测试基因改造食物

转基因食品是指含有 DNA 经过专门改变的成分的产品。可以使用一种称为聚合酶链反应的技术来检测这些修饰的存在。

由于对健康和环境安全的争论担忧，食品的转基因一直是一个有争议的问题。在感兴趣的食品样品中检测转基因 DNA 的能力允许对在食品供应中使用转基因生物 （GMO） 的安全性和潜在危险做出明智的决策。

聚合酶链反应 （PCR） 用于扩增食品 DNA，以确定是否存在转基因序列。然后，凝胶电泳将扩增的 DNA 拉过琼脂糖凝胶基质，并分离对应于修饰或未修饰标记物的不同大小的 DNA 条带。然后将这些与已知含有转基因生物或已知无修饰食品的对照条带进行比较。

本视频将说明从食品样品中检测转基因 DNA 的原理，如何提取 DNA 并扩增基因改造过程中使用的标记物，以及如何确定食品样品中是否存在转基因生物。

聚合酶链反应可识别已插入转基因食品中的 DNA 序列。DNA 是一种相对稳定的分子，因此甚至可以从高度加工的商品（如玉米片或蔬菜汉堡）中分离出适合扩增的活 DNA 片段。 少量调节 DNA 序列用于控制插入基因的表达，因此这些序列存在于大多数转基因作物中。该程序确定了最常用的两种，即 35S 启动子基因和 nopaline 合酶终止子基因。35S 序列是一种强启动子，当连接到插入的基因上时，将驱动恒定的高水平表达。包括 nopaline 合酶终止子，以在所需终点停止插入基因的转录。

PCR 涉及在热循环仪中重复加热和冷却循环，热循环仪是一种严格控制 PCR 反应管温度的机器。将样品加热至 94 ？C 导致 DNA 链变性并分离。快速冷却至 45 至 65 ？C 允许引物退火到分离的 DNA 链上。最后，重新加热到 72 ？C 允许 Taq 聚合酶延伸引物并完全复制目标区域。

将购买的植物引物添加到每个样品中，并在含有植物 DNA 的样品中扩增。用于 35S 和 NOS 的 GMO 阳性模板用于为 GMO 提供阳性对照。经认证的 Non-GMO 用作阴性对照。如果这些对照反应中的任何一个显示意外的条带，则测试样品的结果不可信。

扩增的 DNA 通过电泳通过琼脂糖凝胶电泳。将 PCR 产物与染料混合并加载到孔中。DNA 带负电荷，当加载到腔室阴极端的凝胶中时，当施加电流时，它将向阳极端移动。较大的 DNA 片段不能轻易地穿过凝胶基质，因此会更靠近阴极，而较小的序列则向阳极端移动，导致不同大小的 DNA 分离成不同的条带。

电泳后，凝胶染色有助于观察分离的 DNA 条带。

现在我们已经熟悉了 GMO 检测背后的原理以及使用 PCR 和电泳进行 GMO 鉴定，让我们来看看如何在实验室中进行这些作。

一旦确定了感兴趣的食品，就可以开始分析了。要提取 DNA，取两个干净的螺旋盖管，每个管中转移 500 ？L 购买的 DNA 分离试剂，确保在等分试样之间上下移液混合物，以均匀混合试剂。将其中一根管标记为"非转基因"，另一根标记为"测试"。

接下来，称取 0.5 克经过认证的非转基因食品，放入干净的研钵中。加入 2.5 mL 蒸馏水，用杵研磨 2 分钟以形成浆液。再加入 2.5 mL 蒸馏水，继续研磨浆液，直到它变得足够光滑，可以移液。

移液器 50 ？L 的已知 Non-GMO 浆液添加到含有 DNA 分离试剂的"Non-GMO"标记的螺旋盖管中。现在加上 50 ？L 的测试食品样品浆液到标有"Test"的螺旋盖管中。将装有食品样品和 DNA 试剂的两根试管涡旋 1 分钟。接下来，将试管放入 95 ？C 5 分钟。最后，将试管放入离心机中 5 分钟。经检查，应在管底部形成固体颗粒。如果 5 分钟后仍未形成沉淀，则再次离心 2 分钟，直到形成沉淀。样品现在可以立即用于 PCR，或在冰箱中储存长达 1 周。

