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科學(xué)家開(kāi)發(fā)出了效率明顯優(yōu)于其它方法的新型全基因組擴(kuò)增方法

妙手生春 2024-05-16 19:41:52

科學(xué)家開(kāi)發(fā)出了效率明顯優(yōu)于其它方法的新型全基因組擴(kuò)增方法

近日,刊登在國(guó)際雜志上的一項(xiàng)研究報(bào)告中,來(lái)自哈佛大學(xué)的研究人員通過(guò)研究開(kāi)發(fā)出了一種新型的全基因組擴(kuò)增方法,這種方法優(yōu)于當(dāng)前使用的其它基因組擴(kuò)增方法;在這項(xiàng)研究報(bào)告中

,研究者對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了描述,同時(shí)闡明了這項(xiàng)技術(shù)如何用于測(cè)定人類(lèi)細(xì)胞暴露紫外輻射后所出現(xiàn)的單核苷酸改變。

隨著科學(xué)家們不斷完全深入理解機(jī)體的基因組

,新型的研究工具也在不斷誕生,其中一種研究就是探究人類(lèi)機(jī)體近乎一樣的細(xì)胞之間的差異
,比如胚胎細(xì)胞等
,每個(gè)細(xì)胞都有自身獨(dú)特的基因組,甚至在相同的有機(jī)體中都是這種情況
;此前研究中
,研究者開(kāi)發(fā)出了能夠放大細(xì)胞間差異的工具,這不僅能夠幫助更好地理解基因組工作的原理
,還具有一定的實(shí)際應(yīng)用
;其中研究者就開(kāi)發(fā)了一種名為malbac的工具來(lái)研究并且測(cè)定單一細(xì)胞間的遺傳改變,其能夠在體外受精中對(duì)胚胎進(jìn)行篩查
,但研究者指出
,這種技術(shù)往往也受限于等位基因的丟失,而這常常會(huì)限制他們了解單核苷酸突變的過(guò)程

這項(xiàng)研究中

,研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新方法來(lái)改善malbac工具,這種改進(jìn)版的工具名為
,通過(guò)插入轉(zhuǎn)座子來(lái)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性擴(kuò)增)
,該工具有千個(gè)堿基的分辨率。i能夠通過(guò)利用研究者所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)座子來(lái)破碎細(xì)胞遺傳物質(zhì)
,轉(zhuǎn)座子就是一種特殊的dna片段
,其能夠改變?cè)诨蚪M中的位點(diǎn),這種新型工具有19個(gè)堿基對(duì)長(zhǎng)的轉(zhuǎn)座子結(jié)合位點(diǎn)以及單鏈的t7啟動(dòng)子環(huán)狀結(jié)構(gòu)
,轉(zhuǎn)座子能夠?yàn)樵摴ぞ邤y帶特殊的其中自
,而啟動(dòng)子就能夠用來(lái)對(duì)下游的進(jìn)行擴(kuò)增,從而產(chǎn)生出用于測(cè)序的文庫(kù)
,早期研究結(jié)果表明
,這種工具優(yōu)于目前研究者所使用的工具。

最后研究者將人類(lèi)細(xì)胞暴露于紫外線(xiàn)下檢測(cè)了這種新型技術(shù)的作用機(jī)制

,隨后對(duì)細(xì)胞所發(fā)生的改變進(jìn)行了測(cè)定
,這種新方法對(duì)基因組的覆蓋率能夠達(dá)到97%
,這要比其它技術(shù)覆蓋率高很多。

關(guān)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)課程論文

  轉(zhuǎn)基因技術(shù)是通過(guò)有性生殖過(guò)程實(shí)現(xiàn)的

,作為生命科學(xué)的前沿技術(shù)
,轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)逐漸走入了人們的生活。面是我整理的關(guān)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)論文
,希望能對(duì)大家有所幫助!

  轉(zhuǎn)基因技術(shù)論文篇一:《試談轉(zhuǎn)基因技術(shù)》
  【摘要】

  作為生命科學(xué)的前沿技術(shù)
,轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)逐漸走入了人們的生活,應(yīng)用領(lǐng)域不斷開(kāi)拓
,在解決人類(lèi)所面臨的糧食短缺
、環(huán)境污染、資源匱乏
、效益衰減等重大問(wèn)題上顯示出日益重要的作用, 逐漸發(fā)展成為強(qiáng)大的現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)
。然而,由于轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品是否存在潛在風(fēng)險(xiǎn)尚無(wú)定論
,故轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的安全性成為全球的 熱點(diǎn) 問(wèn)題
,并引起世界各國(guó)政府和許多國(guó)際組織的高度重視。

  【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)基因技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀;爭(zhēng)議;生物安全管理

  1 轉(zhuǎn)基因技術(shù)簡(jiǎn)介

  轉(zhuǎn)基因技術(shù)(Transgene technology)是指根據(jù)人們的意愿
,利用分子生物學(xué) 方法
, 將人工分離和修飾過(guò)的基因?qū)氲缴矬w基因組中,由于導(dǎo)入基因的表達(dá)
,引起生物體的性狀的可遺傳的修飾
。人們常說(shuō)的"遺傳工程"、"基因工程"
、"遺傳轉(zhuǎn)化"均為轉(zhuǎn)基因的 同義詞
。經(jīng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)修飾的生物體在媒體上常被稱(chēng)為"遺傳修飾過(guò)的生物體"(Genetically modified organism,簡(jiǎn)稱(chēng)GMO)


  轉(zhuǎn)基因技術(shù)的優(yōu)越性體現(xiàn)在:首先
,轉(zhuǎn)基因技術(shù)突破了傳統(tǒng)技術(shù)的某些局限,其所轉(zhuǎn)移的基因不受生物體間親緣關(guān)系的限制
,比如將人類(lèi)的胰島素基因?qū)氲郊?xì)菌體內(nèi)
,跨越了物種之間的界限。其次
,轉(zhuǎn)基因技術(shù)所操作和轉(zhuǎn)移的一般是經(jīng)過(guò)明確定義的基因
,功能清楚,后代表現(xiàn)可準(zhǔn)確預(yù)期
。因此,轉(zhuǎn)基因技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的育種技術(shù)進(jìn)行了廣泛的發(fā)展和比較完美的補(bǔ)充


