李鑫星 周 婧 許文濤 焦偉華 劉恒一 張領(lǐng)先

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院， 北京 100083； 2．中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院, 北京 100083；3.山東財(cái)經(jīng)大學(xué)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)研究中心， 濟(jì)南 250014)

復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品檢測(cè)與溯源技術(shù)研究進(jìn)展

李鑫星1周 婧1許文濤2焦偉華3劉恒一1張領(lǐng)先1

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院， 北京 100083； 2．中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院, 北京 100083；3.山東財(cái)經(jīng)大學(xué)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)研究中心， 濟(jì)南 250014)

隨著農(nóng)業(yè)育種水平的進(jìn)步與發(fā)展，現(xiàn)有的單一性狀轉(zhuǎn)基因作物已經(jīng)不能滿足農(nóng)業(yè)的需求，聚合多種優(yōu)良性狀的復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物已成為轉(zhuǎn)基因作物發(fā)展的趨勢(shì)。在總結(jié)和整理國(guó)內(nèi)外研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，闡述了復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物的檢測(cè)方法。基于蛋白質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)，包括免疫試紙檢測(cè)技術(shù)和ELISA檢測(cè)技術(shù)。基于核酸的檢測(cè)技術(shù)，包括PCR檢測(cè)技術(shù)、基因芯片技術(shù)、等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)和第二代測(cè)序技術(shù)。除此之外，還闡述了轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品的溯源技術(shù)。綜述結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因檢測(cè)技術(shù)逐漸向高通量、高準(zhǔn)確度和高靈敏度方向發(fā)展，同時(shí)一些新的檢測(cè)技術(shù)也開(kāi)始出現(xiàn)并發(fā)展；構(gòu)建溯源系統(tǒng)需要將計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合；為了綜合多種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，溯源系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)勢(shì)必需要將多種信息技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用。

復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物； 安全評(píng)價(jià)； 檢測(cè)； 溯源

引言

復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物是利用基因工程技術(shù)或雜交育種技術(shù)將兩個(gè)或者兩個(gè)以上的外源基因整合到同一植物的基因組中，使植物能夠表達(dá)出來(lái)，并在后代可穩(wěn)定遺傳的新特性[1-2]。隨著基因工程技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，可以利用的外源基因種類逐漸增多，因而轉(zhuǎn)基因作物的類型也變得越來(lái)越豐富。

復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物相對(duì)單一性狀轉(zhuǎn)基因作物來(lái)說(shuō)，具有某些特殊優(yōu)勢(shì)。它能夠?qū)⒍鄠€(gè)具有優(yōu)良性狀的基因聚集在同一作物中，使其滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展的多方面需求[3-5]，它將傳統(tǒng)育種模式與現(xiàn)代先進(jìn)的生物技術(shù)相結(jié)合，形成一種新的育種方式。但是復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物也存在一些潛在風(fēng)險(xiǎn)。復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物牽涉到多個(gè)轉(zhuǎn)基因，不同轉(zhuǎn)基因之間可能發(fā)生非關(guān)聯(lián)、關(guān)聯(lián)、代謝等相互作用，還可能引發(fā)協(xié)同效應(yīng)[6-8]，產(chǎn)生不同于單一性狀轉(zhuǎn)基因植物的食用安全問(wèn)題，引起中毒、過(guò)敏等危害以及一些非預(yù)期效應(yīng)[9-11]。所以，與單一性狀轉(zhuǎn)基因植物的安全性評(píng)價(jià)相比，復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該更加嚴(yán)格，并且應(yīng)將檢測(cè)的重點(diǎn)放在對(duì)復(fù)合轉(zhuǎn)基因相互作用的檢測(cè)上[12-14]。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)基因作物的追溯，需要建立一個(gè)溯源系統(tǒng)。溯源系統(tǒng)能夠記錄產(chǎn)品供應(yīng)過(guò)程中的相關(guān)信息，在出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，能夠快速有效地查詢到問(wèn)題的來(lái)源，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的有效監(jiān)督和查詢。必要時(shí)可召回產(chǎn)品，并對(duì)其生產(chǎn)者實(shí)施相應(yīng)的懲罰措施，這樣有助于提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平[15]。本文綜述國(guó)內(nèi)外對(duì)于轉(zhuǎn)基因作物的態(tài)度與相關(guān)政策規(guī)定，以及轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測(cè)與溯源技術(shù)的相關(guān)研究，然后進(jìn)行總結(jié)并展望其未來(lái)發(fā)展方向。

1 復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品概述

1.1 復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀

自從單一性狀轉(zhuǎn)基因作物出現(xiàn)以來(lái)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)已逐漸成熟。在2010—2015年期間，全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積呈現(xiàn)逐年上漲的趨勢(shì)，我國(guó)轉(zhuǎn)基因作物種植面積相對(duì)穩(wěn)定，始終保持全球第六轉(zhuǎn)基因作物種植大國(guó)的地位(表1)[16-21]。現(xiàn)今，為滿足農(nóng)業(yè)多元化需求，復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物已成為新的發(fā)展趨勢(shì)。復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物在近幾年發(fā)展較為迅猛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2009年，美國(guó)、加拿大、澳大利亞、墨西哥、南非等11個(gè)國(guó)家種植的復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物總面積已超過(guò)2.87×107hm2。據(jù)ISAAA[22]統(tǒng)計(jì)，2013年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積達(dá)1.73×108hm2，較2012年增長(zhǎng)3%，其中復(fù)合型轉(zhuǎn)基因作物種植面積占全部轉(zhuǎn)基因作物種植面積27%，約有4.7×107hm2。2014年，復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物種植面積持續(xù)增加，全球種植面積已達(dá)5 140萬(wàn)hm2，增長(zhǎng)約9%，占轉(zhuǎn)基因作物種植面積總比重達(dá)28%。2015年,全球復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物的種植面積是5 850萬(wàn)hm2,相比2014年增長(zhǎng)了14%,約占全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的1/3[23]。2010年已經(jīng)培育了具有8種新型編碼基因的轉(zhuǎn)基因玉米作物，呈現(xiàn)為3種性狀的復(fù)合。由此可見(jiàn)，轉(zhuǎn)基因作物種植國(guó)家中，復(fù)合型轉(zhuǎn)基因作物的種植量逐年增加，復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物的復(fù)合類型更加多樣化。

