轉基因植物產品數字PCR檢測方法

前言

       本標準按照GB/T 1.1-2009給出的規則起草。
       本標準由全國生化檢測標準化技術委員會（SAC/TC 387）提出并歸口 。
       本標準主要起草單位 ： 中國檢驗檢疫科學研究院、廣西出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心 、中國農業大學 、中國農業科學院油菜作物研究所。
      本標準主要起草人：付偉 、杜智欣 、 王勤 、 王輩煌 、許文濤 、 吳剛 、朱水芳 、 劉曉飛 。
 
1 范圍
       本標準規定了轉基因成分檢測的數字PCR方法。
       本標準適用于玉米、大豆、油菜、水稻、馬鈴薯、苜蓿、棉花等轉基因植物及其產品的轉基因成分數字PCR檢測。
       本標準所能達到的檢測低限為0.1%（質量分數）。
2 規范性引用文件
      下列文件對于本文件的應用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其版本（包括所有的修改單）適用于本文件。
GB/T 6682         分析實驗室用水規格和試驗方法
GB/T 19495.1    轉基因產品檢測 通用要求和定義
GB/T 19495.3    轉基因產品檢測 核酸提取純化方法
GB/T 19495. 7   轉基因產品檢測 抽樣和制樣方法
3 術語和定義
       下列術語和定義適用于本文件。
3.1
       18srRNA基因 18srRNA gene
       轉錄自18srDNA.是細胞核糖體的組分之。
3.2
       CaMV35s啟動子基因 CaMV35s promotor
       來自花椰菜花葉病毒（Cauliflower mosaic virus，CaMV）的35s啟動子。
3.3
       NOS終止子基因 NOS terminitor
       來自胭脂堿合成酶基因NOS的終止子。
4 原理
       數字PCR其技術原理是通過將原始PCR反應體系進行分割，進而對所有小的反應體系進行擴增并后續檢測。 通過對反應體系進行有限的分割，從而使整個反應體系可以更加耐受核酸抑制因子，并且更加穩定、準確、快速地對痕量的轉基因成分進行精準鑒定。
       現階段數字PCR的實現形式包括芯片式數字PCR與做滴式數字PCR兩種。 其中芯片式數字PCR通過微流控芯片實現對原始反應體系的分割，這種分割方式具有穩定性好均一性好的優點，但是這種分割方式的實驗成本相對較高；微滴式數字PCR平臺通過產生微小油包水體系實現反應體系的分割。 這種分割方式具有反應速度快．分割成本低的優點，但是相對來說，這種分割方法的穩定性較差，而且對于數據分析的要求也相對較高 。 由于數字PCR的平臺差異，對不同數字PCR平臺進行的數據協同分析也成為了目前數字PCR檢測方法發展的關鍵。
       本標準針對通用篩選元件CaMV35s啟動子和NOS終止子設計選取特異性引物和探針進行數字PCR擴增，并根據擴增結果來判定CaMV35s啟動子和NOS終止子的外源篩選元件成分。 另外，通過芯片式數字PCR和微滴式數字PCR的協同比對，本標準方法可以在兩種平臺中達到同樣的檢測目的 。
5 試劑與材料
       除非有特殊說明，僅使用分析純試劑和符合GB/T 6682規定的一級水 。
5.1 DNA提取試劑盒
       推薦針對不同的樣品基質類型選取不同的基因組提取試劑盒。
5.2 數字PCR反應試劑盒
       推薦按照不同的數字PCR平臺的說明書選取其推薦的數字PCR反應試劑盒。
5.3 18srRNA基因引物和探針
       18s-F:5’-CCTGAGAAACGGCTACCAT'-3’
       18s-R:5’-CGTGTCAGGATTGGGTAAT-3’
       18s-P:5’-VIC-TGCGCGCCTGCTGCCTTCCT-BHQ1-3’
5.4 CaMV35s啟動子基因引物和探針
      p35s-F: 5'-ATTGATGTGATATCTCCACTGACGT-3'
      p35s-R: 5'-CCTCTCCAAATGAAATGAACTTCCT-3'
      p35s-P: 5 '-VIC- CCCACTATCCTTCGCAAGACCCTTCCT-BHQ1-3 '
5.5 NOS終止子基因引物和探針
      TNOS-F: 5'-ATCGTTCAAACATTTGGCA-3'
      TNOS-R: 5'-ATTGCGGGACTCTAATCATA-3'
      TNOS-P,5 '-VIC-CATCGCAAGACCGGCAACAGG-BHQ1l-3'
6 儀器與設備
6.1分析天平：感量0.1 mg。
6.2生物安全柜
6.3數字PCR擴增儀。
6.4純水儀。
6.5核酸定量儀。
6.6渦旋震蕩儀。
6.7其他相關儀器和設備。
6.8離心管。
6.9 不同量程移液器以及配套吸頭如下：
a)量程為 20 μL～200 μI， 10 μL～100 μL 和 2 μL～20 μL 的移液器以及配套的 200 μL 吸頭；
b)量程為 0.5 μL～10 μL 和 0.1μL～2.5 μL 的移液器以及配套的 10μL吸頭。
7 操作步驟
7. 1 抽樣
       按照 GB/T 19495.1和GB/T 19495.7 的規定執行。
7.2 制樣
       按照 GB/T 19495.1 和 GB/T 191195.7 的規定執行。
7.3 試樣預處理
       按照 GB/T 19495.1 和 GB/T 19195.3 的規定執行。
7.4 DNA模板制備
       按照 GB/T 19495.1 和 GB/T 19495.3 的規定執行。
7.5 數字PCR擴增方法
7 .5. 1 試樣數字 PCR 反應
7.5.1.1 內標準基因數字 PCR 反應
       每個試樣內標準基因數字 PCR 反應設置 3 個平行。 并按照表 1 的組分和終濃度配置數字 PCR 反應體系。 反應體系配置完成后，進行反應體系的分割，其中芯片法數字 PCR 通過微流控芯片實現本步驟，微滴法數字PCR通過形成油包水結構實現體系的分割。 該步驟按照不同數字 PCR 平臺的說明書進行操作。 數字PCR反應的有效分割體系數不得低于理論分割體系數的60%。