  2 轉(zhuǎn)基因技術(shù)方法

  2.1 植物轉(zhuǎn)基因方法


  轉(zhuǎn)基因植物是指利用重組DNA技術(shù)將克隆的優(yōu)良目的基因整合到植物的基因組中,并使其得以表達(dá),從而獲得的具有新的遺傳性狀的植物
。方法有如下幾種:

  農(nóng)桿菌介導(dǎo)法:農(nóng)桿菌中有一種致瘤的環(huán)型DNA
,稱(chēng)為T(mén)i質(zhì)粒。被農(nóng)桿菌感染的植物之所以長(zhǎng)瘤正是由于T―DNA插入了植物染色體
。從此
,人們便利用這種天然的轉(zhuǎn)化體系向植物轉(zhuǎn)基因。

  基因槍?zhuān)豪没鹚幈ɑ蚋邏簹怏w加速(這一加速設(shè)備被稱(chēng)為基因槍)
,將包裹了帶目的基因的DNA溶液的高速微彈直接送入完整的植物組織和細(xì)胞中
,然后通過(guò)細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù),再生出植株
,選出其中轉(zhuǎn)基因陽(yáng)性植株即為轉(zhuǎn)基因植株
。主要優(yōu)點(diǎn)是不受受體植物范圍的限制。而且其載體質(zhì)粒的構(gòu)建也相對(duì)簡(jiǎn)單
,因此也是目前轉(zhuǎn)基因研究中應(yīng)用較為廣泛的一種方法


  花粉管通道法:在授粉后向子房注射含目的基因的DNA溶液,利用植物在開(kāi)花
、受精過(guò)程中形成的花粉管通道
,將外源DNA導(dǎo)入受精卵細(xì)胞,并進(jìn)一步地被整合到受體細(xì)胞的基因組中
,隨著受精卵的發(fā)育而成為帶轉(zhuǎn)基因的新個(gè)體
。該法的最大優(yōu)點(diǎn)是不依賴(lài)組織培養(yǎng)人工再生植株,技術(shù)簡(jiǎn)單
,不需要裝備精良的實(shí)驗(yàn)室
,常規(guī)育種工作者易于掌握。

  2.2 動(dòng)物轉(zhuǎn)基因方法


  轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是通過(guò)人工實(shí)驗(yàn)方法
,將別的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞,與動(dòng)物本身的基因整合在一起
,并隨細(xì)胞的分裂而繁殖
,并且能夠?qū)e的基因信息遺傳給后代,嚴(yán)格意義上說(shuō)
,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是人工創(chuàng)造的新動(dòng)物


  轉(zhuǎn)基因動(dòng)物接受外來(lái)基因的細(xì)胞一般是受精卵。主要的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)包括有:

  核顯微注射法:是動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)中最常用的方法
。它是在顯微鏡下將外源基因注射到受精卵細(xì)胞的原核內(nèi)
,注射的外源基因與胚胎基因組融合,然后進(jìn)行體外培養(yǎng)
,最后移植到受體母畜子宮內(nèi)發(fā)育
,這樣分娩的動(dòng)物體內(nèi)的每一個(gè)細(xì)胞都含有新的DNA片段
。它可以直接獲得純系,實(shí)驗(yàn)周期短


  逆轉(zhuǎn)錄病毒載體法:指將目的基因重組到逆轉(zhuǎn)錄病毒載體上
,制成高濃度的病毒顆粒,人為感染著床前或著床后的胚胎
,也可以直接將胚胎與能釋放逆轉(zhuǎn)錄病毒的單層培養(yǎng)細(xì)胞共孵育以達(dá)到感染的目的
,通過(guò)病毒將外源目的基因插入整合到宿主基因組DNA中去。此法優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需要重排
,可在整合點(diǎn)整合轉(zhuǎn)移基因的單個(gè)拷貝;將胚胎置于高濃度病毒容器中
,或者與被感染的細(xì)胞體外共同培養(yǎng),或微注射雞胚盤(pán)里
,整合有逆轉(zhuǎn)錄病毒的DNA的胚胎率高


  胚胎干細(xì)胞介導(dǎo)法:是將基因?qū)肱咛ビ诩?xì)胞;然后將轉(zhuǎn)基因的胚胎干細(xì)胞注射于動(dòng)物囊胚后可參與宿主的胚胎構(gòu)成,形成嵌合體
,直至達(dá)到種系嵌合
。其優(yōu)點(diǎn)是:在將胚胎干細(xì)胞植入胚胎前,可以在體外選擇一個(gè)特殊的基因型
,用外源DNA轉(zhuǎn)染以后
,胚胎干細(xì)胞可以被克隆,繼而可以篩選含有整合外源DNA的細(xì)胞用于細(xì)胞融合
,由此可以得到很多遺傳上相同的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物


  3 轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

  目前,國(guó)際上獲得的轉(zhuǎn)基因植物已達(dá)100種以上
。轉(zhuǎn)基因作物已在美國(guó)
、阿根廷及加拿大等國(guó)大面積 種植 ,在所有轉(zhuǎn)基因作物中
,轉(zhuǎn)基因的大豆
、玉米、棉花和油菜的種植面積占99%以上
。中國(guó)政府十分重視生物技術(shù)的研究
,中國(guó)正在研發(fā)的轉(zhuǎn)基因作物和林木有47種,涉及的基因種類(lèi)超過(guò)100種
。以轉(zhuǎn)基因山羊
、奶牛生產(chǎn)LAt-PA,以轉(zhuǎn)基因豬生產(chǎn)人血紅蛋白等
,這些基因產(chǎn)品具有高效
、優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)與相應(yīng)的人體蛋白具有同樣的生物活性
,且多隨乳汁分泌
,便于分離純化


  4 轉(zhuǎn)基因技術(shù)的爭(zhēng)議

  隨著轉(zhuǎn)基因問(wèn)題日益成為熱點(diǎn)
,越來(lái)越多的人開(kāi)始關(guān)注轉(zhuǎn)基因
。科學(xué)家發(fā)明轉(zhuǎn)基因技術(shù)的初衷是想利用該技術(shù)造福人類(lèi)
,既可加快農(nóng)作物和家畜品種的改良速度
,提高人類(lèi)食物的品質(zhì),又可以生產(chǎn)珍貴的藥用蛋白
,為患病者帶來(lái)福音


