CN103509875B - 应用RPA技术检测CaMV35S启动子和nos终止子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了含P-35S和T-nos元件转基因作物的RPA筛选检测方法。具体公开了一种适用于重组酶聚合酶等温扩增技术鉴定含有转基因元件CaMV35S启动子和nos终止子转基因植物的引物及探针组合，其正向引物序列如SEQIDNo.1和SEQIDNo.4所示，反向引物序列如SEQIDNo.2和SEQIDNo.5所示，探针序列如SEQIDNo.3和SEQIDNo.6所示。同时，本发明还公开了一种鉴定含有这两种元件转基因作物的方法：提取待测样品的DNA作为模板，利用所述的引物进行RPA快速扩增及实时荧光检测，如果得到明显的扩增曲线，则证明所检样品DNA中含有转P-35S或T-nos基因成分。

Description

应用RPA技术检测CaMV35S启动子和nos终止子
技术领域
本发明属于生物技术领域，涉及的是用于重组酶聚合酶等温扩增技术（Recombinase Ploymerase Amplification, RPA）快速鉴定转基因植物中CaMV 35S启动子（P-35S）和/或nos终止子（T-nos）成分，具体涉及相关的引物和探针组合及其监定方法。
背景技术
目前DNA扩增是核酸检测的主要方法，常用的PCR检测需要精密的仪器以及繁琐的试验程序，难以满足非实验室环境下现场检测的要求。近年来，核酸恒温扩增技术得到了长足的发展，与传统PCR相比核酸恒温扩增技术不需要昂贵的PCR仪，可在短时间内快速扩增出目的片段，具有简便，快速，灵敏等优点。RPA技术是模拟生物体内DNA复制、基于重组酶聚合酶介导的扩增原理发展而来，利用重组酶和引物形成微丝在模板DNA上搜索到与之完全互补的序列时, 在单链DNA结合蛋白的帮助下, 使模板DNA解链, 引物与模板DNA开始配对形成复制所需自由的3’羟基末端，在DNA聚合酶的作用下进行复制延伸, 形成新的DNA互补链反应产物也是以指数级增长。与常规PCR反应不同，RPA反应所需引物长度通常为30-35 nt。引物设计时为了避免形成引物内部及之间的二级结构，其长度的增加也使引物设计及选择难度增加，引物序列的设计与选择对RPA的结果至关重要。在RPA扩增体系中加入一个荧光标记的探针便可实现模板扩增的实时监测，该探针中部两个T碱基上各标记一个荧光集团（FAM和BHQ1），在两个集团之间有一个脱碱基位点（dSpacer），该位点可被一种来自大肠杆菌的核酸外切酶识别，该酶具有3’-5’外切酶活性，可以使两个荧光集团分离，从而使荧光信号与扩增产物的累积相同步。结合一个便携式的荧光扩增检测仪便可在10-20分钟内检测到荧光曲线。RPA技术极大地缩短了检测时间，简化了反应程序，与DNA快速提取技术相结合使野外检测成为可能，具有广泛的应用前景。
目前转基因植物及其产品种类繁多，引起了公众的广泛关注，建立一种快速简便的室外检测方法具有重要意义，可用于市场监管和例行监测，为转基因生物安全管理提供技术支撑。转基因产品的核酸检测依据其特异性可分为筛选、基因、构建和事件（转化体）特异性检测。筛选检测是通过对外源转基因调控元件的检测来判断产品中是否含有转基因成分，它是一种最经济的检测过程，又是进行进一步转基因身份确认检测的基础。烟草花叶病毒35S启动子（P-35S）和胭脂碱合成酶终止子（T-nos）是转基因作物中常见的转基因元件，它们是转基因检测中重要的靶标。在已报道的转基因植物检测方法中，主要是利用PCR仪在实验室中进行常规的检测，该方法还不能进一步满足转基因产品的快速检测。国内外目前还没有利用RPA技术对转基因植物做筛选鉴定。
发明内容
针对上述领域的空白，本发明应用了RPA方法快速、准确、简便检测转基因植物中的CaMV 35S启动子（P-35S）和/或nos终止子（T-nos）基因的成分。
