转基因玉米MON87411实时荧光PCR定性检测方法的建立及其标准化

转基因玉米MON87411是孟山都远东有限公司研发的抗虫耐除草剂玉米转化体,该转化体已获得进口加工原料的农业转基因生物安全证书。以转基因玉米MON87411品系特异性序列为靶标设计引物和探针,经特异性测试、体系优化、灵敏度测试及检出限测试,建立了转基因玉米MON87411的实时荧光PCR定性检测方法。结果表明,该方法能检测出转基因玉米MON87411的转化体成分,检出限(limit of detection,LOD)可达0.05%,具有稳定性好、特异性强、灵敏度高的特点。国内8家转基因生物安全检测机构对本方法进行了特异性测试、检出限测试和再现性测试,循环验证报告显示该方法符合国家标准方法的各项要求,可在检测行业推广应用。研究建立的方法可为我国对转基因玉米MON87411品系的安全监管提供有效的技术支撑。

基因组编辑技术及其安全管理

基因组编辑技术利用核酸酶对生物体内的DNA双链进行断裂,并以非同源末端连接或同源重组的方式对基因组DNA特定位点进行突变、缺失或者基因的插入与替换。锌指核酸酶、转录激活因子样效应物核酸酶、成簇规律间隔短回文重复序列是目前基因组编辑技术应用中的3种关键核酸酶。基因组编辑技术已在植物基因功能、育种等领域广泛应用,特别是基于成簇规律间隔短回文重复序列的基因编辑技术CRISPR-Cas9。具有优良性状的基因组编辑大豆、玉米等产品已逐步从实验室走向田间,基因组编辑作物展现了较传统转基因作物更为优越的应用前景。本文简要概述了主要使用的3种基因组编辑技术及其原理。对这些技术的优缺点进行了分析,并依据物种分类梳理了利用上述3种技术在动物、植物中突变体建立、基因功能研究、分子育种等方面的研究进展。同时,针对基因编辑产物的产业化应用前景,讨论了基因编辑技术及其产品较传统转基因技术产品的优势,分析了基因编辑技术及其产品可能因脱靶效应而引发的生物安全风险,介绍了美国、欧盟等国家对基因编辑技术及其产品安全管理和商业化应用的政策。文章结合中国现行法规对转基因生物的定义及安全评价(实质等同、个案分析)原则,讨论了基因编辑技术及其产品的安全管理,初步提出了基于传统转基因生物安全评价框架的基因编辑产品的安全评价和管理思路。针对基因编辑产品需要按照个案原则进行评价和管理,安全评价重点开展分子特征及食用安全评价;同时需要针对基因编辑技术的特点建立更加有效、特异的检测新方法,实现对基因编辑产品的有效监测,以促进基因组编辑产品的商业化应用。

转基因油菜筛查阳性质粒分子的研制及应用

【目的】转基因油菜是四大转基因作物之一,是中国转基因生物安全监管的重要对象,转基因检测为转基因安全监管提供技术支撑。转基因筛查是转基因检测的第一步,筛查靶标设置不合理会导致漏检部分转基因成分。建立转基因油菜筛查策略,并研制与筛查策略配套的阳性质粒分子,将为中国的转基因油菜安全监管提供强有力的技术支撑。【方法】通过收集数据库中登记的转基因油菜品种的外源基因元件信息,分析转基因油菜品种中常用的调控元件和标记基因,基于最大筛查覆盖率原则,确定转基因油菜的筛查靶标。通过检索数据库或查询专利,收集筛查元件的核苷酸序列。一个筛查元件通常有多个标准方法,查阅各筛查元件的检测标准,分析各标准中普通PCR引物对和实时荧光PCR引物/探针组合在筛查元件核苷酸序列中的位置,根据引物探针的结合位点,确定拟构建到质粒上的各筛查元件的核苷酸序列。人工合成各筛查元件和油菜内标基因的融合序列,克隆到常用质粒pUC18,构建阳性质粒分子。采用各筛查元件的普通PCR和实时荧光PCR方法,评估阳性质粒分子的适用性。【结果】建立了转基因油菜的筛查策略,通过检测CaMV 35S启动子、FMV 35S启动子、Bar、PAT、CP4-EPSPS、NPTⅡ、HPT、NOS终止子和PinⅡ终止子共9个基因元件,可实现已知信息转基因油菜品种的全覆盖。构建出聚合9个筛查元件和2个油菜内标基因HMG I/Y和CruA的转基因油菜筛查质粒分子pYCSC-1905。9个筛查元件和2个油菜内标基因的扩增效率均在90%—110%,证明质粒分子上的不同靶标序列没有相互干扰,影响PCR的扩增效率。质粒分子pYCSC-1905可用作9个筛查元件和2个油菜内标基因的通用阳性对照,适用于国家标准(GB/T和农业农村部公告)、出入境检验检疫行业标准(SN/T)和欧盟标准。【结论】提出的转基因油菜筛查策略涵盖9个基因元件,可实现从商业化到安全评价各阶段转基因油菜的筛查检测,显著降低转基因油菜的筛查漏检率。研制的配套质粒分子pYCSC-1905为转基因油菜筛查和各基因元件标准方法的应用提供了通用标准样品,保证检测机构间检测数据的准确性和可比性。