  但是,人類(lèi)對(duì)自然界的干預(yù)是否會(huì)造成潛在的尚不可能預(yù)知的危險(xiǎn)?由于一系列的爭(zhēng)論
,聯(lián)合國(guó)也公開(kāi)言論試圖說(shuō)明轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品是無(wú)害安全的
,國(guó)際經(jīng)合組織1993年提出了食品安全性評(píng)價(jià)的實(shí)質(zhì)等同性原則,如果轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物生產(chǎn)的產(chǎn)品與傳統(tǒng)產(chǎn)品具有實(shí)質(zhì)等同性
,則可以認(rèn)為是安全的
。然而各國(guó)政府對(duì)于轉(zhuǎn)基因的態(tài)度卻轉(zhuǎn)向兩個(gè)方向。一方是以美國(guó)為代表的寬松政策
,認(rèn)為只要在科學(xué)上無(wú)法證明轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的危害性都不應(yīng)該限制
。另一方以歐盟為代表的則認(rèn)為只要不能否定其危害性就應(yīng)該限定。

  我國(guó)政府十分重視轉(zhuǎn)基因生物安全管理問(wèn)題
,2001年5月
,國(guó)務(wù)院頒布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》,我國(guó)越來(lái)越重視轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的安全性
,并且密切關(guān)注國(guó)際上有關(guān)管理法規(guī)的動(dòng)向

  轉(zhuǎn)基因技術(shù)論文篇二:《試論轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)技術(shù)》
  摘要:在基因工程技術(shù)開(kāi)展的影響下,各國(guó)對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的研發(fā)也在不時(shí)放慢
,而轉(zhuǎn)基因食品的呈現(xiàn)隨同著食品平安成績(jī)
,人們對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的信任度并不高,為了使人們可以對(duì)轉(zhuǎn)基因食品停止自主選擇
,各個(gè)國(guó)度與組織機(jī)構(gòu)要求企業(yè)對(duì)消費(fèi)的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品停止標(biāo)識(shí)
,這也對(duì)轉(zhuǎn)基因食品剖析檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。本文引見(jiàn)了轉(zhuǎn)基因食品剖析檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)容
,討論其研討進(jìn)程
,并對(duì)轉(zhuǎn)基因食品剖析檢測(cè)技術(shù)的將來(lái)開(kāi)展停止了瞻望。

  關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)基因食品;剖析檢測(cè)技術(shù);基因工程

  20世紀(jì)70年代重組DNA技術(shù)的問(wèn)世將生物技術(shù)帶進(jìn)基因工程時(shí)代
,農(nóng)業(yè)生物技術(shù)在世界范圍內(nèi)迅速崛起
,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在全球范圍內(nèi)失掉普遍種植,隨之而來(lái)的轉(zhuǎn)基因食品也迅猛開(kāi)展
。由于轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)的普遍使用和轉(zhuǎn)基因作物的大規(guī)模種植
,轉(zhuǎn)基因食品的平安性成績(jī)也已惹起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注


  一、轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)識(shí)制度與剖析檢測(cè)技術(shù)

  我國(guó)在2015年對(duì)葉食品平安法曳的修訂中有明白的指示
,企業(yè)對(duì)轉(zhuǎn)基因食品必需依照規(guī)則停止標(biāo)識(shí)
。目前國(guó)際中關(guān)于轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)識(shí)制度次要分為強(qiáng)迫性標(biāo)識(shí)與自愿性標(biāo)識(shí)2種。在我國(guó)關(guān)于轉(zhuǎn)基因食品的標(biāo)識(shí)有著較為嚴(yán)厲的法律制度
,關(guān)于企業(yè)消費(fèi)與運(yùn)營(yíng)的產(chǎn)品直達(dá)基因食品含量超越閾值必需停止標(biāo)識(shí)
。而在一些歐美國(guó)度對(duì)轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)識(shí)沒(méi)有嚴(yán)厲的要求,只關(guān)于存有過(guò)敏要素的轉(zhuǎn)基因食品停止標(biāo)志
。而在我國(guó)產(chǎn)品出口時(shí)需求停止嚴(yán)厲的剖析檢測(cè)
,關(guān)于合格的轉(zhuǎn)基因食品同意出口并停止轉(zhuǎn)基因標(biāo)識(shí),其也是產(chǎn)品流通的關(guān)鍵
。由此可見(jiàn)標(biāo)識(shí)的重要性[1]
。而對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)需求經(jīng)過(guò)剖析檢測(cè)來(lái)完成,故轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)識(shí)制度是轉(zhuǎn)基因食品的重要標(biāo)簽
。實(shí)踐檢測(cè)才能決議標(biāo)識(shí)制度的樹(shù)立
,定性和定量剖析檢測(cè)技術(shù)所到達(dá)的檢測(cè)限為標(biāo)識(shí)制度提供迷信根據(jù);但是在實(shí)踐檢驗(yàn)檢疫任務(wù)中標(biāo)識(shí)制度是經(jīng)過(guò)檢測(cè)技術(shù)來(lái)完成的。因而
,標(biāo)識(shí)制度與剖析檢測(cè)技術(shù)的關(guān)系非常親密
,二者互相影響,互相作用[2]


  二
、、轉(zhuǎn)基因食品成績(jī)現(xiàn)狀

  2.1轉(zhuǎn)基因食品概述

  在基因工程中
,應(yīng)用DNA重組技術(shù)將外源性基因轉(zhuǎn)移到其他生物體中
,使生物體顯現(xiàn)出特殊的遺傳特征與生物性狀,失掉新的基因重組的生物體就是轉(zhuǎn)基因的內(nèi)容
。而所謂轉(zhuǎn)基因食品則是使用這些特殊的生物體停止加工而成的食品
。轉(zhuǎn)基因在某種水平上只是應(yīng)用外源性基因放慢生物體的生出息程,在基因工程中
,轉(zhuǎn)基因食品次要是為了延長(zhǎng)作物生長(zhǎng)周期堯添加作物產(chǎn)量堯添加抗病蟲(chóng)害才能
,從而無(wú)效降低消費(fèi)本錢(qián),進(jìn)步作物的消費(fèi)效益
。在目前的轉(zhuǎn)基因研討中
,并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)食品中含有少量的毒素。但是由于轉(zhuǎn)基因食品屬于人工制造的外來(lái)生物體而非自然選擇生成的物種
,在基因漂流的進(jìn)程中發(fā)生的基因序列的改動(dòng)無(wú)法完全地停止掌握
,外源性基因在與DNA停止重組時(shí)存在著不可控制的性狀,因此對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的平安性也無(wú)法停止確切的定論[3]。

