一种新型玉米转基因成分的物理检测方法与流程

本发明涉及粮食作物玉米的成分检测方法，具体为一种新型玉米转基因成分的物理检测方法。

背景技术：

农作物转基因检测方法主要有2类：第1类方法在市场监管检测中最为常用，是以外源基因的特定DNA序列为对象的检测技术；第2类是蛋白质检测技术。

1.基于DNA序列的检测方法

(1)PCR检测方法。依据其检测对象不同分为4类：元件特异性PCR、基因特异性PCR、构建特异性PCR、转化体特异性PCR。通过PCR技术检测转基因转化载体携带的启动子、标记基因、终止子等特定序列，判断其是否为转基因作物。该方法特异性较好、效率较高、费用低，是目前我国农业转基因监管部门进行转基因监管检测的主要方法，目前已发布此类检测标准逾50项。该方法通过普通PCR或实时荧光定量PCR对转基因作物通用元件进行检测，是一种较精确、高效的方法，但缺陷是目前通量较小、周期较长，容易出现假阳性。

(2)基因芯片法。基因芯片法又称为DNA微探针阵列法，其实质就是高度集成化的反向斑点杂交技术，通过将外源基因的特异性片断制成检测芯片，与待测样本的DNA进行杂交，反应结果扫描后，通过计算机软件分析，来判断出待测样品是否为转基因产品。该方法通量高，但是检测过程繁琐，尤其是费用很高，对实验设备要求高，可普及性较低。

2.基于表达产物蛋白质的检测方法。以抗体、抗原为基础的免疫学蛋白质检测方法，通过定性、定量外源基因表达产生的蛋白质来判断作物是否为转基因产品。外源表达蛋白的检测方法有3种：生化反应检测法；免疫学检测法，主要有Western杂交、ELISA法及免疫沉淀法；外源表达蛋白生物学活性的检测。外源表达蛋白的检测是转基因作物检测及安全性评价最有效的方法之一，但此种方法只针对某一个转化事件，需要采取逐个排除的方法来达到检测目的，繁琐、成本高，不适于大批量盲样检测。此外还要考虑转基因后基因表达沉默的问题，易出现漏检。

玉米转基因成分的检测，现有技术主要是生化检测方法，存在着样品前处理复杂、检测过程繁琐、动用试剂多、检测费用昂贵、检测时间长、易出现假阳性，以及检测人员专业水平要求高等技术问题，

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种采用太赫兹光谱检测方法，通过分析玉米样品的太赫兹光谱信号检测其转基因成分是否阳性，具有样本制备简单、检测速度快、精度高、智能化程度高、对检测人员要求水平低等优点，可有效解决传统生化检测方法存在的检测速度慢、检测过程复杂的问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种新型玉米转基因成分的物理检测方法，包括以下步骤：

1)标样和样品的制作；

2)标样的太赫兹时域光谱数据的获取：

3)样品转基因成分的太赫兹光谱检测；

4)玉米转基因成分的定性分析。

所述的步骤1)的标样和样品的制作中，标样用于建立各品系玉米(包括转基因和非转基因的)的太赫兹标准光谱库；样品用于对玉米转基因成分的检测；制作标样的标准物质原材料来源于各玉米品系的标准物质，标准物质从国家粮食局科学研究院购买，并具有标准物质证书；

标准物质原材料在充分粉碎、研磨后，取120mg，加入40mg聚乙烯粉末，经摇匀器充分混合后，放置压片机进行压片。压片时保持压力10MPa三分钟，取出压片，用电子螺旋测微器测量厚度(精确到0.01mm)后,放置密封袋封好，密封袋贴标签注明品系名称和厚度，至此，标样制作完毕；样品制作过程同标样制作过程；

标样或样品需在半小时内测试完毕，以避免标样放置在空气中发生的理化变化；标样或样品原材料在使用前保持水分含量在12％-15％左右，若水分过高，会影响样品对太赫兹辐射的吸收，因此需要使用烘干机进行烘干后再进行制样。12％-15％的水分参数确定来源于粮食安全储藏相关国家标准；

所述的步骤2)标样的太赫兹时域光谱数据的获取中：将标样放置于太赫兹时域光谱仪中，采用透射方式获取标样的太赫兹时域光谱数据。检测的环境条件设置为：环境温度：20℃，环境湿度：≤10％；每种玉米品系制作3个标样，每个标样测量3次，总共对每种玉米品系测得9组时域光谱数据，取0.2T-1.2T波段作为有效数据进行平均，得到该标样9次平均的时域光谱数据，再利用光谱仪本身的随机软件，获取该标样的吸收谱数据和波形，存储到数据库中；对各品系标样重复上述检测过程，建立玉米各品系太赫兹吸收光谱标准数据库；

所述的步骤3)样品转基因成分的太赫兹光谱检测中，对于需检测的玉米样品，首先需进行去杂质、清洗，烘干，取小部分进行水分测定,待水分稳定在12％-15％之间时，再进行粉碎、研磨、压片。将压片放置于太赫兹光谱仪中按步骤2)进行光谱测定；

所述的步骤4)玉米转基因成分的定性分析中：(1)以0.01T为频率间隔，取0.2T-1.2T太赫兹波段吸收谱的100个数据点。对于样品数据，记为Xi(i＝1,2,…,100)；对于标准光谱库中的数据，记为Yi(i＝1,2,…,100)；