转基因定量检测结果测量不确定度的自上而下评定方法研究及应用

【目的】定量检测标准体系是实施转基因定量标识的基础,而不确定度评定是定量检测标准体系的重要组成部分。急需建立适合一般实验室采用的标准化转基因定量检测结果不确定度的自上而下评定方法,以便检测实验室自行评定定量检测结果的测量不确定度。【方法】测量方法精密度不确定度评定有2种方法,一种是根据“不确定度函数”的一般概念,利用15个不同浓度的常规样品,建立测量方法精密度引入的不确定度评定公式;另一种是重复测量有证标准物质,根据检测数据的中间精密度,计算方法精密度引入的不确定度。用有证标准物质或实验室配制样品作阳性定量质控品进行偏倚不确定度评定,实验室配制样品标称值的不确定度由实验室根据制备过程采用简易程序自行评定。将测量方法精密度引入的不确定度和测量过程的偏倚不确定度合成,评定试样定量结果的标准不确定度,然后乘以包含因子k,获得扩展不确定度。【结果】以转基因玉米DBN9936定量检测方法为例,分别用模拟的DBN9936常规样品和有证基体标准物质(GBW(E)100901)评定测量方法精密度引入的不确定度,分别为0.76%和0.33%,与常规样品相比,用有证标准物质评定的测量方法精密度不确定度显著偏小。用有证标准物质(GBW(E)100901)评定的偏倚不确定度为0.26%;用实验室配制粉末样品和基因组DNA样品(标称值均为3.0%)评定的偏倚不确定度分别为0.20%和0.19%。采用简易程序评定实验室配制样品标称值引入的不确定度时,部分不确定度分量被忽略,评定的偏倚不确定度偏小。将测量方法精密度不确定度和偏倚不确定度分别合成,用常规样品评定的扩展不确定度为1.26%、1.20%和1.20%;用有证标准物质评定的扩展不确定度为0.84%、0.78%和0.76%。【结论】建立了转基因定量检测结果自上而下的不确定度评定方法,检测实验室要优先选择用常规样品评定测量方法精密度引入的不确定度。在评定偏倚不确定度时,检测实验室原则上要优先选择有证标准物质作阳性定量质控品。

我国农业转基因生物安全管理法规回望和政策动态分析

转基因技术是国家战略,推动转基因产业化应同时注重科学研究、推广应用、安全管理和科学普及。文章介绍了我国转基因生物安全管理相关的法律法规、立法背景和现行转基因生物安全评价与管理体系,并通过对我国重大转基因研发及管理政策的分析,提出了我国转基因安全管理新动态。

新时代中国农业科技发展新路径初探

党的十九大报告首次提出实施乡村振兴战略,这对促进社会协调发展和实现中华民族伟大复兴"中国梦"意义重大。如何发挥科技对实施乡村振兴战略的支撑和引领作用,是必须面对的一个重大课题。本文阐述了新时代中国农业农村发展的新动力和农业生产经营的新特点、新情况,对当前农业科技发展的新路径进行了初步探索。

转基因玉米MON87427/zSSIIb二重微滴数字PCR方法建立及应用

实施转基因产品定量标识制度需要建立准确可靠的定量检测技术和方法。数字PCR(dPCR)不依赖标准物质,实现对DNA分子的绝对定量,已成功用于转基因含量检测和标准物质定值。为建立可靠的dPCR方法,获得准确测量结果,本研究以耐除草剂玉米MON87427为材料,探索建立二重微滴数字PCR(ddPCR)的策略。以构建的聚合MON87427转化体和5个玉米内标基因的重组质粒pUC57-M为质控样品,将5个不同的玉米内标基因分别与MON87427组合,通过优化退火温度,根据阳性微滴与阴性微滴分辨率、中等信号强度雨滴数量及测量值与理论值的一致性等,确定了二重ddPCR组合为MON87427/zSSIIb,最适退火温度为58.4℃。MON87427/zSSIIb二重ddPCR的动力学范围为10~60000拷贝。对盲样进行定量检测,二重ddPCR的定量结果与荧光定量PCR有良好的可比性,表明MON87427/zSSIIb二重ddPCR可取代qPCR方法进行转基因玉米MON87427的定量检测及标准物质定值。