  2.2轉(zhuǎn)基因食品存在的成績(jī)

  轉(zhuǎn)基因食品自呈現(xiàn)開(kāi)端便成了一種十分具有爭(zhēng)議的食品
,越來(lái)越多的轉(zhuǎn)基因食品流入市場(chǎng)與媒體的發(fā)酵使人們對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的平安性有了很大的質(zhì)疑
。而在轉(zhuǎn)基因食品平安的成績(jī)上,目前還沒(méi)有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拿孕沤Y(jié)論與研討 報(bào)告 對(duì)其平安性給出確切的證據(jù)結(jié)論
,其存在的成績(jī)次要有以下幾個(gè)方面
。第一,轉(zhuǎn)基因食品是由基因植入及基因重組構(gòu)成的新的生物體
,其本來(lái)具有的構(gòu)造與成分能否發(fā)作了變化;第二
,轉(zhuǎn)基因食品不是自然界生成的產(chǎn)物,食用轉(zhuǎn)基因食品能否會(huì)對(duì)人體發(fā)生負(fù)面影響
,臨時(shí)食用能否會(huì)有毒素的積聚,對(duì)人體的發(fā)育生長(zhǎng)有什麼影響;第三
,轉(zhuǎn)基因作物不是在自然選擇下呈現(xiàn)的產(chǎn)物
,其能否會(huì)對(duì)生物鏈有影響,能否會(huì)毀壞生態(tài)均衡;第四
,轉(zhuǎn)基因作物是基因活動(dòng)下的產(chǎn)物
,這種狀況下能否會(huì)呈現(xiàn)基因凈化的狀況,涉及到其他自然界的作物
,使其基因發(fā)作改動(dòng)[4]
。由于上述這些成績(jī)并沒(méi)有失掉無(wú)效的處理,因此才迫切需求完好堯精確堯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)霓D(zhuǎn)基因食品剖析檢測(cè)技術(shù)對(duì)其平安性停止保證
,從而進(jìn)一步完善我國(guó)轉(zhuǎn)基因食品監(jiān)管方面的迷信標(biāo)準(zhǔn)


  2.3轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)容和分類(lèi)

  目前,關(guān)于轉(zhuǎn)基因食品的平安性次要依托轉(zhuǎn)基因食品剖析檢測(cè)來(lái)停止測(cè)定
。而在轉(zhuǎn)基因食品的剖析檢測(cè)進(jìn)程中
,次要是對(duì)DNA堯蛋白質(zhì)及核酸這3類(lèi)物質(zhì)停止測(cè)定,可以依據(jù)這3類(lèi)物質(zhì)分紅3個(gè)品種的檢測(cè)辦法
,在實(shí)踐狀況中可以依據(jù)需求停止檢測(cè)辦法的聯(lián)用
。由于蛋白質(zhì)程度檢測(cè)辦法僅適用于未停止加工的食品檢測(cè)和新穎食品范圍,具有較大的局限性
,因此現(xiàn)階段外源基因測(cè)定辦法的運(yùn)用范圍較為普遍[5]


  三、轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)技術(shù)的研討

  3.1蛋白質(zhì)印跡檢測(cè)技術(shù)

  蛋白質(zhì)印跡檢測(cè)次要是應(yīng)用聚丙烯酰氨凝膠電泳對(duì)轉(zhuǎn)基因食品外源蛋白質(zhì)停止別離
,并與顯色酶反響停止結(jié)合
,從而使外源蛋白質(zhì)可以無(wú)效地停止別離檢測(cè)。這種檢測(cè)辦法次要是對(duì)轉(zhuǎn)基因食品中不可溶蛋白質(zhì)停止剖析
,檢測(cè)在轉(zhuǎn)基因食品中的蛋白質(zhì)含量
,并與蛋白質(zhì)預(yù)定限值停止比對(duì)。

  3.2復(fù)合擴(kuò)增PCR檢測(cè)技術(shù)

  目前在轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)中多重PCR檢測(cè)技術(shù)是一種被普遍運(yùn)用的檢測(cè)手腕
。PCR淵聚合酶鏈?zhǔn)椒错懺┢胀ㄖ荒軐?duì)1個(gè)DNA片段停止縮小擴(kuò)增檢測(cè)
。為了能在轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)中取得更片面的基因序列信息
,在停止基因檢測(cè)時(shí)應(yīng)用PCR反響原理停止多重檢測(cè),由此構(gòu)成了復(fù)合擴(kuò)增PCR轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)技術(shù)
。這種檢測(cè)技術(shù)的使用可以無(wú)效提升檢測(cè)效率
,并且可以對(duì)基因序列多個(gè)靶位點(diǎn)同時(shí)停止檢測(cè),完成轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)的精確性與牢靠性[6]


  3.3外源DNA檢測(cè)技術(shù)

  轉(zhuǎn)基因食品次要是將外源DNA導(dǎo)入生物體中
,而對(duì)外源DNA的檢測(cè)次要是對(duì)植入的DNA片段停止轉(zhuǎn)基因食品基因序列特征的檢測(cè),以轉(zhuǎn)基因食品DNA序列作為檢測(cè)目的
,轉(zhuǎn)基因食品核酸程度檢測(cè)作為最次要的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)
,其次要檢測(cè)啟動(dòng)子堯基因和終止子,便于檢測(cè)轉(zhuǎn)基因食品


  3.4基因芯片檢測(cè)技術(shù)

  基因芯片是對(duì)轉(zhuǎn)基因生物體的基因組序列停止測(cè)定
,經(jīng)過(guò)將轉(zhuǎn)基因食品的DNA有規(guī)律排布在硅片或是玻片上構(gòu)成微距陣。經(jīng)過(guò)對(duì)基因芯片上的基因序列停止計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)算處置
,從而取得轉(zhuǎn)基因食品的基因特征與生物信息
,這種辦法可以精確無(wú)效地對(duì)轉(zhuǎn)基因生物體的基因表達(dá)特征停止檢測(cè)[7-9]。

  3.5LAMP檢測(cè)技術(shù)

  LAMP淵環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增冤技術(shù)是眾多核苷酸擴(kuò)增技術(shù)中的一種
,這種技術(shù)在運(yùn)用時(shí)沒(méi)有特定的環(huán)境條件要求
,只需求在恒溫形態(tài)下就可以停止檢測(cè)實(shí)驗(yàn),操作技術(shù)較為復(fù)雜
。LAMP檢測(cè)技術(shù)次要是應(yīng)用顯色反響對(duì)轉(zhuǎn)基因生物體停止察看
,并且應(yīng)用濁度儀對(duì)其在反響進(jìn)程中發(fā)生的沉淀物停止檢測(cè)判別,是一種較為復(fù)雜的檢測(cè)技術(shù)


