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      一種區(qū)分轉(zhuǎn)基因玉米和非轉(zhuǎn)基因玉米的檢測方法與流程

      文檔序號:11706240閱讀:3736來源:國知局
      一種區(qū)分轉(zhuǎn)基因玉米和非轉(zhuǎn)基因玉米的檢測方法與流程

      本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的檢測方法,具體涉及的是利用thz檢測的方法,比較轉(zhuǎn)基因玉米與非轉(zhuǎn)基因玉米的吸收峰的差異,進(jìn)一步通過ls—svm、bpnn、rf建模的方法,從而區(qū)分出不同品種玉米的檢測方法。



      背景技術(shù):

      由于轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展,人們對轉(zhuǎn)基因食品的安全問題尤為關(guān)注,由此帶來的一系列的對于研究轉(zhuǎn)基因食品的準(zhǔn)確、快速檢測的方法。因此,近年來對于轉(zhuǎn)基因食品的檢測一直是農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

      目前對于轉(zhuǎn)基因作物的檢測方法主要有蛋白質(zhì)印跡法、elisa檢測法、pcr檢測法等。蛋白質(zhì)印跡法用聚苯乙烯反應(yīng)板作為固相載體,它是讓目標(biāo)蛋白特異性的非標(biāo)記性抗體與目標(biāo)蛋白中的相關(guān)抗原結(jié)合在一起,再檢測已結(jié)合上去的抗體。這種方法研究的難度大,成本較高,不適用于大批量的檢測。elisa檢測的原理是將待檢測的樣品中的目標(biāo)蛋白與固相載體表面的相關(guān)抗體發(fā)生反應(yīng),加入和酶反應(yīng)的相關(guān)的底物之后,底物被催化轉(zhuǎn)變成為有顏色的物質(zhì),通過一系列的反應(yīng),可以檢測出待檢測的物質(zhì)中是否含有轉(zhuǎn)基因成分。這種方法存在有一些問題:很難找到目標(biāo)蛋白,待測物質(zhì)中包含有復(fù)雜的基質(zhì),這些物質(zhì)對檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性、精確性會產(chǎn)生很大的影響,而且只適用于未經(jīng)過加工處理過的原材料。pcr檢測技術(shù)的檢測的主要原理是通過對于目標(biāo)序列進(jìn)行擴(kuò)增,再通過相應(yīng)的方法來檢測擴(kuò)增之后的產(chǎn)物。

      綜上所述,現(xiàn)有技術(shù)對于轉(zhuǎn)基因作物的檢測大多都是對于dna和蛋白質(zhì)的檢測,這些方法對于作物本身具有破壞性,且成本高、檢測方法制樣繁瑣、檢測時間長、需要專業(yè)人員操作的問題。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本發(fā)明目的在于提供一種區(qū)分轉(zhuǎn)基因玉米和非轉(zhuǎn)基因玉米的檢測方法,以實(shí)現(xiàn)無損檢測、提高檢測效率,實(shí)現(xiàn)快速檢測,并簡化操作。

      為了解決上技術(shù)問題,本發(fā)明采用太赫茲時域譜探測系統(tǒng)對轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因玉米樣本進(jìn)行檢測,得到轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因玉米的吸收太赫茲譜,通過比較吸收譜的差異,區(qū)分轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因玉米,具體技術(shù)方案如下:

      一種區(qū)分轉(zhuǎn)基因玉米與非轉(zhuǎn)基因玉米的檢測方法,其特征包括以下步驟:

      步驟一,研磨處理:將非轉(zhuǎn)基因玉米顆粒放入高通量組織球磨儀的兩個半球內(nèi),進(jìn)行粉碎,充分研磨后得非轉(zhuǎn)基因玉米粉樣本;

      步驟二,干燥處理:將所述的非轉(zhuǎn)基因玉米粉樣本和購得的粉末狀轉(zhuǎn)基因玉米樣本分別放入不同的真空干燥箱中進(jìn)行充分干燥,得到干燥的非轉(zhuǎn)基因玉米粉樣本和干燥的轉(zhuǎn)基因玉米粉樣本;