转基因玉米NK603基体标准物质研制

转基因安全管理和标识制度的实施需要标准化的检测方法和转基因检测标准物质,转基因标准物质是获得准确、可靠、可比检测结果的保证。目前,转基因玉米NK603已在我国批准进口用作加工原料,其安全监管亟须制备标准物质。本研究将筛选后的转基因玉米NK603杂合种子和对应的非转基因受体种子,按转基因质量分数为60.0 mg g^(–1)、100.0 mg g^(–1)、1000 mg g^(–1)(理论值)的比例配置了3个梯度浓度水平的转基因基体标准物质。利用二重微滴数字聚合酶链式反应(droplet digital polymerase chain reaction,ddPCR)对研制的标准物质进行均匀性与稳定性检测。结果表明:研制的标准物质均匀性良好,可在60℃下运输14 d,稳定性不低于6个月。同时,由8家实验室采用二重ddPCR方法联合测定标准物质NK603转化体与内标基因的拷贝数比值,其标准值及不确定度为:(2.75±0.26)%、(4.68±0.39)%、(51.8±3.7)%。本批标物使用时最小取样量100 mg。可用于转基因食品和饲料中转基因成分NK603的定性和定量检测以及转基因玉米特异性检测方法的评价和实验室质量控制等领域。

转基因玉米NK603转化体/zSSIIb内标基因二重微滴数字PCR方法的建立及应用

【目的】批准进口的转基因玉米NK603是中国转基因生物安全监管的主要对象。转基因安全监管需要标准物质和标准检测方法,建立转基因玉米NK603的数字PCR(dPCR)方法将为转基因玉米NK603的定量检测和标准物质研制提供精准测量技术。【方法】采用人工合成技术构建标准质粒分子pUC57-NK603;将NK603转化体与不同的玉米内标基因引物/探针一一组合,遴选与NK603转化体特异性PCR具有相同扩增能力的玉米内标基因PCR方法;设置二重微滴数字PCR(ddPCR)的退火温度梯度和引物/探针浓度梯度,优化二重ddPCR的反应体系和反应条件;用梯度稀释的标准质粒溶液作模板,考察二重ddPCR的检测极限、定量极限和动力学范围;将转基因玉米NK603种子粉末和非转基因玉米种子粉末混合,配制质量分数分别为100%、10%和6%的盲样,考察二重ddPCR的定量准确性。【结果】用标准质粒分子pUC57-NK603作为二重ddPCR的质控对照,通过考察二重ddPCR反应热图的微滴信号强度、阳性微滴与阴性微滴分辨率、雨滴数量、NK603转化体与内标基因拷贝数比值测量值与预期值的一致性,确定将NK603转化体特异性PCR方法与内标基因zSSIIb PCR方法组合,建立NK603/zSSIIb二重ddPCR方法。二重ddPCR反应体系中NK603转化体和zSSIIb内标基因的引物/探针浓度相同,均为400 nmol·L^(-1)/200 nmol·L^(-1),在60℃退火延伸。NK603/zSSIIb二重ddPCR的检测极限是2 copies DNA模板,定量极限是48 copies DNA模板,动力学范围是10—60000 copies DNA。应用NK603/zSSIIb二重ddPCR方法可准确定量玉米盲样中的NK603转化体含量,定值结果变异系数小于25%;dPCR定量结果与荧光定量PCR(qPCR)定量结果无显著差异,且具有更高的精确性。【结论】内标基因的选择会影响dPCR定量结果的准确性,在建立dPCR方法的过程中,要用具有准确量值的样品作为质控对照,评估内标准基因的适用性。以人工合成的标准质粒分子pUC57-NK603为质控对照,建立了NK603/zSSIIb二重ddPCR方法。应用建立的二重ddPCR定值方法进行标准物质的研制和定值,已成功研制出转基因玉米NK603有证标准物质。