本发明提供的技术方案是：一种用于通过重组酶聚合酶等温扩增技术鉴定植物中含有P-35S和/或T-nos转基因成分的引物及探针组合，鉴定含有P-35S转基因成分的RPA引物和探针组合特征在于：其正向引物序列如SEQ ID No.1所示，反向引物序列如SEQ ID No.2所示，探针序列如SEQ ID No.3所示；鉴定含有T-nos转基因成分的RPA引物和探针组合特征在于：其正向引物序列如SEQ ID No.4所示，反向引物序列如SEQ ID No.5所示，探针序列如SEQ ID No.6所示。
本发明还提供一种通过重组酶聚合酶等温扩增技术鉴定植物中含有P-35S和/或T-nos转基因成分的试剂盒，该试剂盒包含上述的引物和探针。 
本发明还提供一种通过重组酶聚合酶等温扩增技术鉴定含有P-35S和/或T-nos转基因植物的方法：提取待测样品的DNA作为模板，利用权利要求1所述的引物进行荧光快速检测，如果得到明显的扩增曲线，则证明所检样品含有P-35S或T-nos转基因成分。实施步骤为：向RPA扩增试剂盒推荐的50μL扩增反应体系中加入引物各2μL（10μmol/L），探针0.5μL（10μmol/L），模板DNA 50ng。鉴定P-35S扩增程序为：RPA扩增检测仪（或荧光定量PCR仪）39摄氏度反应15分钟；鉴定T-nos扩增程序为：RPA扩增检测仪（或荧光定量PCR仪）39摄氏度反应25分钟。
本发明方法是根据外源插入调控元件的DNA序列设计大量RPA特异性引物，从中各筛选出一套可快速有效检测出含P-35S和T-nos转基因成分的引物及探针组合。以转基因水稻科丰6号为材料建立了含有P-35S和/或T-nos元件转基因作物的RPA检测方法（图1和图2）。将阳性模板科丰6号基因组DNA用水稀释至10000，2000，500，100，50个拷贝，结果都有扩增曲线（图3和图4），即最低可检测50个拷贝，该方法具有较高的灵敏度。利用两组引物及探针组合分别进行快速扩增及实时荧光检测，以转基因水稻科丰6号和转基因棉花MON 531等8种阳性样品的基因组DNA为模板可以得到明显的扩增曲线，以非转基因水稻和玉米等4种阴性样品的基因组DNA为模板扩增均没有扩增曲线（表2）。本发明提供了转P-35S和T-nos基因作物的RPA荧光筛选检测方法。该方法使生物技术产品在准确、快速检测方面的能力得到提高。
附图（表）说明
图1为P-35S荧光检测图，其中，1：转基因水稻科丰6号；2：非转基因水稻；
图1为T-nos荧光检测图，其中，1：转基因水稻科丰6号；2：非转基因水稻；
图3为P-35S灵敏度试验图，从1到6模板拷贝数依次为10000；2000；500；100；50；0；
图4为T-nos灵敏度试验图，从1到6模板拷贝数依次为10000；2000；500；100；50；0。
具体实施方式
下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的限制，仅仅作示例说明。
下面实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如Sambrook等的《分子克隆：实验室手册》（New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001）中所述条件，或按照仪器或试剂制造厂商所建议的条件。
