转基因食品的检测技术探究

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转基因食品的检测技术探究

　　摘要：重点介绍了几种先进的转基因食品的检测技术，如单管巢式和半巢式 PCR、微滴数

字PCR 、液相芯片等技术，阐述了这些技术的基本原理、优缺点，并对其进行了展望。

Research progress on detecting technology of genetically modified food

YANG Hong-miao SHEN Meng LIU Yang SHAO Juan-juan

College of Science and Technology, Hebei Agricultural University

　 Abstract：The detection of several advanced detection methods of genetically modified food, such

as single-tube nested and semi-nested PCR, droplet digital PCR and liquid phase chips were

introduced. Basic principles, advantages, disadvantages and prospects of these technologies were

expounded and discussed.

由于转基因食品有着提高营养成分含量、增加食品产量和改进感官质量优势，转基因技术也在

不断地发展，因此转基因食品的研究成为了许多国家大力开展的项目。国际市场上的转基因食

品数量及种类日趋增长。然而人们对于转基因食品的安全性却有着较大的争议，有待进一步的

研究和证明。美国和日本的许多人表示，他们完全能够在管理机构提供足够有关转基因食品安

全健康信息的前提下接受转基因食品。此外，加拿大、澳大利亚、巴西及阿根廷也根据国际农

业生物技术获得与应用协会的规定接受转基因食品，中国对此也持积极态度。而一些国家和组

织则认为转基因食品在致过敏、致毒及致癌等方面仍存在着潜在风险。因此，本文针对转基因

食品的检测介绍了几种最新的方法，目的是能够提供信息依据，进一步推动此类研究的发展。

随着不断发展的转基因食品检测技术和科学家的认真研究，我们相信其安全性很快将会被证

实。

　　 1　转基因食品的概念及存在问题

1.1 转基因技术的基本原理

生物体中遗传信息的表达，是通过体内的遗传物质 DNA 的复制、转录和翻译完成的。转基因

技术的理论基础是通过修饰改造生物体内的 DNA 分子，从而使生物体的遗传性状发生改变；

转基因的操作技术是在基因克隆技术及 DNA 限制性内切酶的基础上进行完善的[1] 。

1.2 转基因食品的概念

转基因食品，即基因修饰食品，是指以转基因生物为直接食品或以其为原料加工生产的食品。

该类食品利用转基因技术，在一些物种中导入其他生物的基因，使它们的遗传物质发生改变，

并在一些方面向人们所需要的目标转变，包括形状、营养品质、消费品质等。狭义上讲，应用

分子生物学技术，将某些生物（包括动物、植物以及微生物）外源性基因转移到其他物种中，

表达出的性状与原物种不同，以该类生物为原料制成的食品就是基因修饰食品。广义上是指产

生的一种新的生物体表现型，除了利用转基因技术外，也可以通过修饰自身基因来获得，效果

可等同于转基因。

1.3 转基因食品存在的问题

关于转基因的安全性问题，可以概括为以下几条：（1）在物质构成和化学成分等方面，转基

因食品是否已经发生改变；（2）长时间食用转基因食品对人体产生的不良影响，是否会涉及

到人类的发育与成长；（3）在生物链中，转基因食品的抗逆性是不是会带来负面效应；（4）

产生基因污染的情况以及是否会进而污染到其他生物基因等[2] 。

　　 2　转基因食品的检测技术

2.1 单管巢式和半巢式 PCR

单管巢式和半巢式 PCR(single tube nested and semi-nested PCR）是以普通PCR、巢式和半巢式

PCR 反应为基础，经过进一步研究发展起来的一种 PCR 技术。该技术通过设置不对称的退火

温度和设计特殊的内外引物，在同一反应管内完成 PCR 的2轮扩增，实现对靶标序列的扩增和

检测，其结果特异性强、灵敏度高[3] 。

姚芹等[4]从转基因精炼一级大豆油中提取DNA，并运用单管巢式 PCR 技术对其进行检测，准

确地检测出了转基因成分，此实验为转基因大豆精炼油的检测提供了新的方法。闫伟等[5]应用

单管巢式和半巢式 PCR 检测方法，实现了对 MON89034 转基因玉米及其产品的精准检测。经