转基因检测标准物质研制关键环节质量控制研究

在转基因产品检测方法开发、身份鉴定和产品成分定性、定量检测过程中,标准物质是不可缺少的物质基础。本研究对标标准物质申报要求,着重对比了基体标准物质、基因组DNA标准物质、质粒标准物质三种类型转基因检测标准物质的研制过程,提出关键环节的质量控制要求,为促进转基因检测标准物质研制过程标准化、提升研制报告编制质量、提高申报通过率提供技术支撑。

转基因产品检测标准物质量值一致性研究进展

转基因产品检测标准物质是转基因生物安全管理的物质基础,是检测结果可比性、有效性和溯源性的保障。当前国际上转基因产品检测标准物质研发机构主要有欧盟联合研究中心、美国油脂化学家学会等。我国近年也研发了一系列转基因成分检测标准物质。对各机构研发的标准物质种类、数量、量值表述方式以及量值转换进行汇总、统计、分析,挖掘异同点,并在国内外交流合作、新型标准物质研发以及标准物质应用方面提出合理化建议,以期为我国转基因产品检测标准物质研发和应用提供支撑。

油菜转化体鉴定阳性质粒分子pYCID-1905的研制及应用

转基因油菜是我国转基因生物安全监管的重要对象,为了解决检测机构常常面临的标准物质(样品)缺乏困境,统计我国批准进口和正在申请安全证书的11个转基因油菜品种,分析分子特征和相应的检测标准方法,确定每个转基因油菜品种的检测靶标序列。将11个转基因油菜品种的检测靶标序列通过基因合成的方法融合构建到pUC18载体上,研制出阳性质粒分子pYCID-1905,为转基因油菜的转化体鉴定检测提供了通用的阳性对照分子。结果发现,该质粒分子可同时用作国家标准(GB/T)、农业农村部公告、进出口检验检疫标准(SN/Y)和欧盟标准中普通PCR方法和实时荧光PCR方法的阳性对照,可以解决转基因油菜检测中缺乏标准样品的难题。

基因编辑产品检测技术研究进展

当前国内外生物技术产业革命加速推进,以基因编辑为代表的转基因新技术发展迅猛,新基因、新性状、新产品不断涌现。围绕基因编辑产品的检测方法将成为转基因生物安全监管的重要一环和有效支撑。因此,基于测序技术、酶切技术、PCR技术和其他检测技术4个方面,总结了目前应用于基因编辑产品检测的一些技术方法,并对每种方法的优缺点进行了分析,以期为今后基因编辑产品的检测提供思路,做好转基因监管技术储备。

转基因玉米双抗12-5转化体特异性PCR方法验证结果分析

抗虫和耐除草剂玉米双抗12-5是我国自主研发的转基因品种,该品种于2020年1月21日获得农业转基因生物安全证书,具有广阔的应用前景。转化体特异性PCR方法是进行转基因生物安全监管的最有效的技术手段之一,可以对转基因产品进行身份鉴定。本研究组织8家实验室对研发单位提供的的双抗12-5转化体特异性定性、定量PCR方法进行了验证,验证结果显示定性与定量PCR检测方法均具有稳定性好、特异性强和灵敏度高的特点,定量PCR方法能精确地定量检测质量分数为5%和0.5%的双抗12-5样品,并且具有良好的重复性和再现性,符合相关标准的要求。本研究有助于后续标准方法的建立和完善,为我国转基因生物安全监管提供技术支撑和决策依据。

转基因抗虫作物鉴定质粒标准分子的构建与应用

苏云金芽胞杆菌基因是转基因抗虫作物中通用的外源功能基因,在绝大多数抗虫转基因作物中均有存在,然而Bt基因检测标准样品的缺乏却限制了我国转Bt基因抗虫作物检测工作的发展。为了弥补传统基体标准样品的缺失,首先将Cry1Ab、Cry1Ac、Cry3A 3种常用Bt外源基因克隆到pUC57质粒上,通过测序、酶切和qPCR等技术对质粒的序列和扩增功能进行了验证,然后对扩增效率和实际应用情况加以测试,评价其转基因检测的适用性,构建了质粒标准分子。结果显示,制备的质粒标准分子测序结果与靶标序列完全符合,酶切结果、qPCR扩增结果和扩增效率等均符合预期,在Cry1Ab、Cry1Ac、Cry3A基因特异性检测中的应用符合阳性对照要求,表明制备的阳性质粒标准分子能够作为转Cry1Ab、Cry1Ac、Cry3A基因qPCR基因特异性检测的阳性标准样品。