表1 2010年到2015年中國(guó)與全球轉(zhuǎn)基因作物的種植情況Tab.1 Planting conditions of genetically modified crops in China and globe from 2010 to 2015

1.2 復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品安全性評(píng)價(jià)

與單性狀轉(zhuǎn)基因作物相比，復(fù)合性狀的轉(zhuǎn)基因作物優(yōu)勢(shì)明顯，它能將傳統(tǒng)的育種方式和現(xiàn)代的基因育種方式相結(jié)合，既能滿足多元化的育種需求，又能利用現(xiàn)有的轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)行育種，以提高資源利用效率，實(shí)現(xiàn)育種創(chuàng)新。然而，因?yàn)閺?fù)合性狀的轉(zhuǎn)基因作物涉及到的基因序列不止一組，不同基因序列的作用類型不同，這些基因序列單獨(dú)使用可能沒(méi)有影響，但是多組基因序列復(fù)合到一起使用就可能會(huì)產(chǎn)生一些不良反應(yīng)。

因受到相關(guān)技術(shù)發(fā)展水平、經(jīng)濟(jì)效益、公眾普及程度等方面的影響，世界各國(guó)對(duì)復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物的態(tài)度也有所不同。按照監(jiān)管的嚴(yán)厲程度可以分為寬松型、適中型和嚴(yán)格型[24]，其代表性國(guó)家和地區(qū)分別如下：

(1)寬松型有美國(guó)、加拿大、澳大利亞、新西蘭等。其監(jiān)管特點(diǎn)是依賴于單性狀轉(zhuǎn)基因作物的安全評(píng)價(jià)結(jié)果。通常情況下，如果每一單性狀基因的親本都已經(jīng)通過(guò)審批并且成功進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)用，并且有證據(jù)顯示各基因親本之間沒(méi)有相互影響，那么相應(yīng)的復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物則無(wú)需提交完整的安全評(píng)價(jià)材料就可通過(guò)審批。若存在單性狀基因表達(dá)互相影響的情況，則按照“個(gè)案處理”原則補(bǔ)充安全評(píng)價(jià)材料。其內(nèi)容主要為涉及目的蛋白的表達(dá)情況及對(duì)非靶生物的影響。

(2)適中型有日本、韓國(guó)、阿根廷、菲律賓等。適中型國(guó)家以日本為例進(jìn)行分析。相對(duì)于寬松型國(guó)家，其主要區(qū)別在于不僅依靠單一性狀轉(zhuǎn)基因親本進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，還需要提交相應(yīng)的蛋白表達(dá)對(duì)宿主代謝影響的相關(guān)資料。日本將轉(zhuǎn)基因作物的性狀分為3級(jí)，第一級(jí)表示插入的基因序列不會(huì)對(duì)宿主的代謝途徑做出改變，第二級(jí)表示插入的基因序列會(huì)對(duì)宿主代謝途徑產(chǎn)生促進(jìn)或抑制作用，第三級(jí)表示插入的基因序列的表達(dá)會(huì)為宿主帶來(lái)一個(gè)新的代謝途徑[24]。若復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物僅含有第一級(jí)的單獨(dú)親本，則可以豁免審批，只需提供能夠證明相關(guān)基因不會(huì)相互作用的文件即可。而若是含有二、三級(jí)單性狀基因親本，則需進(jìn)行嚴(yán)格的“個(gè)案分析”。在適中的安全評(píng)價(jià)體系中，評(píng)價(jià)材料不一定必須來(lái)自于本國(guó)，世界其他各地的安全評(píng)價(jià)亦可被接受認(rèn)可。

(3)嚴(yán)格型的代表為歐盟。歐盟對(duì)復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物的安全評(píng)價(jià)十分嚴(yán)格，將其視為一個(gè)新的性狀的轉(zhuǎn)基因作物個(gè)體，依據(jù)重新評(píng)價(jià)的原則進(jìn)行審批。其基本程序是將復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物分為A與B兩類。A類是由已經(jīng)得到授權(quán)的或者正在進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的轉(zhuǎn)基因作物雜交得到的新品種，B類則是由未獲得授權(quán)的轉(zhuǎn)基因作物作為親本雜交得到的品種。A類的安全性評(píng)價(jià)基于其親本的安全評(píng)價(jià)材料，其考慮的重點(diǎn)在于插入的外源基因是否完整，基因的表達(dá)是否穩(wěn)定，轉(zhuǎn)入的多性狀間是否有潛在的相互作用這3方面。B類的安全評(píng)價(jià)將復(fù)合性狀作為一個(gè)新性狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。歐盟對(duì)復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物的安全評(píng)價(jià)流程分為4個(gè)層面，即分子特征評(píng)價(jià)、對(duì)比分析、環(huán)境安全評(píng)價(jià)、毒性過(guò)敏性與營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)。分子特征評(píng)價(jià)主要檢測(cè)插入外源基因的完整性，表達(dá)的穩(wěn)定性。對(duì)比分析則是按照實(shí)質(zhì)同等效應(yīng)原則，將作物與參照作物進(jìn)行比較，得出其非期望效應(yīng)。對(duì)于分子特征層次的評(píng)價(jià)，其結(jié)果若顯示有異，則必須進(jìn)行環(huán)境安全影響評(píng)價(jià)、毒性過(guò)敏性評(píng)價(jià)及營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)[25]。

