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基于DNAzyme信号放大的转基因大豆DBN9004快速检测方法OA

A Rapid Detection Method for Genetically Modified Soybean Dbn9004 Based on Dnazyme Signal Amplification

中文摘要英文摘要

[目的]转基因作物的田间快速筛查是生物安全监管的重要环节.针对当前转基因检测方法存在的设备依赖性强、操作复杂等技术瓶颈,以转基因大豆DBN9004为研究对象,开发基于重组酶聚合酶扩增(RPA)与劈裂型DNAzyme(MNAzyme)联用的闭管式快速检测技术,以实现转基因成分的快速、高灵敏、高特异性检测,为产业化安全监管提供可靠的技术支持.[方法]以转基因大豆DBN9004及其受体Jack为试验材料.首先通过生物信息学方法筛选转化体特异性序列作为检测靶标,构建重组质粒9004P作为标准检测模板.采用非对称RPA反应体系,通过调控正向和反向引物浓度比例,在高效扩增目标序列的同时,大量生成激活MNAzyme所需的单链DNA(ssDNA)产物.在此基础上,建立双模输出系统(实时荧光监测模式/终点荧光成像模式).系统优化关键反应参数:包括温度(35-60℃)、探针浓度(125-1 000 nmol·L-1)、RPA引物比例(10 000﹕10 000 nmol·L-1-10 000﹕31.25 nmol·L-1)等.采用梯度稀释模板(8×10-1-8×105 copies/μL)评估方法灵敏度.通过10种转基因作物(GTS40-3-2、ZH10-6等)对方法进行特异性验证.最后采集13份田间样本进行实际样品检测,并与qPCR方法进行比较.[结果]灵敏度方面,该方法在45 min内可稳定检出8 copies/反应的靶标DNA;方法重复性与再现性较好,相对标准偏差(RSD)分别为 4.44%和5.75%;特异性试验显示,仅DBN9004产生显著荧光信号,与其他转基因品系无交叉反应;实际样品检测中,13 份田间样本的检测结果与qPCR结果完全一致.[结论]成功建立了RPA-MNAzyme联用的转基因大豆DBN9004快速检测技术.该方法通过非对称RPA与MNAzyme级联放大相结合,实现双重特异性识别与信号放大;开发闭管式检测体系,有效避免气溶胶污染;建立的双模输出系统可同时满足实验室与田间筛查需求.

[Objective]Rapid on-site screening of genetically modified(GM)crops is crucial for effective biosafety regulation.To overcome the limitations of current detection methods,such as equipment dependency and operational complexity,this study developed a closed-tube detection system by integrating recombinase polymerase amplification(RPA)with split DNAzyme(MNAzyme).The system enables rapid,sensitive,and on-site detection of the GM soybean event DBN9004,supporting regulatory compliance and industrial safety management.[Method]Using GM soybean DBN9004 and its non-GM counterpart Jack as experimental materials,we firstly identified event-specific sequences for target detection through bioinformatics analysis.Then a recombinant plasmid(9004P)was constructed as a standard template.An asymmetric RPA system was designed to efficiently amplify the target sequence while generating abundant single-stranded DNA(ssDNA)products for MNAzyme activation.Critical reaction parameters were systematically optimized,including reaction temperature(35-60℃),probe concentration(125-1 000 nmol·L-1),and RPA primer ratios(10 000﹕10 000 nmol·L-1-10 000﹕31.25 nmol·L-1).Sensitivity assessment was evaluated using gradient-diluted plasmids(8×10-1-8×105 copies/μL),while specificity evaluation was verified against ten GM crop lines(GTS40-3-2,ZH10-6,etc.).Field samples(n=13)were tested and compared with qPCR results.[Result]The method demonstrated exceptional sensitivity(8 copies/reaction),good repeatability(RSD=4.44%)and reproducibility(RSD=5.75%),absolute specificity for DBN9004 with no cross-reactivity against ten prevalent GM soybean varieties.Field testing demonstrated perfect concordance(100%)with qPCR results(n=13).[Conclusion]This study implemented an asymmetric RPA strategy to efficiently generate target-specific ssDNA amplicons.The resulting ssDNA products demonstrate specific binding affinity for pre-engineered split DNAzyme subunits(A/B),triggering their activation and subsequent continuous cleavage of fluorophore-quencher labeled substrate probes.Leveraging this molecular mechanism,we established a novel RPA-MNAzyme integrated platform for rapid and reliable detection of genetically modified soybean event DBN9004.By combining asymmetric RPA with MNAzyme cascade amplification,the method achieves dual-specificity recognition and signal enhancement.The closed-tube design prevents aerosol contamination,while the dual-mode output system accommodates both laboratory and on-site screening needs.

符丽锦;陈冠玮;肖功;汪小福;彭城;陈笑芸;徐俊锋;陈子言;杨蕾

浙江农林大学现代农学院,杭州 311300||浙江省农业科学院/农产品质量安全全国重点实验室/农业农村部农业转基因生物溯源重点实验室/全省作物种质创新与利用重点实验室,杭州 310021浙江省农业科学院/农产品质量安全全国重点实验室/农业农村部农业转基因生物溯源重点实验室/全省作物种质创新与利用重点实验室,杭州 310021||浙江师范大学生命科学学院,浙江 金华 321004浙江省农业科学院/农产品质量安全全国重点实验室/农业农村部农业转基因生物溯源重点实验室/全省作物种质创新与利用重点实验室,杭州 310021||浙江师范大学生命科学学院,浙江 金华 321004浙江省农业科学院/农产品质量安全全国重点实验室/农业农村部农业转基因生物溯源重点实验室/全省作物种质创新与利用重点实验室,杭州 310021浙江省农业科学院/农产品质量安全全国重点实验室/农业农村部农业转基因生物溯源重点实验室/全省作物种质创新与利用重点实验室,杭州 310021浙江省农业科学院/农产品质量安全全国重点实验室/农业农村部农业转基因生物溯源重点实验室/全省作物种质创新与利用重点实验室,杭州 310021浙江农林大学现代农学院,杭州 311300||浙江省农业科学院/农产品质量安全全国重点实验室/农业农村部农业转基因生物溯源重点实验室/全省作物种质创新与利用重点实验室,杭州 310021农业农村部科技发展中心,北京 100176浙江省农业科学院/农产品质量安全全国重点实验室/农业农村部农业转基因生物溯源重点实验室/全省作物种质创新与利用重点实验室,杭州 310021

转基因作物重组酶聚合酶扩增劈裂型核酶等温扩增现场检测

genetically modified cropsrecombinase polymerase amplificationMNAzymeisothermal amplificationon-site detection

《中国农业科学》 2026 (2)

239-249,11

农业生物育种国家科技重大专项(2022ZD0402006)、浙江省自然科学基金(LMS25C200002)、浙江省自然科学基金重点项目(LZ23D030001)

10.3864/j.issn.0578-1752.2026.02.002

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