表 1 數字 PCR 反應體系

體系分割完成后，進行數字PCR反應。 熒光分析步驟采用VIC單熒光通道，反應程序如表2 所示。

表2 數字PCR反應程序

 
7.5.1.2 外源基因p-35s與T'-NOS基因數字PCR反應
       每個試樣外源基因數字PCR反應設置3個平行。 外源基因擴增所用反應體系與反應程序與7.5.1.1相同，擴增所使用的引物探針為5.4與5.5所述引物探針。
7.5.2 對照數字PCR反應
       在試樣數字PCR的同時．應設置陰性對照與空白對照。
以與試樣相同種類的非轉基因植物基因組DNA作為陰性對照；以水作為空白對照。
各對照PCR反應體系中，除模板外，其余組分及PCR反應條件與7.5.1相同。
8.結果分析與表述
8. 1 闊值的設定
       根據數字PCR結果中擴增曲線的基錢或者體系中陰性分割體系的終點熒光值設定熒光的闊值限。 闊值限需要對陰性和陽性擴增結果進行明顯的區分。
8.2 對照組檢測結果分析
       陰性對照組只有內標準基因的擴增，空白對照組沒有任何擴增現象，這表明數字PCR反應體系正常工作，否則需要進行重新檢測 。
8.3 試樣檢測結果分析和表述
8. 3. 1 內標準基因得到了明顯的擴增，并且外源p-35s或NOS基因的任何一個出現明顯的擴增現象， 陽性擴增體系內擴增曲線形狀良好或者其終點熒光信號值超過熒光閣值，這表明試樣中檢測出了p-35s 或T-NOS基因，表述為“試樣中檢測出了p-35s或NOS基因成分，檢測結果為陽性”。
8.3.2 內標準基因得到了明顯的擴增，且其擴增曲線形狀良好并超過闊值限，而p-35s或T-NOS基因都沒有得到擴增，擴增終點熒光信號值位于闊值限之下，這表明試樣中未檢測出p-35s或T-NOS基因成分，表述為“試樣中未檢測出p-35s或T-NOS基因成分，檢測結果為陰性” 。
8.3.3 內標準基因沒有得到擴增，擴增終點熒光信號值位于闊值限之下，這表明試樣中未檢測對應植物成分，結果表述為“試樣未檢出對應植物成分，檢測結果為陰性’。