通過(guò)分析不同國(guó)家對(duì)于轉(zhuǎn)基因作物及其產(chǎn)品的態(tài)度以及政策，可以發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因作物尤其是復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物由于其潛在的安全隱患不能確定，導(dǎo)致一些國(guó)家比較謹(jǐn)慎，對(duì)它的要求比較嚴(yán)格，而有些國(guó)家比較開(kāi)放，政策相對(duì)寬松(表2)[26]。本團(tuán)隊(duì)對(duì)復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物安全性評(píng)價(jià)進(jìn)行過(guò)相關(guān)研究，柳曉丹等[27]分析對(duì)比了各國(guó)制定的復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物監(jiān)管制度，綜述了復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物安全性評(píng)價(jià)研究進(jìn)展。

表2 世界主要國(guó)家對(duì)待轉(zhuǎn)基因作物技術(shù)的政策比較Tab.2 Comparison of policies on genetically modified crops in major countries of the world

2 復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)

對(duì)于轉(zhuǎn)基因作物及其產(chǎn)品的檢測(cè)技術(shù)，目前還沒(méi)有專門用于復(fù)合品系的，現(xiàn)階段的技術(shù)都是用于單一品系的，主要包括兩類：一類是基于蛋白質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)，包括免疫試紙檢測(cè)技術(shù)和ELISA檢測(cè)技術(shù)；另一類是基于核酸的檢測(cè)技術(shù)，包括PCR檢測(cè)技術(shù)、基因芯片技術(shù)、等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)和第二代測(cè)序技術(shù)。

2.1 基于蛋白質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)

通?？梢酝ㄟ^(guò)檢測(cè)外源基因表達(dá)的蛋白質(zhì)來(lái)定性或者定量地檢測(cè)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。建立這些檢測(cè)方法通常需要將外源結(jié)構(gòu)基因表達(dá)的蛋白產(chǎn)物制備特異性抗體，然后利用抗體與目的蛋白(抗原)特異性結(jié)合，通過(guò)偶聯(lián)抗體與抗原抗體復(fù)合物作用產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)[28]。

2.1.1 免疫試紙檢測(cè)技術(shù)

免疫試紙條(Lateral flow strip)檢測(cè)技術(shù)的依據(jù)是抗原與抗體的特異性結(jié)合原理，以硝化纖維代替聚苯乙烯反應(yīng)板為固相載體，將固定有抗體的試紙條或固相帶浸入到蛋白提取液中，如果樣品中含有外源目的蛋白，試紙條上抗體可與目的蛋白發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生顏色變化[29]。FAGAN等[30]在評(píng)估田間試驗(yàn)中使用免疫試紙條法實(shí)現(xiàn)了對(duì)抗除草劑轉(zhuǎn)基因大豆的檢測(cè)。

免疫試紙條檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度快，一般5～10 min就能夠得到檢測(cè)結(jié)果。它的缺陷是一種免疫試紙條只能檢測(cè)一種目的蛋白質(zhì)，無(wú)法識(shí)別出具體的轉(zhuǎn)基因品系，且檢測(cè)靈敏度較低，為0.15%[29,31]。

2.1.2 ELISA檢測(cè)技術(shù)

酶聯(lián)免疫吸附檢測(cè)檢測(cè)技術(shù)(Enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)的原理是將抗原或者抗體與某種固相載體表面相結(jié)合，把受檢標(biāo)本(測(cè)定其中的抗體或抗原)和酶標(biāo)抗原或抗體與固相載體表面的抗原或抗體反應(yīng)，加入底物后發(fā)生顯色反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)后顏色的深淺進(jìn)行定性或定量分析[32]。WANG等[33]基于抗PAT蛋白單克隆抗體和兔多克隆抗體建立了雙抗夾心酶聯(lián)免疫分析方法(Sandwich ELISA)，并使用該方法測(cè)定了5個(gè)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉和2個(gè)非轉(zhuǎn)基因棉花品種葉片中PAT蛋白的含量。劉光明等[34]將純化的Bt1殺蟲晶體蛋白質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)蛋白和免疫抗原，通過(guò)抗體-抗原-酶標(biāo)抗體反應(yīng)，建立了間接酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法(ELISA)，這種方法能夠快速對(duì)轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米中Bt1表達(dá)蛋白進(jìn)行檢測(cè)。

ELISA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、特異性強(qiáng)、靈敏度高和費(fèi)用低，因此它已成為食品檢測(cè)中應(yīng)用最廣泛的檢測(cè)技術(shù)之一[35-36]。但是ELISA技術(shù)也有其缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在對(duì)蛋白表達(dá)情況有較高要求，具體如下：某些應(yīng)用在農(nóng)產(chǎn)品上的化學(xué)物質(zhì)基團(tuán)對(duì)測(cè)定有一定的干擾；并非所有的植物組織都能表達(dá)導(dǎo)入的基因片段；蛋白質(zhì)遇到某些特殊環(huán)境會(huì)發(fā)生性狀改變，甚至降解，因此經(jīng)過(guò)加工的產(chǎn)品不適合用此方法檢驗(yàn)；如果導(dǎo)入的DNA未能穩(wěn)定表達(dá)，則不能應(yīng)用該技術(shù)[37]。

2.2 基于核酸的檢測(cè)技術(shù)

基于核酸的檢測(cè)技術(shù)包括PCR 檢測(cè)技術(shù)、基因芯片技術(shù)、等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)、第二代測(cè)序技術(shù)。