  3.6聯(lián)用檢測(cè)技術(shù)

  聯(lián)用檢測(cè)技術(shù)次要是集合多種檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)基因食品停止無(wú)效的剖析檢測(cè)
,這樣可以起到揚(yáng)長(zhǎng)避短的作用。在基因檢測(cè)中
,現(xiàn)有的聯(lián)用檢測(cè)技術(shù)有PCR技術(shù)與酶聯(lián)免疫吸附法的結(jié)合運(yùn)用等辦法[10-11]


  四、結(jié)語(yǔ)

  轉(zhuǎn)基因食品剖析檢測(cè)技術(shù)次要是對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的平安停止評(píng)價(jià)
。目前
,轉(zhuǎn)基因食品剖析檢測(cè)技術(shù)有多種,由于轉(zhuǎn)基因食品的基因片段不同
,因此采用的檢測(cè)技術(shù)也需求根據(jù)實(shí)踐需求停止選擇
,確保檢測(cè)技術(shù)的無(wú)效性。在將來(lái)市場(chǎng)上會(huì)呈現(xiàn)越來(lái)越多的轉(zhuǎn)基因食品
,剖析檢測(cè)技術(shù)作為其中重要的檢測(cè)手腕也肯定會(huì)有新的開(kāi)展

  轉(zhuǎn)基因技術(shù)論文篇三:《淺議轉(zhuǎn)基因食品消費(fèi)者知情權(quán)保護(hù)制度》
  [摘 要]轉(zhuǎn)基因食品消費(fèi)中存在的信息不對(duì)稱(chēng)及食品安全的不確定性引發(fā)了消費(fèi)者的普遍關(guān)注,切實(shí)保障消費(fèi)者的知情權(quán)有助于轉(zhuǎn)基因食品的理性消費(fèi)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)的健康發(fā)展。

  因此
,應(yīng)借鑒美國(guó)和歐盟保障消費(fèi)者知情權(quán)的主要制度
,從標(biāo)識(shí)制度、安全評(píng)價(jià)和檢測(cè)制度以及公眾參與制度等方面構(gòu)建和完善我國(guó)轉(zhuǎn)基因食品消費(fèi)者知情權(quán)的保障體系


  [關(guān)鍵詞]轉(zhuǎn)基因食品;消費(fèi)者;知情權(quán)


  二十世紀(jì)末以來(lái),轉(zhuǎn)基因食品在生活中得到了廣泛的推廣


  所謂轉(zhuǎn)基因
,就是利用分子生物學(xué)手段,將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到其他生物物種中去
,使其出現(xiàn)原物種不具有的性狀或產(chǎn)物
,以轉(zhuǎn)基因生物為原料加工生產(chǎn)的食品就是轉(zhuǎn)基因食品。但另一方面
,隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)日益普遍的運(yùn)用
,這一技術(shù)對(duì)人類(lèi)健康可能帶來(lái)的安全隱患也逐漸受到社會(huì)各界的關(guān)注。在轉(zhuǎn)基因食品已經(jīng)生產(chǎn)并上市的情況下
,消費(fèi)者的知情權(quán)具有正當(dāng)性,應(yīng)當(dāng)予以保護(hù)


  一
、消費(fèi)者知情權(quán)的內(nèi)涵。

  消費(fèi)者有權(quán)要求經(jīng)營(yíng)者按照法律規(guī)定的方式標(biāo)明轉(zhuǎn)基因食品及其相關(guān)服務(wù)的真實(shí)成份
、所用原料
、來(lái)源。如果食品含有轉(zhuǎn)基因成份
、所用原料為轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品
、直接來(lái)自于轉(zhuǎn)基因方法培育的作物、所提供的餐飲服務(wù)中涉及轉(zhuǎn)基因食品等等
,則消費(fèi)者有權(quán)要求經(jīng)營(yíng)者在出售轉(zhuǎn)基因食品或提供轉(zhuǎn)基因食品相關(guān)的服務(wù)時(shí)
,予以標(biāo)明。消費(fèi)者有權(quán)在交易過(guò)程中
,就所售食品或所提供服務(wù)進(jìn)行詢(xún)問(wèn)和了解
,經(jīng)營(yíng)者應(yīng)該耐心、細(xì)致地予以回答和說(shuō)明
。經(jīng)營(yíng)者在提供轉(zhuǎn)基因食品或與轉(zhuǎn)基因食品相關(guān)的服務(wù)時(shí)
,無(wú)論食品或服務(wù)的優(yōu)、缺點(diǎn)均應(yīng)向消費(fèi)者如實(shí)介紹


  二
、消費(fèi)者知情權(quán)保護(hù)制度的意義。

  (一)轉(zhuǎn)基因食品消費(fèi)者知情權(quán)保護(hù),是食品安全保障的重要方面


  由于轉(zhuǎn)基因作物能更好地防治病蟲(chóng)害
,抵御干旱,提高產(chǎn)量
,營(yíng)養(yǎng)成分高
,因此發(fā)展前景十分廣闊。但專(zhuān)家們也強(qiáng)調(diào)
,發(fā)展轉(zhuǎn)基因食品必須有嚴(yán)格監(jiān)督
、科學(xué)檢驗(yàn)、加強(qiáng)立法和管理
,以避免它對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境造成損害
。[1]而轉(zhuǎn)基因食品消費(fèi)者知情權(quán)保護(hù)法律制度,有助于通過(guò)消費(fèi)者監(jiān)督
,促使食品生產(chǎn)者在轉(zhuǎn)基因技術(shù)的運(yùn)用上更加慎重
,避免有害健康的食品進(jìn)入消費(fèi)領(lǐng)域,因而是食品安全保障的重要途徑和手段