      步驟三,壓片處理:將所述干燥的轉(zhuǎn)基因玉米粉和干燥的非轉(zhuǎn)基因玉米粉置于壓片機(jī)模具上,對壓片機(jī)施加15kn的力,得到壓片樣本即非轉(zhuǎn)基因玉米壓片樣本和轉(zhuǎn)基因玉米壓片樣本;

      步驟四,將所述轉(zhuǎn)基因玉米壓片樣本和非轉(zhuǎn)基因玉米壓片樣本放置于太赫茲時域光譜探測系統(tǒng)的檢測臺上,并對實(shí)驗(yàn)臺抽真空;

      步驟五,在所述太赫茲測量系統(tǒng)中輸入轉(zhuǎn)基因玉米壓片樣本和非轉(zhuǎn)基因玉米壓片樣本的測量參數(shù),使得太赫茲測量系統(tǒng)的掃描面積將所有待測樣本完全包含,同時保證測量的精度;

      步驟六,設(shè)置測量條件,使得設(shè)置的測量樣本厚度與實(shí)際樣本厚度相一致,從而保證實(shí)驗(yàn)所測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;

      步驟七,設(shè)置太赫茲對樣本掃描的頻率范圍和分析方式;

      步驟八,對太赫茲檢測臺進(jìn)行背景掃描,用以排除背景對樣本掃描結(jié)果的影響;

      步驟九,然后再分別對所述壓片樣本進(jìn)行掃描,獲得樣本太赫茲吸收譜,即轉(zhuǎn)基因玉米壓片樣本太赫茲吸收譜和非轉(zhuǎn)基因玉米壓片樣本太赫茲吸收譜;

      步驟十,對所得樣本太赫茲吸收譜進(jìn)行預(yù)處理,從中找到一個最優(yōu)的方案,以此來準(zhǔn)確地區(qū)分出轉(zhuǎn)基因玉米與非轉(zhuǎn)基因玉米。

      所述步驟一具體為:

      將非轉(zhuǎn)基因玉米顆粒放入高通量球磨儀(gt100)的兩半球內(nèi),然后將兩半球夾緊,對非轉(zhuǎn)基因玉米顆粒進(jìn)行粉粹,設(shè)置球磨儀轉(zhuǎn)速為1006rpm,研磨時間0.4min。

      步驟二中:真空干燥箱為d2g-6020;干燥處理溫度為60℃,時間12h。

      步驟三中:所述壓片機(jī)模具的直徑是12mm,壓出的壓片樣本厚度為1.5mm,對壓片機(jī)施加15kn的力。

      所述步驟五中:在掃描平面內(nèi),在x、y軸方向掃描步長均為3mm,掃描10×10個點(diǎn),整個掃描面積為30×30mm。

      所述測量樣本厚度設(shè)置為1.5mm。

      所述太赫茲測量系統(tǒng)對樣本掃描的頻率范圍為0.3~4thz,分析方式為吸收譜。

      所述步驟八在設(shè)定的測量范圍內(nèi),對太赫茲檢測臺背景進(jìn)行掃描;

      所述步驟九具體為:在樣本臺內(nèi)按縱橫方向放置待測量的壓片樣本,壓片樣本之間保留間隙不小于5mm,單次掃描放置的壓片樣本個數(shù)是3個,對壓片樣本進(jìn)行掃描得到轉(zhuǎn)基因玉米壓片樣本太赫茲吸收譜和非轉(zhuǎn)基因玉米壓片樣本太赫茲吸收譜。

      所述步驟十具體為:觀察分析得到的太赫茲吸收譜,取顏色最深、特征最明顯的8到10個樣本點(diǎn),取它們的平均值,繪制各個品種玉米樣本的太赫茲吸收譜,觀察它們太赫茲吸收譜的特征,通過ls—svm、bpnn、rf方法在matlab中對數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析比較,從中找到一個最優(yōu)的模型,以此來準(zhǔn)確的區(qū)分轉(zhuǎn)基因玉米與非轉(zhuǎn)基因玉米。