2.2.1 PCR檢測(cè)技術(shù)

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase chain reaction，PCR)是一種體外酶促合成，擴(kuò)增特定DNA片段的方法[38],是一種快速靈敏的核酸檢測(cè)技術(shù)，在轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測(cè)上已得到廣泛應(yīng)用。本文分析了多重PCR檢測(cè)法、定量PCR檢測(cè)法、數(shù)字PCR檢測(cè)法的特點(diǎn)及其應(yīng)用。

多重PCR是在普通PCR的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的，通過(guò)在一個(gè)PCR反應(yīng)體系中加入多對(duì)特異性引物，以多個(gè)DNA模板或同一模板的不同區(qū)域擴(kuò)增多個(gè)目的片段。RASHMI等[39]使用定性與定量PCR技術(shù)對(duì)9種已批準(zhǔn)的印度轉(zhuǎn)基因棉花進(jìn)行檢測(cè)，其中多重定性PCR檢測(cè)法的LOD達(dá)到0.1%。陳貞[40]以大豆、玉米、油菜和棉花4種轉(zhuǎn)基因作物為檢測(cè)對(duì)象，以多重PCR引物設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，建立多重PCR檢測(cè)體系。

定量PCR檢測(cè)可用來(lái)檢測(cè)樣品中GMO的百分比。目前定量PCR檢測(cè)技術(shù)主要包括競(jìng)爭(zhēng)性定量PCR(QC-PCR)和實(shí)時(shí)熒光定量PCR(Real-time PCR)。HOLCK等[41]以DAS59122、LY038、MON88017、MIR604和3272 5種轉(zhuǎn)基因玉米作為試驗(yàn)對(duì)象，研制了一種簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確的毛細(xì)管電泳多重QC-PCR技術(shù)，該技術(shù)簡(jiǎn)易且敏感度高。REONA等[42]開(kāi)發(fā)了一種新型的實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)，能夠定量地檢測(cè)轉(zhuǎn)基因玉米3272的品系特異性。仇有文等[43]采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)檢測(cè)耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆A5547-127，并對(duì)其精確度和準(zhǔn)確度指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)估。

數(shù)字PCR(dPCR)是近年來(lái)被引起重視并迅速發(fā)展起來(lái)的一種突破性的核酸定量分析技術(shù)。該技術(shù)先將核酸模板進(jìn)行稀釋，分配到大量獨(dú)立的反應(yīng)單元中，使每個(gè)反應(yīng)單元中只有單個(gè)模板分子，然后進(jìn)行PCR擴(kuò)增反應(yīng)，擴(kuò)增結(jié)束后對(duì)每個(gè)反應(yīng)室的熒光信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，定量DNA拷貝數(shù)[44-46]。任怡菲等[47]基于轉(zhuǎn)基因水稻LL62品系外源插入片段和水稻基因組DNA的3＇端旁側(cè)序列設(shè)計(jì)了數(shù)字PCR檢測(cè)體系，建立了精準(zhǔn)定量檢測(cè)方法。

普通PCR技術(shù)通常有一些缺點(diǎn)，它容易受很多因素的影響，致使檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確，會(huì)出現(xiàn)假陽(yáng)性與假陰性結(jié)果等。針對(duì)這些缺陷，許多學(xué)者對(duì)普通PCR進(jìn)行了改進(jìn)，形成了一些新的PCR技術(shù)。例如，多重PCR具有節(jié)省時(shí)間、降低成本和提高效率等優(yōu)點(diǎn)[48-49]；QC-PCR方法簡(jiǎn)易且敏感度高；熒光定量PCR具有特異性好、靈敏度高、線性關(guān)系好、線性范圍寬、操作簡(jiǎn)單安全、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)[50-51]；數(shù)字PCR準(zhǔn)確度高，重現(xiàn)性好，可以實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定量分析[52-53]。

本團(tuán)隊(duì)在PCR檢測(cè)技術(shù)方面研究較多。XU等[54]提出一個(gè)高效可溯源的PCR策略，該方法采用隨機(jī)破碎的片段，將5＇端作為基因組步移的起始端，克服了基于PCR技術(shù)的染色體步移技術(shù)重現(xiàn)性差、效率低和非特異性缺陷。SHANG等[55]運(yùn)用兩種自編譯軟件，并依據(jù)PCR檢測(cè)技術(shù)分析了5種典型生物體中常見(jiàn)的13種限制性內(nèi)切酶，并獲得了酶切割點(diǎn)。ZHU等[56-57]和FU等[58]以GA21為試驗(yàn)對(duì)象，利用數(shù)字PCR檢測(cè)法對(duì)其動(dòng)態(tài)范圍、定量極限、敏感性和特異性進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明，定量極限為0.5%，敏感性為0.1%；使用數(shù)字PCR檢測(cè)技術(shù)對(duì)7種轉(zhuǎn)基因過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明定量極限、檢測(cè)極限與特異性這種組合方式被證明是最好的；以CaMV35s啟動(dòng)子和NOS終止子作為分析模板，利用數(shù)字PCR技術(shù)分析MON810、MON863、TC1507、MIR604、MIR162、GA21、T25、NK603和Bt176 9種轉(zhuǎn)基因過(guò)程來(lái)確定使用方法的特異性，結(jié)果表明，該方法的定量極限是0.1%。

2.2.2 基因芯片檢測(cè)技術(shù)

基因芯片最初是由核酸的分子雜交衍生而來(lái)的，即應(yīng)用已知序列的核酸探針對(duì)未知順序的核酸序列進(jìn)行雜交檢測(cè)[59]。黃迎春等[60]制備了轉(zhuǎn)基因作物檢測(cè)型基因芯片，并利用該芯片對(duì)4種轉(zhuǎn)基因水稻、木瓜、大豆、玉米進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，該芯片能對(duì)轉(zhuǎn)基因作物做出快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)。NISHIZAWA等[61]以轉(zhuǎn)基因油菜的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為前提，為了簡(jiǎn)化其檢測(cè)方法，使用基因芯片技術(shù)對(duì)擬南芥ATH1基因序列進(jìn)行了檢測(cè)。BAI等[62]利用基因芯片技術(shù)檢測(cè)出6種轉(zhuǎn)基因玉米品系(Bt11、Bt176、GA21、MON810、NK603、T25)。