  (二)轉(zhuǎn)基因食品消費(fèi)者知情權(quán)保護(hù)
,是消費(fèi)者權(quán)益的重要體現(xiàn)。

  知情權(quán)作為政治民主化的一種必要和結(jié)果
,是公民依法享有的基本人身權(quán)利
。消費(fèi)者作為特定的民事主體,其享有知情權(quán)是政治領(lǐng)域的民主原則擴(kuò)展到經(jīng)濟(jì)生活的必然要求
,我國(guó)相關(guān)法律法規(guī)做出了明確規(guī)定
。特別是消費(fèi)者的知情權(quán),還是其行使選擇權(quán)的前提條件
,消費(fèi)者有權(quán)決定是否購(gòu)買(mǎi)轉(zhuǎn)基因食品
。因而知情權(quán)對(duì)食品消費(fèi)者的基本權(quán)益的全面實(shí)現(xiàn)有著至關(guān)重要的作用。然而
,就目前我國(guó)轉(zhuǎn)基因食品研發(fā)
、生產(chǎn)、加工
、銷(xiāo)售等方面而言
,消費(fèi)者所應(yīng)享有的知情權(quán)與社會(huì)現(xiàn)實(shí)有著極大差距,現(xiàn)行法律對(duì)此方面規(guī)定亦不完善
。這種情況不利于對(duì)消費(fèi)者基本權(quán)益的保護(hù)
,也對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的規(guī)范管理造成負(fù)面影響。

  三
、國(guó)外轉(zhuǎn)基因食品消費(fèi)者知情權(quán)保護(hù)現(xiàn)狀


  轉(zhuǎn)基因食品信息公開(kāi)
,保障消費(fèi)者充分享有知情權(quán),是目前世界各國(guó)自轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)研發(fā)到轉(zhuǎn)基因食品商業(yè)化生產(chǎn)銷(xiāo)售過(guò)程中所需解決的重要課題
。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于此有著較為完善的立法和管理體系
。國(guó)外先進(jìn)的信息透明化管理模式以及消費(fèi)者知情權(quán)保護(hù)法律制度的研究與實(shí)踐對(duì)我國(guó)有著重大的借鑒意義。其主要可歸納為三大模式:

  (一)以歐盟為代表的嚴(yán)格限制型模式


  歐盟對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的認(rèn)定根據(jù)過(guò)程而非最終產(chǎn)品
。為保證消費(fèi)者對(duì)食品擁有充分知情權(quán),歐盟設(shè)立了專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)
,即歐盟食品安全管理局(EFSA)
,負(fù)責(zé)評(píng)估與整個(gè)食物鏈相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn),不受其他機(jī)構(gòu)管轄
,獨(dú)立開(kāi)展工作
。[2]并建立專(zhuān)門(mén)網(wǎng)站向公眾提示食品風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題,充分公開(kāi)轉(zhuǎn)基因食品自研發(fā)到銷(xiāo)售的各環(huán)節(jié)信息


  在對(duì)消費(fèi)者知情權(quán)法律保護(hù)方面
,歐盟以《通用食品法》為主體,輔以大量食品標(biāo)簽法令和 廣告 法令
,構(gòu)成高低有序
,結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)霓D(zhuǎn)基因食品信息公開(kāi)制度。2003 年第 1829 號(hào)法令和1830 號(hào)法令規(guī)定:無(wú)論源自轉(zhuǎn)基因生物的 DNA或蛋白質(zhì)是否存在
,只要食品包含轉(zhuǎn)基因生物或由轉(zhuǎn)基因生物制成
,都要有特別標(biāo)簽加以標(biāo)明。法令細(xì)化到標(biāo)簽規(guī)格制式
,轉(zhuǎn)基因含量限制等,種類(lèi)擴(kuò)展到數(shù)十類(lèi)百余種


  (二)以美國(guó)為代表的寬松鼓勵(lì)型模式


  美國(guó)對(duì)于轉(zhuǎn)基因食品管理遵循的是?可靠性科學(xué)原則?,采取寬松式管理模式
,奉行自律管制
。但其仍十分注重公眾知情權(quán)的法律保護(hù),強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)基因技術(shù)研發(fā)
、實(shí)踐
、生產(chǎn)、推廣的透明性
,并建立了有效的食品安全信息系統(tǒng)
,定時(shí)發(fā)布轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)信息,在網(wǎng)絡(luò)發(fā)布轉(zhuǎn)基因食品名錄
、食品安全資源信息等
,使食品安全信息最大限度予以公開(kāi)
。[3]美國(guó)《轉(zhuǎn)基因食品安全管理草案》、《公共健康衛(wèi)生法》
、《聯(lián)邦食品及藥物管理現(xiàn)代化法》規(guī)定了轉(zhuǎn)基因食品商業(yè)化申請(qǐng)流程
,并將對(duì)公眾公開(kāi)相關(guān)技術(shù)資料等,作為取得食品和藥物管理局(FDA)合法執(zhí)照的必要條件


  (三)以日本為代表的折中模式日本對(duì)轉(zhuǎn)基因食品采取的是在嚴(yán)格管制的同時(shí)加以鼓勵(lì)的原則
。為保護(hù)消費(fèi)者知情權(quán),日本政府頒布《轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)識(shí)法》
,對(duì)主要原料為已通過(guò)安全評(píng)價(jià)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品
,加工后仍殘留重組 DNA或其編碼的蛋白質(zhì)食品,制定具體的標(biāo)識(shí)辦法
。同時(shí)
,由日本科學(xué)技術(shù)廳、農(nóng)林水產(chǎn)省和厚生省共同管理轉(zhuǎn)基因技術(shù)事項(xiàng)
,定期公布轉(zhuǎn)基因食品研發(fā)資料以及市場(chǎng)流通轉(zhuǎn)基因食品名錄


  國(guó)外轉(zhuǎn)基因食品管理模式,不管其對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)產(chǎn)品是否持謹(jǐn)慎態(tài)度
,都將信息透明化
、保證消費(fèi)者充分知情權(quán)置于立法及管理優(yōu)先考慮的方面,值得我國(guó)相關(guān)立法執(zhí)法機(jī)構(gòu)借鑒


  四
、我國(guó)轉(zhuǎn)基因食品消費(fèi)者知情權(quán)保護(hù)現(xiàn)狀。

  我國(guó)政府高度關(guān)注現(xiàn)代生物技術(shù)
,支持和鼓勵(lì)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的研究
。我國(guó)于 2000 年 8 月 8 日簽署《卡塔赫納生物安全議定書(shū)》的第 23 條規(guī)定:各締約方應(yīng)按其各自的法律規(guī)章,在關(guān)于改性活生物體的決策過(guò)程中征求公眾的意見(jiàn)
,并在不違反關(guān)于機(jī)密資料的情況下
,向公眾通報(bào);締約方應(yīng)力求使公眾知悉可通過(guò)何種方式公開(kāi)獲得生物安全資料。[4]2001 年 5月 23 日
,國(guó)務(wù)院發(fā)布《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》
,明確規(guī)定農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物實(shí)行安全評(píng)價(jià)制度,標(biāo)志管理制度
,生產(chǎn)許可制度
,經(jīng)營(yíng)許可制度和安全審批制度。作為迄今為止我國(guó)級(jí)別最高
、最全面的轉(zhuǎn)基因技術(shù)管理?xiàng)l例
,信息公開(kāi)制度和知情權(quán)保護(hù)制度均未列入其中。

