-1 brinjal(Solanummelongena)by single,multiplex and SYBR?real-time PCR[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,2013,93(2):340-347.
[35]莊洪濤,張學(xué)文,張?jiān)銎G.巢式PCR檢測(cè)轉(zhuǎn)基因小麥的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(19):9991-9992.
[36]張明輝,高學(xué)軍,于艷波,等.三重巢式PCR技術(shù)檢測(cè)抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆深加工產(chǎn)品[J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào),2006,14(5):752-756.
[37]Ao JX,Li QZ,Gao XJ,et al.A multiplex nested PCR assay for the simultaneous detection of genetically modified soybean,maize and rice in highly processed products[J].Food Control,2011,22(10):1617-1623.
[38]敖金霞,高學(xué)軍,于艷波,等.轉(zhuǎn)基因大豆、玉米、水稻深加工產(chǎn)品的五重巢式PCR技術(shù)檢測(cè)[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)學(xué)報(bào),2010,15(2):93-99.
[39]Kamle S,Kumar A,Bhatnagar RK.Development of multiplex and construct specific PCR assay for detection of cry2Ab transgene in genetically modified crops and product[J].GM Crops,2011,2(1):74-81.
[40]吳靜,李鐵柱,孫瑤,等.應(yīng)用PCR-DHPLC技術(shù)高通量快速檢測(cè)轉(zhuǎn)基因玉米[J].玉米科學(xué),2012,20(5):40-44.
[41]陶然,郭順堂.應(yīng)用MPCR-DHPLC技術(shù)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因大豆及其食品[J].大豆科學(xué),2012,31(6):976-979.
[42]白月,才華,欒鳳俠,等.多重PCR結(jié)合DHPLC方法檢測(cè)番茄中轉(zhuǎn)基因成分[J].作物雜志,2011(2):28-31.
[43]白月,欒鳳俠,王殉,等.多重PCR結(jié)合變性高效液相色譜技術(shù)轉(zhuǎn)基因小麥檢測(cè)方法的建立[J].麥類作物學(xué)報(bào),2011,31(4):577-581.
[44]白月,欒鳳俠,高宏偉.應(yīng)用多重PCR-DHPLC方法快速檢測(cè)轉(zhuǎn)基因馬鈴薯及EH92-527-1品系鑒定[J].中國馬鈴薯,2011,25(3):129-134.
[45]Guertler P,Paul V,Albrecht C,et al.Sensitive and highly specific quantitative real-time PCR and ELISA for recording a potential transfer of novel DNA and Cry1Ab protein from feed into bovine milk[J].Analytical and Bioanalytical Chemistry,2009,393(6):1629-1638.
[46]Santiago-Felipe S,Tortajada-Genaro LA,Puchades R,et al. Recombinase polymerase and enzyme-linked immunosorbent assay as a DNA amplification-detection strategy for food analysis [J].Analytica Chimica Acta,2014,811:81-87.
[47]吳玉俊,許文釗,吳擁軍,等.轉(zhuǎn)ChIFN-γ基因油菜植株的建立[J].中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào),2013,29(5):490-495.
[48]王碩,董峰,杜欣軍,等.草甘膦抗性基因的重組表達(dá)及ELISA檢測(cè)方法的初步建立[J].食品科技,2010,35(8):39-43.
[49]巴超杰,薛靜,陳緒清,等.利用花青素可視化跟蹤表達(dá)系統(tǒng)快速篩選表達(dá)Cry1Ab/c基因的轉(zhuǎn)基因玉米[J].植物學(xué)報(bào),2013,48(1):59-64.
[50]Vanegas Araujo PN,Blanco Martinez JT,Chaparro-giraldo A.Expresión de la proteína Cry1Ac en tejidos de líneas transgénicas de papa(Solanum tuberosum spp.Andígena)Var. Diacol capiro[J].Acta biológica colombiana,2010,15(2):101-114.
[51]Kyrova V,Ostry V,Laichmannova L,et al.An occurrence of genetically modified foodstuffs on the Czech food market[J].Acta Alimentaria,2010,39(4):387-396.
[52]Ma BL,Subedi K,Evenson L,et al.Evaluation of detection methods for genetically modified traits in genotypes resistant to European corn borer and herbicides[J].Journal of Environmental Science and Health,2005,40(4):633-644.