首先，对 6 个 PCR 管进行编号。这些数字将与表中列出的试管内容物相对应。将每个标记的 PCR 管放入打开盖子的微管支架中。

使用每个添加的新提示，添加 20 ？表中指示每个 PCR 管的 L 引物。接下来，添加 20 个 ？L 表中指示的 DNA 样品添加到每个 PCR 管中。上下移液以混合。对于沉淀样品，确保仅从上清液中移液，并避免管底部的固体沉淀。最后，将 PCR 管放入热循环仪中，并对其进行编程以循环完成表中所示的加热和冷却步骤。

将 3% 琼脂糖凝胶放入电泳室中，孔最靠近阴极端。将 TAE 缓冲液添加到腔室中，以覆盖凝胶托盘上方 2 mm。从热循环仪收集 PCR 管并将其放入微管支架中。每次使用新的移液器吸头，添加 10 ？L 购买的 DNA 上样染料添加到每个样品中并充分混合。

每次使用新的吸头，在琼脂糖凝胶的孔中加入 20 ？L 的分子量尺放入一个孔中，并将 20 ？L 放入后续孔中，如此表所示。将电泳槽设置为在 100 V 下运行 30 分钟。

凝胶电泳完成后，小心地拔下凝胶槽，取下托盘，然后将凝胶滑入染色槽中。将凝胶浸入购买的 100x 凝胶染色剂中 5 分钟，轻轻摇动托盘以分散染色剂。染色后，将凝胶转移到洗涤容器中，用自来水冲洗约 10 秒。用温自来水洗涤 3 次，每次 3 分钟，每次轻轻摇晃以获得最佳效果，以去除污渍。如有必要，继续在温水中脱色，直到达到所需的对比度。

泳道 4 中是否存在 200 bp 条带表明测试食品是否含有 GMO。植物引物确定是否从样品中成功提取了植物 DNA。非转基因食品控制是假阳性结果的指标，如果出现假阳性结果。如果非转基因食品控制结果呈阳性，则意味着 PCR 在某个时候受到污染。GMO 阳性模板对照是假阴性的指示符。如果 GMO 阳性模板对照没有扩增，则 PCR 反应存在问题，并且测试食品的 GMO 阴性结果不可信。

凝胶可以放在白色或黄色的纸上，以提供对比背景以突出 DNA 条带，或者可以使用 UV 灯箱提高对比度。

测试食品或产品中转基因成分的能力与许多科学或监管应用相关。

有一些证据表明，来自转基因作物的转基因 DNA 可以渗入野生作物种群的基因组中。例如，传粉媒介可以通过用来自转基因来源的花粉给野生型植物施肥来促进这种转移。这是一个令人担忧的问题，因为这些插入基因的传播对整个生态系统的影响尚不清楚。野生种群的 PCR 检测可以提供有关基因插入物潜在传播或成功遏制的数据。

缺乏标签或转基因成分标签不正确可能会引起消费者的关注。这可能是由于消费者的消费偏好，或在转基因过程中可能引入过敏原，尽管后者存在争议。在一些国家/地区，食品包装上必须列出转基因成分。这些国家的监管机构可能会使用 PCR 检测来检查食品标签的准确性。

在作物引入的基因改造赋予杀虫剂抗性的地方，一些研究提出了对"超级杂草"产生的担忧。从本质上讲，这些可以是任何最初不以改造为目标的植物，它们通过渗入或杂交等机制获得对农药的抗性。然后，这些植物可能能够更成功地传播，并且比没有插入物的植物更难控制。基因改造的 PCR 检测有助于突出和跟踪这些潜在人群，以确定这种传播是否会证明是有问题的。

您刚刚观看了 JoVE 对转基因食品检测的介绍。您现在应该了解使用 PCR 鉴定转基因食品的原理，如何从食品中提取和扩增 DNA，以及如何确定您的食品样品是否经过转基因。感谢观看！