目前，基因芯片檢測(cè)技術(shù)并未得到廣泛應(yīng)用，受限制的主要因素為：檢測(cè)裝置成本昂貴；需要對(duì)收集到的信息進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、分析；需要較高的處理能力。

2.2.3 等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)

等溫?cái)U(kuò)增(Isothermal amplification)是擴(kuò)增反應(yīng)保持反應(yīng)溫度不變的廣義PCR技術(shù)。等溫?cái)U(kuò)增最大的特點(diǎn)在于不需要溫度變化，簡(jiǎn)易加熱裝置即可滿足要求。目前主要的等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)包括環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增(Loop mediated isothermal amplification，LAMP)、鏈置換擴(kuò)增(Strand displacement amplification，SDA)、解旋酶依賴性等溫?cái)U(kuò)增(Helicase-dependent amplification，HDA)等。

環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)通過(guò)識(shí)別靶序列上6個(gè)特異區(qū)域的引物和一種具有鏈置換的DNA聚合酶，在恒溫條件下能特異、高敏、快速地?cái)U(kuò)增靶序列[63]。SHEN等[64]運(yùn)用快速環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增法來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因棉花和大米中的cry1A基因，使用5株含有或者沒(méi)有cry1A基因的Bt菌株，通過(guò)15個(gè)試驗(yàn)來(lái)分析LAMP和PCR 2種技術(shù)的區(qū)別。本團(tuán)隊(duì)在環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)方面取得了一定的研究進(jìn)展，HUANG等[65]運(yùn)用定量環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)檢測(cè)了轉(zhuǎn)基因玉米MON863。

SDA是一種基于酶促反應(yīng)的DNA體外等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)。其基本系統(tǒng)包括一種限制性核酸內(nèi)切酶、一種具有鏈置換活性的DNA聚合酶、兩對(duì)引物、dNTP以及鈣、鎂離子和緩沖系統(tǒng)。其基本過(guò)程包括準(zhǔn)備單鏈DNA模板、生成兩端帶酶切位點(diǎn)的目的DNA片段、SDA循環(huán)3個(gè)階段[66]。

HDA法的原理是：先用解旋酶解開(kāi)雙鏈DNA；再依靠單鏈DNA結(jié)合蛋白(SSB)與模板單鏈結(jié)合，使模板單鏈處于單鏈狀態(tài)，完整性不被破壞；最后引物與模板雜交，在DNA聚合酶催化下擴(kuò)增，新生的dsDNA產(chǎn)物作為底物進(jìn)入下一輪擴(kuò)增[67]。ZAHRADNIK等[68]通過(guò)研究表明HDA試驗(yàn)?zāi)軌驕?zhǔn)確地檢測(cè)出低至0.5%的轉(zhuǎn)基因玉米中l(wèi)inesMON810，NK603和Bt11的含量。章晶晶等[69]以CaMV35S、NOS與CP4-EPSPS 3種外源基因和內(nèi)源基因Lectin(大豆凝集素基因)為目的片段，設(shè)計(jì)了4對(duì)特異引物，建立反應(yīng)體系，通過(guò)HDA方法對(duì)內(nèi)源基因和3種外源基因的檢測(cè)特異性和靈敏度進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行同源性分析。

通過(guò)比較，可以發(fā)現(xiàn)這3種等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)各具特點(diǎn)。與普通PCR相比，LAMP具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、反應(yīng)時(shí)間短、設(shè)備簡(jiǎn)單及產(chǎn)物檢測(cè)方便等優(yōu)點(diǎn)[70-71]。其缺點(diǎn)是：由于LAMP擴(kuò)增是鏈置換合成，靶序列長(zhǎng)度最好在300 bp以內(nèi)，長(zhǎng)度大于500 bp的序列擴(kuò)增則較困難，即不能進(jìn)行長(zhǎng)鏈DNA的擴(kuò)增。LAMP由于其靈敏度極高，因此容易因受到污染而產(chǎn)生假陽(yáng)性結(jié)果；在產(chǎn)物的回收鑒定、克隆、單鏈分離方面不如傳統(tǒng)的PCR技術(shù)。SDA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)增效率高，反應(yīng)時(shí)間短，目標(biāo)基因能15 min內(nèi)擴(kuò)增109～1 010倍[72]。SDA存在的缺陷是：SDA產(chǎn)物不唯一，由于在SDA循環(huán)中總要產(chǎn)生一些不同的單、雙鏈產(chǎn)物，這使得用電泳法檢測(cè)SDA擴(kuò)增產(chǎn)物時(shí)必然要出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象。SDA產(chǎn)物的兩端必然帶有所用核酸內(nèi)切酶的識(shí)別序列或其殘端，因而SDA產(chǎn)物不可能直接用于克隆。只用電泳法檢測(cè)，尚不夠如意[66]。HDA的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間短，同時(shí)該技術(shù)采用BstDNA聚合酶，該酶耐高溫、反應(yīng)進(jìn)行性高、極好的條帶均一性及準(zhǔn)確性高，與其他恒溫基因擴(kuò)增技術(shù)相比，HDA是一種真正做到在恒溫下進(jìn)行反應(yīng)的擴(kuò)增技術(shù)[73]。HDA的缺點(diǎn)是目前對(duì)于該技術(shù)的研究較少，且發(fā)展不夠成熟，還沒(méi)有在基因擴(kuò)增等方面的應(yīng)用。