[53]Galeano P,Debat CM,Ruibal F,et al.Cross-fertilization between genetically modified and non-genetically modified maize crops in Uruguay[J].Environmental Biosafety Research,2010,9(3):147-154.
[54]胡金強(qiáng),雷俊婷,詹麗娟,等.免疫學(xué)技術(shù)在食源性微生物檢測(cè)中的應(yīng)用綜述[J].食品工業(yè),2014,35(7):201-204.
[55]Basak S,Ehtesham NZ,Sesikeran B,et al.Detection and Identification of Transgenic Elements by Fluorescent-PCRBased Capillary Gel Electrophoresis in Genetically Modified Cotton and Soybean[J].Journal of AOAC International,2014,97(1):159-165.
[56]張春嬌,許文濤,程國靈,等.轉(zhuǎn)基因玉米的多重PCR-毛細(xì)管電泳紫外檢測(cè)技術(shù)研究[J].食品工業(yè)科技,2011,32(2):328-333.
[57]周穎,黎源倩,裴曉方.轉(zhuǎn)基因玉米的多重PCR-毛細(xì)管電泳-激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)方法研究[J].高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào),2007,28(8):1458-1463.
[58]Zhou Y,Li Y,Pei X.Determination of genetically modified soybean by multiplex P CR and CGE with LIF detection[J]. Chromatographia,2007,66(9):691-696.
[59]朱鵬宇.利用微滴數(shù)字PCR定量檢測(cè)食品或飼料樣品[J].
農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào),2013,21(12):1472.
[60]Morisset D,Stebih D,Milavec M,et al.Quantitative analysis of food and feed samples with droplet digital PCR[J].Plos One,2013,8(5):59-65.
[61]Perez Urquiza M,Acatzi Silva AI.Copy number ratios determined by two digital polymerase chain reaction systems in genetically modified grains[J].Metrologia,2014,51(1):61-66.
[62]吳姍,吳志毅,張曉峰,等.普通PCR法、熒光定量PCR法及微流控芯片法檢測(cè)大豆產(chǎn)品中外源基因靈敏度的比較[J].中國食品學(xué)報(bào),2009,9(2):176-186.
Advance in PCR-derived technologies for plant-derived genetically modified food
HU Jin-qiang1,2,3,*,LEI Jun-ting1,SUN Xin-cheng1,JING Jian-zhou1,ZHANG Yin-liang1,DONG Cai-wen1,GAO Hui1,GENG Yao1,JIANG Chun-peng1
(1.School of Food and Bioengineering,Zhengzhou University of Light Industry,Zhengzhou 450002,China;2.Henan Collaborative Innovation Center for Food Production and Safety,Zhengzhou 450002,China;3.Henan International Joint Laboratory for Food Safety,Zhengzhou 450002,China)
Safety of genetically modified food especially plant-derived genetically modified food are increasingly becoming attentive focus of the public.Many detection methods have been developed for the detection of discrimination and safe evaluation of plant-derived genetically modified food.PCR-derived technologies are sensitive and specific and so have provided rapid,accurate detection methods for plant-derived genetically modified food.PCR-derived technologies include multiplex PCR,real-time PCR,multiplex real-time PCR,multiplex nested PCR,multiple PCR-DHPLC.In this review,these PCR-derived methods should be summarized in brief.
plant-derived;genetically modified food;PCR
TS207.3
A
1002-0306(2015)22-0379-06
10.13386/j.issn1002-0306.2015.22.070
2015-03-20
胡金強(qiáng)(1979-),男,博士,副教授,研究方向:病原生物學(xué)、免疫學(xué)與食品安全,E-mail:jqhu@hotmail.com。
國家自然科學(xué)基金(31201901);教育部留學(xué)回國人員科研啟動(dòng)基金(第46批,教外司留[2013]693號(hào));河南省教育廳科學(xué)技術(shù)重點(diǎn)研究項(xiàng)目(14A180025);鄭州市科技攻關(guān)項(xiàng)目(20130857);鄭州輕工業(yè)學(xué)院博士基金項(xiàng)目(2011BSJJ033);鄭州輕工業(yè)學(xué)院青年骨干教師資助計(jì)劃項(xiàng)目(2013QNGG02);鄭州輕工業(yè)學(xué)院研究生創(chuàng)新基金(2014031)。