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转基因作物快速检测技术进展与展望

时间:2022-04-08 08:18:40 浏览次数:

摘要:转基因检测作为转基因生物安全评价、监管和标识管理的重要支撑,可有效防范未经安全评价和品种审定的转基因作物非法扩散,保障我国农业转基因生物产业健康发展。随着现代生物技术的发展,转基因检测技术也在朝着快速、简便、高通量、自动化等方向发展,转基因快速检测技术越来越得到广泛运用并在监管过程中发挥了重要作用。本文简要介绍了转基因作物快速检测技术的发展现状,并讨论了几种快速检测技术存在的问题,最后总结归纳了转基因作物检测存在的新问题,为我国转基因作物的安全监管提供参考。

关键词:转基因作物;快速检测技术;监管;研究进展;展望

中图分类号: Q785文献标志码: A

文章编号:1002-1302(2019)21-0071-04

收稿日期:2018-07-24

基金项目:转基因生物新品种培育科技重大专项(编号:2016ZX08011-003)。

作者简介:梁晋刚(1987—),男,山西阳泉人,博士,农艺师,主要从事转基因生物安全评价与检测研究。E-mail:382408162@qq.com。

通信作者:张秀杰,副研究员,主要从事转基因生物安全评价与检测研究。E-mail:zhxj7410@sina.com。

许多转基因生物被研发公司给予不同的商品名称,以便在市场上进行商业化运作。然而其遗传性状和商品名不一定完全相同,即具有不同商品名称的转基因生物可能具有相同的遗传性状,以相同商品名称出售的转基因生物可能包含不同的遗传性状。因此,明确产品含有何种转基因成分的唯一方法就是通过转基因生物检测。

自1996年转基因作物商业化以来,转基因技术研究范围不断扩大,全球转基因作物种植面积持续增加。2017年,全球转基因作物种植面积达到1.898亿hm2,转基因作物在带来巨大经济效益和生态效益的同时,其潜在风险也一直饱受争议,因此建立快速且准确地转基因检测体系十分重要[1]。

国际上批准商业化种植的转基因作物经过了最为严格的安全评价与检测,也建立了有史以来最为严格的监管体系[2]。我国同样十分重视农业转基因生物安全管理工作,每年都会组织开展农业转基因生物安全监管工作,一些相关的检测手段也正在不断地完善中。从2002年起,农业部发布了一系列农业转基因生物安全标准,截至2017年12月,現行有效的标准共176项,其中,产品成分检测类的标准有100项[3]。作为法规实施的重要技术保障,农业转基因标准在安全评价、安全监管、检测监测和产品标识等方面发挥了重要作用。转基因作物管理的完善,需要快速而简便的检测方法。

一方面转基因作物种植面积逐年上升,品系(事件)越来越多、元件构成越来越复杂,另一方面转基因作物对人和环境的安全性问题也备受争议,同时转基因作物非法种植、流通及低水平混杂现象时有发生。因此许多国家都制定了相应的定性定量检测和标识制度。我国严格按照法律法规开展转基因安全评价和安全管理,只有通过安全评价后,方可获得生产应用安全证书。然而目前监管实践中却依然缺乏对转基因成分进行高通量、快速高效、操作简单、低成本的检测技术与配套产品。

1转基因作物检测技术研究进展

1.1商业化转基因作物的主要外源元件

目前国内外转基因生物研发迅猛,各种新型的转化体层出不穷,给转基因检测工作带来极大挑战。现国内外商业化转基因作物主要有玉米、大豆、棉花、水稻、油菜,这5类主要转基因作物的外源插入基因序列按启动子、终止子、目的基因、标记基因进行分类统计分析,主要检测元件包括:

转基因玉米检测CaMV 35S启动子、FMV 35S启动子、bar、pat、Cp4-epsps、m-epsps、Cry1Ab、nptII、CaMV 35S终止子、NOS终止子等;

转基因大豆检测CaMV 35S启动子、FMV 35S启动子、pat、Cry1Ac、Cp4-epsps、NOS终止子、E9终止子等;

转基因棉花检测CaMV 35S启动子、FMV 35S启动子、pat、Cry1Ab/Ac、Cp4-epsps、API、CpTI、nptII、NOS终止子、E9终止子等;

转基因水稻检测CaMV 35S启动子、bar、Cry1Ab/Ac、nptII、hpt、NOS终止子等;

转基因油菜检测CaMV35S启动子、FMV35S启动子、NOS启动子、bar、pat、Cp4-epsps、NOS终止子、E9终止子等。

各类检测元件可在转基因检测相关数据库中查询,数据库主要有GMDD(GMO Detection Method Database)、EU Database of Reference Methods for GMO Analysis、GMO Compass。

1.2转基因作物的检测方法概述

根据检测转基因作物中的目标物,转基因作物的成分检测主要从3个方面入手:(1)针对基因核酸的检测,在检测的特异性上,又分为筛选检测、基因特异性检测、构建特异性检测、转化体特异性检测等类型,利用的方法主要为定性PCR和实时荧光定量PCR 2种;(2)针对蛋白质的检测,主要包括蛋白质印迹法、酶联免疫吸附法、免疫层析法;(3)基于代谢物的检测,主要包括高效液相色谱法和双向电泳法[4-8]。

目前,检测中最常用的仍是定性PCR和实时荧光PCR方法[7]。与此同时,虽然许多国家已经实施了严格的转基因标识管理规定,但经常有未经授权和不受控制的转基因作物被释放的报道,因此迫切需要一种即时、敏感、简单、低成本、易于操作的方法来进行现场检测转基因作物[9]。

转基因快速检测技术在政府监管、企业内控等方面发挥的作用越来越重要。农业农村部曾在印发的农业转基因生物安全监管工作方案中建议,充分利用试纸条等快速检测方法,降低成本,扩大监测范围[10]。

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