      本發(fā)明具有有益效果。本發(fā)明在粉碎過程中破壞樣本的外形但沒有破壞轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因玉米的化學(xué)成分,不用借助傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng),無需對樣本內(nèi)部的dna和蛋白質(zhì)進(jìn)行分析,借助thz檢測技術(shù),可以獲取轉(zhuǎn)基因玉米和非轉(zhuǎn)基因玉米的吸收太赫茲譜。通過對吸收太赫茲譜的分析,可以比較出不同種類的玉米的。本發(fā)明提供了一種利用thz探測技術(shù)對轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因玉米的測量方法。其原理是通過太赫茲波被聚焦元件聚焦到樣品的某一點(diǎn)上,收集元件則將透過樣品(或從樣品反射)的thz波收集后聚焦到thz探測元件上。thz探測元件將含有位置信息的thz信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號,圖像處理單元將此信號轉(zhuǎn)換為圖像,再通過分析圖像信息可以區(qū)分轉(zhuǎn)基因作物。對于太赫茲檢測技術(shù),它具有穿透力強(qiáng)、非接觸、無損傷、無需液體介質(zhì),及其對于周圍環(huán)境溫度不敏感等特點(diǎn),無需對檢測樣品的化學(xué)成分進(jìn)行破環(huán)就可以區(qū)分出轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因。thz檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于簡單快速,檢測過程不會破壞樣本的化學(xué)成分,無須通過化學(xué)反應(yīng)來區(qū)分轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因樣本,而且檢測過程不會損害被測對象的使用性能。

      目前,太赫茲檢測技術(shù)主要應(yīng)用于安全檢查、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、環(huán)境檢測、制藥、農(nóng)產(chǎn)品及食品等諸多領(lǐng)域,它還可以用于非金屬材料特性和缺陷檢測中,但沒有看到在對于使用太赫茲方法來區(qū)別轉(zhuǎn)基因玉米與非轉(zhuǎn)基因玉米的報(bào)道。

      附圖說明

      圖1是本發(fā)明測量原理示意圖;

      圖2是本發(fā)明數(shù)據(jù)采集和分析的主要流程圖;

      圖3是本發(fā)明玉米樣本掃描結(jié)果圖;

      圖4是本發(fā)明中所用品種的玉米的吸收太赫茲譜。

      具體實(shí)施方式

      下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

      本發(fā)明具體實(shí)施方式中所采用的太赫茲時域太赫茲譜探測系統(tǒng)是tas7400ts型,利用太赫茲時域太赫茲譜探測系統(tǒng)對轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因的玉米進(jìn)行掃描,采集到轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因玉米的thz光譜,這里我主要分析了吸收光譜,通過觀察吸收光譜來區(qū)別出轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因玉米。本發(fā)明于2016年10月至2016年12月在江蘇大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為確保使用的非轉(zhuǎn)基因玉米是不摻雜有別的成分,因此購買的非轉(zhuǎn)基因玉米都為種子,后期需要自行研磨成粉末。非轉(zhuǎn)基因玉米種子都購買于壽光市春花秋實(shí)種業(yè),它們的品種選用五彩甜糯玉米、脆甜水果玉米、超甜水果玉米、銀香糯玉米、糯玉米和紫糯玉米。轉(zhuǎn)基因玉米品種是從深圳卓越生物科技有限公司購買,選用bt11(2%)、bt176(5%)、mon810(10%)的標(biāo)準(zhǔn)品的粉末,這三種目前中國批準(zhǔn)進(jìn)口的國內(nèi)比較流行的轉(zhuǎn)基因玉米。為了保證樣本的代表性,對每一種玉米都制作了5個樣本。

