数字PCR技术及其在检测领域的应用
发布时间：2022-01-03 08:41
随着分子生物学技术的不断发展和需求的多样化,用于核酸检测的各种PCR衍生技术应运而生。数字PCR是一种单分子水平的大规模分区扩增定量核酸检测技术。该技术以微腔室/微孔或微滴作为PCR反应器,无需校准物和绘制标准曲线即可实现对样品初始浓度的绝对定量,具有高灵敏度、高特异性和高精确度的特点。本文详细介绍了数字PCR的技术发展史、作用原理以及仪器平台类型,系统阐述了数字PCR在转基因检测、疾病诊断、环境及食品监管等方面的应用概况,并对该技术的应用前景进行了展望,以期对未来数字PCR的开发利用提供参考。
【文章来源】：遗传. 2020,42(04)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
数字PCR的作用原理
生物技术的迅猛发展促进了转基因作物的诞生。在转基因植物研究中，为确保转基因植物的稳定整合和遗传，通常会选择单拷贝的纯合转基因植株作为进一步研究的对象，而且纯合子个体的检测和随后的选择是促进转基因植物从实验室转移到大田的关键。此外，在转基因作物进入市场前，各个国家、组织和地区都制定了明确的政策和法规进行监管，转基因作物中插入的外源基因拷贝数是生物安全评价中一项重要内容[23]。因此，在进行转基因植株检测时会根据需求不同测定其拷贝数与合子性。先前的研究一般采用Southern blot[24,25]、qPCR[26～28]和NGS[29]等方法进行检测。但以上检测方法均存在一定程度的缺陷。Southern blot可确定被检转基因植株的拷贝数，也可根据杂交信号亮度差异区分杂合与纯合植株，但模板需求量大而且对DNA质量要求较高，耗时繁琐而且若采用同位素标记探针还会有辐射影响[30]。采用qPCR对于转基因植株的合子性进行检测，不同的实验室获得结果存在争议：或主张该方法无法区分纯合子与杂合子；或可通过精确的扩增条件进行有效区分杂合子[26]。若以qPCR检测转基因植株的拷贝数，对于基因组较大的转基因植株则无法区分一个或两个拷贝，需达到2倍以上的差异[31]。dPCR在转基因植株拷贝数及其杂合子鉴定方面具有模板用量少、节省时间及劳动量和结果更为精准的优势。在玉米(Zea mays L.)中，采用qPCR和ddPCR两种方法均可成功检测出转基因玉米杂合子，但ddPCR因其可直接绝对定量而更为便捷[32]。目前已建立了适用于水稻(Oryza.sativa L.)、柑橘(Citrus sinensis L.)、马铃薯(Solanum tuberosum L.)、玉米(Zea mays L.)、番茄(Solanum lycopersicum L.)和小麦(Triticum aestivum L.)6种转基因作物外源基因拷贝数的ddPCR检测体系[33]。3.1.2 dPCR对转基因产品成分的检测
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物基因组编辑检测方法[J]. 刘春霞,耿立召,许建平. 遗传. 2018(12)
[2]数字PCR技术在转基因成分检测中的应用[J]. 付海滨,闫超杰,李姝,刘晓超,张敏. 辽宁农业科学. 2017(01)
[3]利用QuantStudioTM 3D数字PCR分析转基因玉米MON863含量[J]. 胡佳莹,姜羽,杨立桃. 农业生物技术学报. 2016(08)
[4]数字PCR技术原理及应用[J]. 李春勇. 生物技术世界. 2014(11)
[5]基因枪转化获得的转基因水稻中外源基因整合与表达规律研究[J]. 华志华,朱雪峰,林鸿生,高振宇,钱前,颜美仙,黄大年. 遗传学报. 2001(11)
本文编号：3565960
【文章来源】：遗传. 2020,42(04)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
数字PCR的作用原理
生物技术的迅猛发展促进了转基因作物的诞生。在转基因植物研究中，为确保转基因植物的稳定整合和遗传，通常会选择单拷贝的纯合转基因植株作为进一步研究的对象，而且纯合子个体的检测和随后的选择是促进转基因植物从实验室转移到大田的关键。此外，在转基因作物进入市场前，各个国家、组织和地区都制定了明确的政策和法规进行监管，转基因作物中插入的外源基因拷贝数是生物安全评价中一项重要内容[23]。因此，在进行转基因植株检测时会根据需求不同测定其拷贝数与合子性。先前的研究一般采用Southern blot[24,25]、qPCR[26～28]和NGS[29]等方法进行检测。但以上检测方法均存在一定程度的缺陷。Southern blot可确定被检转基因植株的拷贝数，也可根据杂交信号亮度差异区分杂合与纯合植株，但模板需求量大而且对DNA质量要求较高，耗时繁琐而且若采用同位素标记探针还会有辐射影响[30]。采用qPCR对于转基因植株的合子性进行检测，不同的实验室获得结果存在争议：或主张该方法无法区分纯合子与杂合子；或可通过精确的扩增条件进行有效区分杂合子[26]。若以qPCR检测转基因植株的拷贝数，对于基因组较大的转基因植株则无法区分一个或两个拷贝，需达到2倍以上的差异[31]。dPCR在转基因植株拷贝数及其杂合子鉴定方面具有模板用量少、节省时间及劳动量和结果更为精准的优势。在玉米(Zea mays L.)中，采用qPCR和ddPCR两种方法均可成功检测出转基因玉米杂合子，但ddPCR因其可直接绝对定量而更为便捷[32]。目前已建立了适用于水稻(Oryza.sativa L.)、柑橘(Citrus sinensis L.)、马铃薯(Solanum tuberosum L.)、玉米(Zea mays L.)、番茄(Solanum lycopersicum L.)和小麦(Triticum aestivum L.)6种转基因作物外源基因拷贝数的ddPCR检测体系[33]。3.1.2 dPCR对转基因产品成分的检测
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物基因组编辑检测方法[J]. 刘春霞,耿立召,许建平. 遗传. 2018(12)
[2]数字PCR技术在转基因成分检测中的应用[J]. 付海滨,闫超杰,李姝,刘晓超,张敏. 辽宁农业科学. 2017(01)
[3]利用QuantStudioTM 3D数字PCR分析转基因玉米MON863含量[J]. 胡佳莹,姜羽,杨立桃. 农业生物技术学报. 2016(08)
[4]数字PCR技术原理及应用[J]. 李春勇. 生物技术世界. 2014(11)
[5]基因枪转化获得的转基因水稻中外源基因整合与表达规律研究[J]. 华志华,朱雪峰,林鸿生,高振宇,钱前,颜美仙,黄大年. 遗传学报. 2001(11)
本文编号：3565960
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3565960.html
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