  我國(guó)在轉(zhuǎn)基因食品消費(fèi)者知情權(quán)的保護(hù)方面在立法上取得重大成就的同時(shí)
,也存在著一些弊端
。如缺少專(zhuān)門(mén)生物技術(shù)安全立法
,立法層次不高,研究
、生產(chǎn)
、銷(xiāo)售等轉(zhuǎn)基因技術(shù)重要階段信息公開(kāi)出現(xiàn)?真空管理?,[5]造成信息公開(kāi)制度和知情同意制度嚴(yán)重缺失
。轉(zhuǎn)基因食品強(qiáng)制標(biāo)識(shí)是保護(hù)消費(fèi)者知情權(quán)最重要的手段
,但隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)迅速發(fā)展,《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)管理辦法》所規(guī)定標(biāo)識(shí)種類(lèi)未進(jìn)行更新補(bǔ)充
,標(biāo)識(shí)管理未向煙酒等進(jìn)行細(xì)化規(guī)范
,造成標(biāo)識(shí)混亂,透露信息極為有限
,對(duì)消費(fèi)者充分行使知情權(quán)造成巨大阻礙


  五、完善我國(guó)轉(zhuǎn)基因食品消費(fèi)者知情權(quán)保護(hù)制度 措施


  我國(guó)學(xué)術(shù)界在轉(zhuǎn)基因食品消費(fèi)者知情權(quán)法律保護(hù)方面
,也做了較多的研究。具體來(lái)說(shuō)
,完善我國(guó)轉(zhuǎn)基因食品消費(fèi)者知情權(quán)保護(hù)制度
,應(yīng)加強(qiáng)以下三個(gè)工作重點(diǎn):

  第一,加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的標(biāo)識(shí)管理
。雖然轉(zhuǎn)基因標(biāo)識(shí)制度已經(jīng)實(shí)施多年
, 但在轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)識(shí)上還存在諸多問(wèn)題。一方面
, 還有眾多轉(zhuǎn)基因食品沒(méi)有進(jìn)行標(biāo)識(shí);另一方面
, 現(xiàn)有的進(jìn)行了標(biāo)識(shí)的轉(zhuǎn)基因食品,其所作的標(biāo)識(shí)多數(shù)不符合規(guī)范
。因此
,國(guó)家相關(guān)部門(mén)應(yīng)在今后加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)識(shí)的監(jiān)管工作。

  第二
,強(qiáng)調(diào)公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的知情權(quán)和選擇權(quán)。公眾對(duì)所消費(fèi)的食品應(yīng)擁有知情權(quán)和選擇權(quán)
, 公眾只有充分地獲得知情權(quán)
, 才能享有選擇權(quán), 并最大限度地保護(hù)自己的權(quán)益
。在目前轉(zhuǎn)基因食品的風(fēng)險(xiǎn)和危害尚不明確的情況下
, 消費(fèi)者對(duì)其選擇有些茫然難以避免。因此
, 政府相關(guān)主管部門(mén)應(yīng)提高轉(zhuǎn)基因相關(guān)信息透明性和安全管理的公眾可參與性
, 比如在批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因生物環(huán)境釋放和商業(yè)化生產(chǎn)時(shí)增加公眾聽(tīng)證的程序


  第三,健全轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)
、評(píng)估體系
。首先, 建立獨(dú)立的權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)
, 對(duì)轉(zhuǎn)基因食品進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)
, 保證其質(zhì)量和安全性, 并逐漸形成一個(gè)覆蓋全國(guó)的農(nóng)業(yè)生物技術(shù)管理監(jiān)督與監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系
。定時(shí)發(fā)布轉(zhuǎn)基因食品名錄供消費(fèi)者參考
。其次,嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)
、加工
、貯運(yùn)、銷(xiāo)售直到進(jìn)出口各環(huán)節(jié)
, 使安全風(fēng)險(xiǎn)降至最低
。[6]結(jié)合我國(guó)實(shí)際, 研制出一套切實(shí)可行的轉(zhuǎn)基因食品安全評(píng)估體系
, 將轉(zhuǎn)基因食品置于規(guī)范化的管理和監(jiān)控之中
, 使消費(fèi)者能放心地消費(fèi)轉(zhuǎn)基因食品。第三
, 要加大執(zhí)法力度
。對(duì)未經(jīng)申報(bào)審批而進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)的, 對(duì)不執(zhí)行轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)識(shí)制度的單位和個(gè)人
, 應(yīng)承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任
,以保證轉(zhuǎn)基因食品市場(chǎng)健康發(fā)展。

  六
、結(jié)語(yǔ)

全基因組測(cè)序的前世今生

基因組代表了遺傳研究的起點(diǎn)。自從發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)以來(lái)

,科學(xué)家們一直致力于以精確的方式確定堿基的排列順序
。從1965年開(kāi)始第一個(gè)酵母的片段測(cè)序到現(xiàn)在,測(cè)序的讀長(zhǎng)依然不足以覆蓋大多數(shù)物種整個(gè)基因組的大小
,因此基因組組裝技術(shù)也一直是不斷研發(fā)改進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)
。本文系統(tǒng)的回顧了整個(gè)基因組測(cè)序相關(guān)的重要技術(shù)、主要里程碑以及當(dāng)前三代測(cè)序技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)