2.2.4 第二代測(cè)序技術(shù)

第二代測(cè)序技術(shù)(Next-generation sequencing，NGS)，又叫高通量測(cè)序技術(shù)，其應(yīng)用原理是邊合成邊測(cè)序[74]。第二代測(cè)序技術(shù)通過(guò)基因組破碎、末端補(bǔ)平、接頭連接、擴(kuò)增測(cè)序等步驟獲得片段兩側(cè)的序列信息，從而獲得序列的重測(cè)序結(jié)果。FRITSCH等[75]比較了第二代測(cè)序技術(shù)與競(jìng)爭(zhēng)性熒光PCR，結(jié)果發(fā)現(xiàn)第二代測(cè)序技術(shù)比競(jìng)爭(zhēng)性熒光PCR更加快捷。WAHLER等[76]利用第二代測(cè)序技術(shù)分析了歐盟已批準(zhǔn)上市的轉(zhuǎn)基因水稻外源基因插入位點(diǎn)，并且使用重測(cè)序拼接的新基因組分析了外源基因的全部信息。

第二代測(cè)序技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)快速，效率高，能夠降低成本[77-78]。它不僅可以檢測(cè)常規(guī)分子，還可以分析多倍體基因組，能夠解決多倍體基因組序列信息不全及工作量大的難題，該技術(shù)將來(lái)可用于多倍體基因組轉(zhuǎn)基因插入位點(diǎn)的檢測(cè)[79]。其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大，過(guò)程繁瑣，故沒(méi)有被廣泛應(yīng)用。

2.3 其他檢測(cè)技術(shù)

納米技術(shù)與生物學(xué)、免疫學(xué)等技術(shù)結(jié)合應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因食品快速檢測(cè)是近年來(lái)的研究趨勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究以磁分離技術(shù)在生物分子的快速分離、富集以及快速檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究為主[80]。磁性分離技術(shù)(MS)是指利用磁性納米材料的超順磁性，通過(guò)對(duì)納米顆粒的表面修飾，使功能化磁性納米粒子的表面配體與受體之間的特異相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)靶向生物目標(biāo)的快速分離[81]，是一種基于固相載體的綜合分離生物分子的新型分離技術(shù)。磁性納米微粒是指含有磁性金屬或金屬氧化物的超細(xì)粉末且具有磁響應(yīng)性的納米級(jí)粒子，具有獨(dú)特的超順磁性能[82]。

目前，納米技術(shù)只限于檢測(cè)小片段的DNA或RNA分子，對(duì)于深加工轉(zhuǎn)基因食品中存在的小片段有很好的檢測(cè)效果。對(duì)于普通轉(zhuǎn)基因食品中的作物成分，則需要更長(zhǎng)的可檢測(cè)的模板長(zhǎng)度，這仍需要進(jìn)行進(jìn)一步研究。雖然這些技術(shù)還處于研究初期，沒(méi)有廣泛用于轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)，但這些新技術(shù)能夠克服現(xiàn)有熒光試劑在特異性、準(zhǔn)確性及高背景值等方面的不足，因此，應(yīng)用新材料輔助的定量方法具有更好的應(yīng)用前景[83]。

3 復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品溯源技術(shù)

溯源系統(tǒng)(Traceability system)是在產(chǎn)品供應(yīng)整個(gè)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品的各種相關(guān)信息進(jìn)行記錄存儲(chǔ)的質(zhì)量保障系統(tǒng)[84]，其目的是在產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，能夠快速有效地查詢到產(chǎn)生問(wèn)題的原料或加工環(huán)節(jié)，必要時(shí)進(jìn)行產(chǎn)品召回，實(shí)施有針對(duì)性的懲罰措施，由此來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量水平[85]。農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)是追蹤農(nóng)產(chǎn)品(包括食品、飼料等)進(jìn)入市場(chǎng)各個(gè)階段(從生產(chǎn)到流通的全過(guò)程)的系統(tǒng)，有助于質(zhì)量控制和保障食品安全[86-87]。我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品溯源體系正處于起步階段，現(xiàn)有的許多溯源系統(tǒng)存在不少問(wèn)題，主要有：溯源過(guò)程中責(zé)任主體過(guò)于龐大以至于溯源精度不夠細(xì)致；溯源廣度較窄，只涉及從生產(chǎn)環(huán)節(jié)到消費(fèi)環(huán)節(jié)中的一個(gè)或幾個(gè)環(huán)節(jié)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全過(guò)程溯源；一般在溯源系統(tǒng)中使用條碼技術(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)不同的追溯主體，但條碼存在易污染、耐久性差、讀取時(shí)間長(zhǎng)、距離短等一系列問(wèn)題[88]。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of things)將相關(guān)物品通過(guò)信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了智能化識(shí)別和管理[89-90]。物聯(lián)網(wǎng)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層3部分構(gòu)成[91]。感知層實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)全面感知的核心能力，實(shí)現(xiàn)物理世界信息的釆集、自動(dòng)識(shí)別和智能控制；網(wǎng)絡(luò)層也稱網(wǎng)絡(luò)傳輸層，主要負(fù)責(zé)傳輸和處理由感知層獲取的信息；應(yīng)用層也稱應(yīng)用處理層，主要功能包括對(duì)業(yè)務(wù)的分析整合、共享、智能處理和管理等，同時(shí)與行業(yè)需求相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用[92]。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)可用來(lái)監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、空氣溫濕度、畜禽的環(huán)境狀況以及大面積的地表檢測(cè)，自動(dòng)收集溫度、濕度、風(fēng)力、大氣、降雨量等數(shù)據(jù)，為研究人員進(jìn)行科學(xué)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[93-94]。