转基因玉米T25数字PCR方法的建立与验证

转基因安全管理和标识制度的实施需要标准化的检测方法和转基因检测标准物质,标准物质是获得准确、可靠、可比检测结果的保证。转基因玉米T25为我国批准进口用作加工原料的转基因植物。为加强对T25的监管,以T25基体标准物质为研究对象,建立数字PCR方法,并选择8家实验室,采用数字PCR联合定值测定。结果表明,T25/Adh1二重数字PCR系统具有良好的扩增特异性。初始模板量在100~10 000拷贝·μL^-1之间可获得稳定、可靠的检测结果。通过多实验室协同定值说明T25/Adh1二重数字PCR方法准确、可靠。T25基体标准物质的量值为1.001 2,相对不确定度为0.001 6。研究表明建立的T25/Adh1二重数字PCR方法可以用于转基因玉米T25的定量检测,为转基因成分定量检测提供了物质基础和技术保证。

转基因耐除草剂玉米MON87419品系特异性定性PCR检测方法的建立

转基因耐除草剂玉米MON87419是由孟山都远东有限公司研发的玉米转化体,能够耐受麦草畏和草铵膦2种除草剂,已向我国申请进口用作加工原料的转基因生物安全证书。本文旨在建立转基因耐除草剂玉米MON87419转化体的特异性定性检测方法,以MON87419转化体特异性序列为靶标,设计一系列特异性引物,进行引物筛选、特异性测试、反应条件优化、灵敏度测试、检出限测试和再现性测试等试验。结果表明,本特异性检测方法的主要技术参数全部符合相关转基因分子检测标准的要求,特异性片段大小为216 bp,品系特异性高,灵敏度低至0.05%,检出限达到0.1%,具有良好的再现性和重复性。本方法的建立可为该转基因品系及其衍生产品的检测和安全监管提供有效技术支撑。

耐除草剂转基因大豆SHZD32-1数字PCR绝对定量方法的建立

基于DNA单分子绝对定量的数字PCR技术,建立了该转化体的微滴式数字PCR(ddPCR)双重(转化体特异性基因和大豆内标准基因)定量方法,内容主要包括:优化双重ddPCR引物探针浓度和退火温度,考察特异性,确定线性动力学范围以及检出限(3 copies/μL)和定量限(15 copies/μL)等关键参数。转基因大豆SHZD32-1已获得生产应用安全证书“农基安正字(2019)”第293号,其ddPCR定量检测方法作为一种绝对定量的计量方法,简便高效、精准度高,将为标准物质定值、定量检测及规范生物安全领域数字PCR方法建立等提供技术支撑。

转基因玉米MON87419实时荧光定量PCR检测方法的建立

转基因玉米MON87419是耐受麦草畏和草铵膦两种除草剂的玉米新品系。为了建立转基因玉米MON87419实时荧光定量检测方法,本研究根据转基因玉米MON87419的3′端旁侧序列信息设计引物和Taqman探针,经引物筛选、PCR体系优化、特异性检测、标准曲线建立、正确度及精密度检测和定量限测试等试验,表明该方法能特异、定量检测出转基因玉米MON87419转化体成分,可以对0.1%以上的MON87419转基因成分进行准确定量。本研究结果可为该转基因玉米品系的安全监管提供有效技术支撑。

转基因产品成分检测技术研究进展

近年来随着转基因作物的大规模商业化种植以及转基因研发技术的不断发展,抗病、抗虫、耐除草剂、抗逆境和高产优质等转基因产品越来越多,应用也越来越广泛。转基因产品给人们带来便利和经济利益的同时,也带来了安全性问题的争议。为加强对转基因产品的管理,发展转基因产品成分检测技术尤为重要。目前,转基因产品的检测技术主要分为两类:一是基于外源核酸的检测技术,主要包括定性PCR技术、定量PCR技术、等温扩增技术和基因芯片技术等;二是基于外源蛋白的检测技术,主要包括酶联免疫吸附技术、Western blot检测技术和试纸条技术等。每种检测技术都有其优缺点和适用范围,在实际检测过程中,应根据检测的需要并结合转基因产品的类型和特点,选择最有效的检测技术或组合来满足检测的目的。就两类方法中主要检测技术的原理、优缺点和研究进展进行了简要概述,并就转基因检测技术的发展方向进行了总结和展望,旨在促进我国转基因检测技术更好地适应当前转基因领域的发展。