      (1)轉(zhuǎn)基因玉米和非轉(zhuǎn)基因玉米種子樣本的制作

      先將購買的非轉(zhuǎn)基因玉米種子篩選干凈,去除雜質(zhì)的干擾。然后將適量的種子置于高通量組織的球磨儀(gt100)的模具內(nèi),設(shè)置轉(zhuǎn)速1006rpm,時間0.4min,使種子充分研磨。研磨成粉末后,裝入透明塑料袋中,置于真空干燥箱(d2g-6020)中,設(shè)置干燥箱溫度為60℃,時間12h,因?yàn)橛衩追N子中的dna等遺傳物質(zhì)在94℃以上會發(fā)生變性。分別取出適量的干燥的轉(zhuǎn)基因玉米和非轉(zhuǎn)基因玉米粉末,將粉末放入12mm的手動壓片機(jī)模具(鶴壁,河南)上,通過手動的方式對壓片機(jī)施加適當(dāng)?shù)牧?,可以獲得干燥的轉(zhuǎn)基因玉米和非轉(zhuǎn)基因玉米壓片樣本,通過控制加入模具的粉末的多少,可以保證壓片的厚度在1.5mm左右,每種玉米樣本做5個樣本,保證實(shí)驗(yàn)可以測得的數(shù)據(jù)更能代表樣本的特性。

      (2)儀器參數(shù)設(shè)置及樣本安裝

      將經(jīng)過壓片處理的轉(zhuǎn)基因玉米和非轉(zhuǎn)基因玉米壓片放置于太赫茲時域光譜探測系統(tǒng)(tas7400ts,上海)型號的的檢測臺上,找出檢測臺上的合適位置。輸入樣本的測量參數(shù),掃描的面積是30×30mm,在x、y軸方向上掃描步長均為3mm,在掃描的面積內(nèi)上掃描10×10個點(diǎn)。設(shè)置測量條件,樣本厚度在1.5mm,分析方式采用吸收,測量范圍在0.3到4thz。測量的時候先進(jìn)行背景掃描,以排除背景對樣本掃描的影響,然后將樣本樣本臺上設(shè)定的測量范圍,按縱橫方向分別排列,每個樣本之間間隔不小于5mm,使用太赫茲時域光譜探測系統(tǒng)對上述制成的壓片樣本進(jìn)行掃描,重復(fù)上述步驟多次,可以得到轉(zhuǎn)基因樣本和非轉(zhuǎn)基因樣本的太赫茲譜,本發(fā)明主要分析吸收光譜。圖1是測量原理示意圖。

      (3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取

      使用太赫茲時域光譜探測系統(tǒng)對壓片樣本進(jìn)行掃描,可以獲得吸收、反射等光譜。經(jīng)觀察、分析發(fā)現(xiàn)由于不同種類的玉米種子對thz波的吸收是不同的,因此,本發(fā)明主要對吸收光譜進(jìn)行了分析,對于一般樣本的區(qū)分,吸收光譜能較為明顯的表示。

      (4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理

      在太赫茲圖像系統(tǒng)中,對于每個樣本都會有不同的圖像信息,尤其是在壓片樣本的邊緣,它們的圖像信息的差別會更加明顯。因此,我們需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,將掃描圖像中多余的樣本點(diǎn)進(jìn)行去除,提取玉米樣本表面的掃描結(jié)果圖(圖3)中,顏色最深、特征最明顯的8到10個樣本,并取它們的平均值,將其作為樣本的吸收光譜。

      (5)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吸收譜的分析

      將篩選好的樣本點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入origin軟件內(nèi),先對數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值處理,然后將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像生成處理,得到各個品種的玉米的吸收光譜圖。如圖4各個品種的玉米吸收光譜圖可以通過比較不同品種玉米的峰值來區(qū)分它們不同。

      (6)數(shù)學(xué)建模

      通過前面的步驟只能夠初步區(qū)分很難直接通過吸收光譜區(qū)分轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因玉米,需要通過比較ls-svm、bpnn、rf等方法,從中找到一個最優(yōu)的方法,以此來準(zhǔn)確的區(qū)分轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因玉米。

      以上過程就是本發(fā)明的具體的主要流程,圖2是數(shù)據(jù)采集和分析的主要流程圖。

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