近年來(lái)，射頻識(shí)別技術(shù)(Radio frequency identification，RFID)作為一種操作簡(jiǎn)單、便捷實(shí)用的應(yīng)用技術(shù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于交通管理、物流運(yùn)輸、醫(yī)藥及食品生產(chǎn)等行業(yè)，它在食品溯源系統(tǒng)中的應(yīng)用已成為食品安全的重要保障[95-96]。一個(gè)RFID一般由閱讀器和能夠附著于標(biāo)識(shí)對(duì)象上的RFID標(biāo)簽(電子標(biāo)簽)組成，其原理是利用電磁耦合，通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)把存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽中的信息發(fā)送到閱讀器中[97-98]。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已在價(jià)值較高的畜禽產(chǎn)品如雞蛋、生豬、水產(chǎn)品、水果等上開(kāi)展了基于RFID技術(shù)的應(yīng)用研究，而目前我國(guó)的蔬菜供應(yīng)鏈主要是由眾多分散的彼此獨(dú)立的中小企業(yè)組成，現(xiàn)有集中溯源系統(tǒng)還難以滿足統(tǒng)一溯源的需求[99-100]。

無(wú)線射頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：操作過(guò)程不受環(huán)境因素干擾、不需人工查找，可錄入容量大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的數(shù)據(jù)。目前看來(lái)，雖然RFID技術(shù)應(yīng)用于食品安全追溯領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)突出，但仍存在一些問(wèn)題，如制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題、成本過(guò)高問(wèn)題，數(shù)據(jù)傳輸分析問(wèn)題等[101-102]。

3.2 轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建

據(jù)資料顯示，目前已有許多國(guó)家和國(guó)際組織在籌劃建設(shè)轉(zhuǎn)基因生物與食品數(shù)據(jù)庫(kù)，目前數(shù)量已達(dá)到數(shù)十個(gè)。其中內(nèi)容比較完整的有美國(guó)食品藥品管理局(FDA)獲得商品化生產(chǎn)許可的GMO數(shù)據(jù)庫(kù)、加拿大的農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)網(wǎng)轉(zhuǎn)基因作物數(shù)據(jù)庫(kù)、國(guó)際組織如經(jīng)濟(jì)合作發(fā)展組織(OECD)的轉(zhuǎn)基因植物田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)與生物技術(shù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)。SCOTT等[103]構(gòu)建了轉(zhuǎn)基因植物監(jiān)測(cè)(TPM)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)能夠有效地記錄、監(jiān)控和分析在植物組織培養(yǎng)和轉(zhuǎn)換試驗(yàn)中產(chǎn)生的大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)。TPM數(shù)據(jù)庫(kù)以Access數(shù)據(jù)庫(kù)引擎為基礎(chǔ)，能夠讓其他用戶使用。

基于RFID、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建可溯源系統(tǒng)的研究逐漸增多，但是這些研究大多數(shù)針對(duì)食品安全檢測(cè)，而對(duì)轉(zhuǎn)基因作物溯源系統(tǒng)的研究并不多，關(guān)于復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物的可溯源系統(tǒng)的研究則幾乎沒(méi)有。究其原因，可能是構(gòu)建一個(gè)復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因可溯源系統(tǒng)比較復(fù)雜，而現(xiàn)在的技術(shù)還不夠成熟。

3.3 溯源系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及本團(tuán)隊(duì)研究基礎(chǔ)

隨著轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)的不斷發(fā)展，它已經(jīng)逐漸滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，尤其在農(nóng)業(yè)育種方面，做出了巨大的貢獻(xiàn)。到目前為止，全球已經(jīng)研制了200多種復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物，這些作物可能存在一些不安全因素，為了防止人們食用這些轉(zhuǎn)基因作物及其產(chǎn)品時(shí)受到危害，有必要建立一個(gè)溯源系統(tǒng)，以便找出問(wèn)題出現(xiàn)的環(huán)節(jié)，從而為這些產(chǎn)品的質(zhì)量把關(guān)。

對(duì)于溯源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，可以通過(guò)不同的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。雍凌[104]使用Microsoft SQL Server 2000系統(tǒng)，基于JDK 1.5環(huán)境的JAVA語(yǔ)言和hibernate+spring+struts開(kāi)發(fā)框架，建立起一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件系統(tǒng)，再將現(xiàn)有的轉(zhuǎn)基因作物相關(guān)信息填充到數(shù)據(jù)庫(kù)中，開(kāi)發(fā)了溯源和直報(bào)軟件。該數(shù)據(jù)庫(kù)目前已收集到世界上關(guān)于已上市和已獲批準(zhǔn)證書的多種轉(zhuǎn)基因作物比較全面的信息。轉(zhuǎn)基因作物信息數(shù)據(jù)庫(kù)與溯源和直報(bào)軟件可以通過(guò)注冊(cè)用戶、提交信息來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息進(jìn)行更新。姜志剛[105]以浙江省舟山口岸轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品為研究對(duì)象，建立了基于WebGIS的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)地溯源、轉(zhuǎn)基因作物基因風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、專題圖的制作與數(shù)據(jù)庫(kù)查詢四項(xiàng)功能。

本團(tuán)隊(duì)在食品溯源系統(tǒng)的構(gòu)建方面取得了一些研究進(jìn)展。張領(lǐng)先等[106-109]采用B/S(瀏覽器/服務(wù)器)模式結(jié)構(gòu)體系，基于RFID技術(shù)構(gòu)建了肉牛養(yǎng)殖可追溯系統(tǒng)；提出了建設(shè)基于3G技術(shù)的蔬菜可追溯系統(tǒng)；設(shè)計(jì)了基于Web的可追溯系統(tǒng)，并利用RFID、二維碼、asp.net、組件開(kāi)發(fā)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了可追溯；建立了基于Web 的蔬菜質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)。李鑫星等[110]以轉(zhuǎn)基因玉米為例，構(gòu)建出完善的轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品全程溯源模型，并設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品全程溯源系統(tǒng)。