对该方法的研究可知，其在低含量转基因样品的检测中具有很大的优势，相对检测限达到了

0.01% 。

2.2 热不对称交错 PCR

热不对称交错 PCR(thermal asymmetric interlaced PCR,TAIL-PCR）是染色体步移技术的一种。

该技术利用不同的退火温度，通过将简并引物和 3个嵌套的特异性引物分别组合并进行连续的

PCR 循环，选择性地对目标片段进行扩增，所获得的片段在探针标记和测序模板时可以直接使

用。在分子生物学研究中，TAIL-PCR 凭借其突出的特点成为了一种具有实用性的技术。此方

法操作简单，反应灵敏，产物直接测序，快速获得目标片段，具有高度的特异性和敏感性，重

复性也很好，无连接导致的假阳性。但是，整个检测过程需要一系列的连续反应，所以设置的

反应条件应比较精细。

陈笑芸[6]通过热不对称PCR 方法，以抗草甘膦转基因大豆为研究材料，采用多个通用引物平

行扩增，并对其产物进行测序，最终获得了各转基因株系外源基因插入位点的序列信息，为以

后的安全性评价提供了依据。RAO 等[7]对转基因玉米 BVLA430101 的基因组进行 TAIL-

PCR、常规PCR 检测，定义了3?侧翼序列。经验证表明，转基因玉米 BVLA430101 及其衍生

产品的鉴定和量化可采用基于 3?侧翼序列的定性和定量的 PCR 方法。

2.3 环介导温扩增法

环介导温扩增技术（loop-mediated isothermal amplification,LAMP）是通过对目标 DNA 链上的 6

个区域设计 4种具有特异性的引物，在 60～65℃恒温环境中，利用链置换 DNA 聚合酶的作用

进行扩增，效率极高，完成 109～1 010 倍的扩增仅需15～60 min 左右[8]。此技术是核酸扩增

方法的全新升级，操作十分简单，所需要的设备简单且廉价，耗时极短。与 PCR 技术相

比，LAMP 技术在特异性、灵敏度以及检测范围等方面效果相当，甚至更好。

现在，已有许多研究者建立了转基因玉米、转基因甘蔗和转基因水稻等的 LAMP 技术检测体

系，并实现了对样品的成功检测。ZHOU 等[9]运用LAMP 对转基因甘蔗中cry1Ac 基因进行了

检测，其结果最低检出限为 1.0 ng/μL。随着 LAMP 技术的不断改善与成熟，许多研究人员将

其他技术与其进行联合，开发了许多高效的检测方法。CHENG 等[10]把DNA 酶横向流动检测

试纸条技术与 LAMP 相结合，对复合性状转基因大豆DP305423×GTS40-3-2 进行了检测，结果

表明该方法反应灵敏，特异性高。

2.4 微滴数字 PCR 技术

微滴数字 PCR(droplet digital PCR,dd PCR）是先对样品进行微滴化处理，也就是将预混合的含

有核酸分子的反应体系分成成千上万个纳米级的微滴，使其形成油包水结构，以保证每个微滴

中不含有或者含有少量的待检核酸靶分子。每个微滴的 PCR 扩增要在各自的反应体系中进

行，添加的探针会使扩增的产物发出荧光信号，通过对微滴进行逐个检测，把产生信号的微滴

判定为 1，没有的则为 0，从而实现定量的目的。如需对核酸靶分子进行绝对定量分析，根据

阳性微滴个数与比例及泊松分布原理即可实现。

科研人员利用 dd PCR 技术对转基因玉米 MON810 进行了检测，并且检测出了玉米中外源基因

的含量[11]。FU 等[12]用对 MON810 等9种玉米品系进行 dd PCR 定量检测，获得的检出限为

0.1%，这一结果低于欧盟规定的阈值。在低拷贝靶分子、细微模板浓度差异中，实时荧光定量

PCR 的灵敏度和精确度相对较差，而 dd PCR 不再依附Ct 值，也就避免了这一缺陷[13]，所以

dd PCR 的进一步发展将成为定量检测的未来研究以及转基因食品检测的发展方向。

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转基因食品的检测技术探究　　摘要：重点介绍了几种先进的转基因食品的检测技术，如单管巢式和半巢式PCR、微滴数字PCR、液相芯片等技术，阐述了这些技术的基本原理、优缺点，并对其进行了展望。ResearchprogressondetectingtechnologyofgeneticallymodifiedfoodYANGHong-miaoSHENMengLIUYangSHAOJuan-juanCollegeofScienceandTechnology,HebeiAgriculturalUniversity　Abstract：Thedetectionofseveraladvanceddetectio...

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