首先，引物设计和筛选：引物设计时通常需要考虑以下几个因素：（1）GC含量在40%-60%；（2）尽量避免引物内部出现二级结构；（3）避免引物出现重复序列。RPA对引物长度要求为30-35nt，RPA实验需要从靶标序列两端设计多对引物进行优化，筛选，个别碱基的替换或增减都会对实验结果产生重要影响。本实验根据外源插入调控原件P-35S（GenBank No. A18053）DNA序列设计一条探针并在其两侧设计8条上游引物和8条下游引物，根据T-nos（GenBank No. V00087）DNA序列设计一条探针并在其两侧设计4条上游引物和4条下游引物。以500个拷贝科丰6号基因组DNA为模板对P-35S和T-nos不同引物组合进行荧光筛选，最终各筛选出了一对扩增起飞时间短并且荧光信号强的引物用于RPA荧光检测，引物和探针序列见表1。
表1
注：FAM:发光基团；dSpacer：脱碱基位点；BHQ1：淬灭基团；phosphate：磷酸基团
1．实验材料
（1） 植物材料
转基因水稻科丰6号，转基因水稻克螟稻1，非转基因水稻，转基因棉花MON531种子粉末（含量1%），转基因棉花MON15985种子粉末（含量1%），非转基因棉花，转基因玉米Bt11种子粉末，转基因玉米MON863种子粉末，转基因玉米NK603种子粉末，非转基因玉米,转基因大豆GTS40-3-2种子粉末,非转基因大豆。
（2） 酶与试剂
分子生物学试剂，TwistAmp DNA Amplification Exo Kits 购自TwistDX公司，其他生化试剂均为进口分装或国产分析纯。引物和探针由北京生工生物技术有限公司合成。
（3）实验仪器
DNA处理仪器：低温混合球磨仪MM400（Retsch）
荧光检测仪：RPA扩增检测仪（Twista）或荧光定量PCR仪。
其它仪器包括：恒温水浴锅、电子天平、离心机、涡旋仪、纯水仪、恒温培养箱等。
2．实验方法和过程
（1） 植物基因组DNA的提取
 植物叶片或种子粉末作为DNA提取材料，依照TianGen Plant Genomic DNA Kit（Cat#DP-305）试剂盒的操作手册，进行植物总DNA的提取。
（2）  DNA浓度和纯度测定
使用NanoDrop 1000分光光度计（Thermo Scientific）测定DNA的纯度和浓度，并用去离子双蒸水调节DNA浓度至50ng/μL。
（3）  引物扩增
本实施例中用于PRA方法分别扩增植物基因组中两个外源插入原件的一个片段，以此来鉴定待检样品中是否含有P-35S或T-nos转基因成分，模板浓度为50ng/μL。
RPA扩增体系为：总体系50μL，向含有冻干酶粉的0.2mL TwistAmp Exo反应管中加入再水化缓冲液29.5μL，醋酸镁溶液2.5μL（280mmol/L），引物各2μL（10μmol/L），探针0.5μL（10μmol/L），模板DNA 50ng，剩余用水补足；
引物扩增程序：鉴定P-35S扩增程序为：RPA扩增检测仪（或荧光定量PCR仪）39摄氏度反应15分钟；鉴定T-nos扩增程序为：RPA扩增检测仪（或荧光定量PCR仪）39摄氏度反应25分钟。
3．实验结果
首先，根据P-35S和T-nos序列设计正向引物和反向引物，以转基因水稻科丰6号为材料建立了含有P-35S和T-nos元件转基因作物的RPA检测方法（图1和图2）。其次，将科丰6号基因组DNA用水稀释至10000，2000，500，100，50个拷贝，结果都有扩增曲线（图3和图4），证明该方法具有较高的灵敏性。最后，利用本发明所设计的引物和探针组合对转基因水稻科丰6号等12种样品基因组DNA进行RPA荧光检测，能够快速准确地鉴定出样品中是否含有P-35S或T-nos转基因成分，其中科丰6号等8种样品检测结果呈阳性，而非转基因水稻和非转基因玉米等4种样品检测结果为阴性，结果与预期相符，如表2中所示。利用本发明设计的引物和方法鉴定转基因植中的P-35S和T-nos转基因成分具有较高的准确性。
表2  P-35S和T-nos基因特异性检测
其中，‘+’表示检测结果为阳性，‘-’表示检测结果为阴性
<110>中国农业科学院生物技术研究所
<120>应用RPA技术检测CaMV 35S启动子和nos终止子
 