(2)按以下公式计算样品数据与对应光谱库标样数据的相关系数；

上式中，n＝100,为样品数据平均值，为相应光谱库中标样数据平均值，r是计算得到的相关系数；

对标准光谱库中的每一个标样计算相关系统r1,r2,…,rn,…；

从r1,r2,…,rn,…中选取最大的r值，并把对应的标样作为玉米转基因成分的鉴定结果。

积极有益效果：本发明采用太赫兹光谱检测方法，通过分析玉米样品的太赫兹光谱信号检测其转基因成分是否阳性，具有样本制备简单、检测速度快、精度高、智能化程度高、对检测人员要求水平低等优点，可有效解决传统生化检测方法存在的检测速度慢、检测过程复杂的问题。

附图说明

图1为实施例的四种玉米品系的太赫兹时域光谱；

图2为实施例的四种玉米品系的太赫兹吸收谱。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步的说明：

一种新型玉米转基因成分的物理检测方法，包括以下步骤：

1.标样和样品制备方案：

标样用于建立各品系玉米(包括转基因和非转基因的)的太赫兹标准光谱库；样品用于对玉米转基因成分的检测。

制作标样的标准物质原材料来源于各玉米品系的标准物质，标准物质从国家粮食局科学研究院购买，并具有标准物质证书。

标准物质原材料在充分粉碎、研磨后，取120mg，加入40mg聚乙烯粉末，经摇匀器充分混合后，放置压片机进行压片。压片时保持压力10MPa三分钟，取出压片，用电子螺旋测微器测量厚度(精确到0.01mm)后,放置密封袋封好，密封袋贴标签注明品系名称和厚度，至此，标样制作完毕；样品制作过程同标样制作过程。

标样或样品需在半小时内测试完毕，以避免标样放置在空气中发生的理化变化。

标样或样品原材料在使用前保持水分含量在12％-15％左右，若水分过高，会影响样品对太赫兹辐射的吸收，因此需要使用烘干机进行烘干后再进行制样。12％-15％的水分参数确定来源于粮食安全储藏相关国家标准。

2.标样的太赫兹时域光谱数据的获取

将标样放置于太赫兹时域光谱仪中，采用透射方式获取标样的太赫兹时域光谱数据。检测的环境条件设置为：环境温度：20℃，环境湿度：≤10％。每种玉米品系制作3个标样，每个标样测量3次，总共对每种玉米品系测得9组时域光谱数据，取0.2T-1.2T波段作为有效数据进行平均，得到该标样9次平均的时域光谱数据，在利用光谱仪本身的随机软件，获取该标样的吸收谱数据和波形，存储到数据库中。对各品系标样重复上述检测过程，建立玉米各品系太赫兹吸收光谱标准数据库

3.样品转基因成分的太赫兹光谱检测

对于需检测的玉米样品，首先需进行去杂质、清洗，烘干，取小部分进行水分测定,待水分稳定在12％-15％之间时，再进行粉碎、研磨、压片。将压片放置于太赫兹光谱仪中按步骤2进行光谱测定。

4.玉米转基因成分的定性分析

(1)以0.01T为频率间隔，取0.2T-1.2T太赫兹波段吸收谱的100个数据点。对于样品数据，记为Xi(i＝1,2,…,100)；对于标准光谱库中的标样数据，记为Yi(i＝1,2,…,100)。

(2)按以下公式计算样品数据与对应光谱库中标样数据的相关系数。

上式中，n＝100,为样品数据平均值，为相应光谱库中标样数据平均值，r是计算得到的相关系数。

对标准光谱库中的每一个标样计算相关系统r1,r2,…,rn,…。

从r1,r2,…,rn,…中选取最大的r值，并把对应的标样作为玉米转基因成分的鉴定结果。

术语解释：

1.太赫兹波：太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz(1T＝10¹²Hz)范围的电磁波，波长大概在0.03到3mm范围，介于微波与红外之间。

2.太赫兹时域光谱(THz-TDS)：是一种新型的、非常有效的相干光谱探测技术。特征有：(1)对黑体辐射不敏感，信噪比远高于傅里叶变换红外光谱技术。(2)可探测材料在太赫兹波段的物理和化学信息。(3)可测得电介质材料、半导体材料、生物大分子的振幅和相位信息。(4)可进行时间分辨的测量。

太赫兹波透射性强，其透射能力远强于红外，因此可以采用透射方式获得关于样品的太赫兹光谱，太赫兹透射光谱必然携带了更多的关于样品内部的物理化学性能，因而太赫兹光谱比红外光谱更能反映样品内部理化信息，利用太赫兹光谱对样品进行定性鉴别也就具有了更高的精确性。

实施例

通过本方法对玉米转基因品系MIR162、Bt-11、MON810和非转基因玉米品系Jinboshi781的太赫兹时域光谱图如图1所示，和如图2所示吸收谱图。

本发明采用太赫兹光谱检测方法，通过分析玉米样品的太赫兹光谱信号检测其转基因成分是否阳性，具有样本制备简单、检测速度快、精度高、智能化程度高、对检测人员要求水平低等优点，可有效解决传统生化检测方法存在的检测速度慢、检测过程复杂的问题。

以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。