4 研究趨勢(shì)與展望

隨著轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)基因分析檢測(cè)技術(shù)也在不斷地進(jìn)步。一些新興的檢測(cè)技術(shù)不斷出現(xiàn)并發(fā)展，檢測(cè)的準(zhǔn)確度和靈敏性也不斷地提高。同時(shí)，轉(zhuǎn)基因溯源技術(shù)也在不斷地發(fā)展，在溯源系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面的研究越來(lái)越多，使用的開(kāi)發(fā)技術(shù)也多種多樣。

(1)目前，單一品系轉(zhuǎn)基因作物檢測(cè)技術(shù)逐漸向高通量、高準(zhǔn)確度和高靈敏度方向發(fā)展。而對(duì)于復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物的檢測(cè)方法主要有單粒多重法和多元統(tǒng)計(jì)定量PCR。其中，單粒多重法目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)混合樣品中各組分的絕對(duì)定量；而多元統(tǒng)計(jì)定量法雖可以對(duì)混合樣品中的復(fù)合性狀組分進(jìn)行絕對(duì)定量，但是樣品基質(zhì)的復(fù)雜性決定了該方法會(huì)存在一定的組間偏差，另外本試驗(yàn)的工作量會(huì)隨復(fù)合性狀品系復(fù)雜程度的提高而升高。因此，與傳統(tǒng)單一性狀轉(zhuǎn)基因作物檢測(cè)技術(shù)相比，復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物的檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)在還不夠成熟，還沒(méi)有一套完整的檢測(cè)技術(shù)體系。無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物的快速田間檢測(cè)，另外，對(duì)復(fù)雜混合樣品中復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物的定量分析還缺少系統(tǒng)深入的研究。與此同時(shí)，一些新型的檢測(cè)方法正在發(fā)展，如基因芯片技術(shù)、納米技術(shù)、生物傳感器技術(shù)等。雖然現(xiàn)階段還不夠成熟，但隨著研究的不斷深入，在未來(lái)也可能成為檢測(cè)復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物的重要方法。

(2)溯源系統(tǒng)已經(jīng)不再只是基于單純的計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)，更多是與信息技術(shù)相結(jié)合。目前，基于物聯(lián)網(wǎng)和RFID技術(shù)的溯源系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的研究逐漸增多，同時(shí)，還有一些基于二維碼技術(shù)、Android系統(tǒng)、WebGIS等開(kāi)發(fā)的溯源系統(tǒng)也開(kāi)始出現(xiàn)，但是這些研究相對(duì)較少。由于RFID技術(shù)在追溯領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出，所以在未來(lái)一段時(shí)間RFID技術(shù)會(huì)成為溯源系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一種主要技術(shù)，但由于它也有一些固有缺陷，因此可以與其他技術(shù)相結(jié)合使用，做到取長(zhǎng)補(bǔ)短。

(3)現(xiàn)在溯源系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)越來(lái)越傾向于將幾種信息技術(shù)融合在一起使用，這樣能夠更好地發(fā)揮這些技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，避開(kāi)它們的缺點(diǎn)，這些技術(shù)趨勢(shì)也同樣適用于轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品。例如：將RFID與二維碼結(jié)合使用，既能夠保留RFID自身的優(yōu)點(diǎn)，又能夠避免RFID成本高的缺陷，效果會(huì)比只使用其中一種更好；對(duì)于涉及地理位置的溯源系統(tǒng)，可以把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與GIS相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間地理信息的查詢；為了方便用戶的使用，可以將溯源系統(tǒng)做成手機(jī)APP，目前基于Android系統(tǒng)的溯源系統(tǒng)APP已有研究人員做過(guò)相關(guān)研究和開(kāi)發(fā)。隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的日新月異和轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品種類的日益増多，這些技術(shù)將來(lái)在轉(zhuǎn)基因作物及其產(chǎn)品溯源系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越多。

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Research Progress on Detection and Traceability Technology of Stacked Transgenic Plants and Their Products

LI Xinxing1ZHOU Jing1XU Wentao2JIAO Weihua3LIU Hengyi1ZHANG Lingxian1
(1.CollegeofInformationandElectricalEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China2.CollegeofFoodScienceandNutritionalEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China3.CenterforAgriculturalandRuralEconomy，ShandongUniversityofFinanceandEconomics，Ji’nan250014，China)

As the development of breeding technology, the transgenic crops of single-character were not able to meet the demands of modern agriculture, and the stacked transgenic plants that combine different characters have gradually raised the public’s attention. Based on the literature review, some detection methods of stacked transgenic plants were introduced. The first detection technology was based on the protein, including lateral flow strip detection technique and ELISA detection technology; the second one was based on nucleic acid detection technology, including PCR detection technology, gene-chip technology, isothermal amplification technology and next-generation sequencing technology. In addition, the traceability technology of genetically modified crops and their products was also introduced. The results indicated that the transgenic detection technology was gradually developing to high throughput, high accuracy and high sensitivity and some new detection technologies had appeared and developed; the integration of computer technology and information technology would contribute to the traceability system building; the developing trend of the traceability technology would inevitably need to combine a variety of information technologies in order to integrate the advantages of them.

stacked transgenic plants； safety evaluation; detection; traceability

2016-09-13

2016-10-26

轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(xiàng)(2014ZX0801202B)

李鑫星(1983—)，男，副教授，主要從事農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)研究，E-mail: lxxcau@cau.edu.cn

張領(lǐng)先(1970—)，男，副教授，博士，主要從事農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)研究，E-mail: zlx131@163.com

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.05.014

X826； Q788

A

1000-1298(2017)05-0117-11