<160> 6
<210> 1
<211> 34
<212> DNA
<400> 1
TATCCGGAAA CCTCCTCGGA TTCCATTGCC CAGC
 
<210> 2
<211> 31
<212> DNA
<400> 2
GTGGGATTGT GCGTCATCCC TTACGTCAGT G                 
 
<210> 3
<211> 37
<212> DNA
<400> 3
TCGTTGAAGATGCCTCTGCCGACAGGCCCAAAGATGG
 
<210> 4
<211> 33
<212> DNA
<400> 4
TAAGATTGAA TCCTGTTGCC GGTCTTGCGA TGA
<210> 5
<211> 33
<212> DNA
<400> 5
CCTAGTTTGC GCGCTATATT TTGTTTTCTA TCG                   
 
<210> 6
<211> 33
<212> DNA
<400> 6
CGTTATTTATGAGATGGGTTTAGATTAGAGTCC

Claims (2)

1.一种用于通过重组酶聚合酶等温扩增技术鉴定植物中含有CaMV 35S启动子和/或nos终止子转基因成分的RPA引物对和探针组合，其特征在于：鉴定含有P-35S转基因成分的正向引物序列如SEQ ID No.1所示，反向引物序列如SEQ ID No.2所示，探针序列如SEQ ID No.3所示；鉴定含有T-nos转基因成分的正向引物序列如SEQ ID No.4所示，反向引物序列如SEQ ID No.5所示，探针序列如SEQ ID No.6所示。
2.一种鉴定转基因植物中含有P-35S和/或T-nos转基因成分的试剂盒，其特征在于：该试剂盒包含权利要求1所述的引物对和探针组合。
3．一种通过重组酶聚合酶等温扩增技术鉴定转基因植物中含有P-35S和/或T-nos转基因成分的方法，其特征在于：提取待测样品的DNA作为模板，利用权利要求1所述的引物对及探针组合进行快速扩增及实时荧光检测，如果得到明显的扩增曲线，则证明所检样品含有P-35S或T-nos转基因成分。
4．如权利要求3所述的方法，其特征在于：
RPA扩增体系为：总体系50μL，向含有冻干酶粉的0.2mL TwistAmp Exo反应管中加入再水化缓冲液29.5μL，280mmol/L醋酸镁溶液2.5μL，10μmol/L正反向引物各2μL，10μmol/L探针0.5μL，模板DNA 50ng，剩余用水补足；
鉴定P-35S扩增程序为：RPA扩增检测仪或荧光定量PCR仪于39摄氏度反应15分钟；鉴定T-nos扩增程序为：RPA扩增检测仪或荧光定量PCR仪于39摄氏度反应25分钟。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106929584A (zh) * 2017-03-30 2017-07-07 上海市农业科学院 一种检测Camv35S启动子的RPA引物、试剂盒及检测方法
CN106868181A (zh) * 2017-03-30 2017-06-20 上海市农业科学院 一种检测t‑nos终止子的rpa引物、试剂盒及检测方法
CN109234448A (zh) * 2018-11-27 2019-01-18 中国农业大学 一种用于转基因CaMV35S启动子的定量检测的可视化级联放大功能核酸传感器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090017462A1 (en) * 2002-02-21 2009-01-15 Asm Scientific, Inc. Recombinase polymerase amplification

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090017462A1 (en) * 2002-02-21 2009-01-15 Asm Scientific, Inc. Recombinase polymerase amplification
US20110059506A1 (en) * 2002-02-21 2011-03-10 Alere San Diego, Inc. Recombinase polymerase amplification

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Recombinase polumerase amplification assay for rapid detection of Francisella tularensis;Euler M et al;《J Clin Microbiol》;20120418;第50卷(第7期);第2234-2238页 *

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