下圖展示了基因組組裝的各個(gè)重要的里程碑
。不同的顏色背景分別展示了從最早基于核苷酸的早期測(cè)序到基于Sanger的鳥(niǎo)槍法測(cè)序,到大規(guī)模的二代NGS測(cè)序
,再到現(xiàn)在的三代TGS測(cè)序的主要組裝成就
。歷時(shí)13年(1990-2003)耗資30億美元的人類(lèi)基因組計(jì)劃(HGP)毫無(wú)疑問(wèn)加速了基因組組裝的進(jìn)程
,NGS衍生了一系列新穎的應(yīng)用,包括全外顯子組測(cè)序
、RNA-seq
、ChIp-seq、WGBS-seq等等
,極大的促進(jìn)了基因組測(cè)序的應(yīng)用
。2010年之后,全新的技術(shù)開(kāi)啟了第三代測(cè)序TGS—長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序的時(shí)代
,長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序極大的增加了基因組組裝的優(yōu)勢(shì)
,基因組組裝的連續(xù)性大大提高。

TGS的定義可能會(huì)有所不同
,通常是指無(wú)需擴(kuò)增直接對(duì)單個(gè)DNA分子進(jìn)行測(cè)序的技術(shù)
。這些技術(shù)產(chǎn)生比NGS更長(zhǎng)的reads,每個(gè)reads可以跨越幾到幾百kbps的長(zhǎng)度
。10X Genomics linked reads 以及Hi-C等NGS的技術(shù)可以使得基因組組裝連續(xù)度有一定的提升
,但是TGS的出現(xiàn),使得組裝連續(xù)度的提升變得更加容易


目前應(yīng)用比較多的三代測(cè)序技術(shù)
,一種是Pacific Biosciences(PaciBio)公司完善和商業(yè)化的單分子實(shí)時(shí)測(cè)序技術(shù)(SMRT),另一種是Oxford Nanopore Technologies(ONT)公司商業(yè)化的納米孔測(cè)序技術(shù)(Nanopore)。SMRT測(cè)序技術(shù)應(yīng)用了邊合成邊測(cè)序的原理
,以SMRT芯片為測(cè)序載體
,載體上分布上百萬(wàn)個(gè)納米級(jí)的零模波導(dǎo)孔(ZMW),每個(gè)ZMW中聚合酶捕獲文庫(kù)DNA序列
,通過(guò)熒光激發(fā)dNTP
,從而根據(jù)捕獲熒光信號(hào)的長(zhǎng)短,進(jìn)行邊合成邊測(cè)序
。目前SMRT測(cè)序有兩種模式
,一種是Continuous Long Read(CLR)模式,一種是Circular Consensus Sequences(CCS)模式
。CLR的讀長(zhǎng)更長(zhǎng)
,但是堿基測(cè)序的錯(cuò)誤率較高(準(zhǔn)確率90%遠(yuǎn)低于NGS的99.9%),但是測(cè)序錯(cuò)誤是完全隨機(jī)的
,CCS模式即利用這種特性
,通過(guò)自我校正的方法將測(cè)序的錯(cuò)誤率降低到了NGS的水平,與此同時(shí)相比CLR犧牲了測(cè)序讀長(zhǎng)


納米孔測(cè)序使用插入人工脂質(zhì)雙層的轉(zhuǎn)基因細(xì)菌納米孔,放置在幾十微米寬的單個(gè)微孔中并排列在傳感器芯片上
, 當(dāng)每條單鏈 DNA 穿過(guò)一個(gè)通道時(shí)
,它會(huì)擾亂流過(guò)孔的電流
,并由半導(dǎo)體傳感器測(cè)量變化。不同的堿基以略微不同的方式破壞電場(chǎng)
,記錄的電流變化可以轉(zhuǎn)化為 DNA 序列
。ONT可以讀取的長(zhǎng)度更長(zhǎng),取決于制備的DNA文庫(kù)的大小
,但是其堿基的準(zhǔn)確率難以校正
,測(cè)序的錯(cuò)誤率也較高。

三代測(cè)序技術(shù)
,由于其超長(zhǎng)的讀長(zhǎng)
,可以有效的跨越基因組中復(fù)雜的區(qū)域,從而顯著提高基因組組裝的質(zhì)量
。此外
,在二倍體(多倍體)基因組中,TGS可以更容易的生成單倍型的長(zhǎng)定相塊
,區(qū)分來(lái)源于父母本的遺傳信息
,避免嵌合的基因組,有助于準(zhǔn)確的進(jìn)行包括高度重復(fù)區(qū)域的長(zhǎng)變異
、大型的插入缺失
、重復(fù)、倒位和易位等結(jié)構(gòu)變異(SV)檢測(cè)
。同時(shí)三代測(cè)序還可以通過(guò)PacBio的酶動(dòng)力學(xué)反應(yīng)或Nanopore中的離子電流信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)表觀遺傳的測(cè)序


FALCON是PacBio直接開(kāi)發(fā)并于2013年發(fā)布的基于三代數(shù)據(jù)的De novo組裝軟件,它繼承于分級(jí)基因組裝配(HGAP)流程
,首先進(jìn)行序列自身的比對(duì)
,以校正三代測(cè)序的reads準(zhǔn)確度,然后使用de Brujin圖(DBG)構(gòu)建重疊群
,如下圖所示
。FALCON可以識(shí)別二倍體序列,可以輸出包含位點(diǎn)變異信息的等位基因序列(alternative contigs / a-contigs)和主要的基因組序列(primary contig / p-contig)
。FALCON-Unzip是FALCON的升級(jí)版
,可以利用初始組裝中鑒定的雜合SNP來(lái)獲得高度定相的單倍型,再利用Hi-C數(shù)據(jù)映射到組裝中
,利用haplotigs和共有序列
,將兩個(gè)單倍體完全組裝出來(lái)。

Canu是起源于Celera Assember的三代組裝軟件
,可以用于PacBio和Nanopore兩家公司得到的測(cè)序結(jié)果
,其采用Overlap-Layout-Consensus(OLC)的方式進(jìn)行組裝,即利用長(zhǎng)序列與序列之間的交疊進(jìn)行組裝,主要分為糾錯(cuò)
、修剪和組裝三大步
。對(duì)于FALCON來(lái)說(shuō),雖然經(jīng)過(guò)組裝之前的糾錯(cuò)
,相比短讀長(zhǎng)有比較大的改進(jìn)
,但其組裝出來(lái)的單倍型仍然是嵌合的,重復(fù)序列經(jīng)常被折疊到一個(gè)序列中
,為了解決這個(gè)問(wèn)題
,2018年發(fā)布的新版本的軟件TrioCanu可以利用親本信息來(lái)完全定相單倍型,其利用父母本的二代illumina數(shù)據(jù)在組裝之前根據(jù)不同的SNP對(duì)組裝樣本的序列進(jìn)行分類(lèi)
,然后進(jìn)行獨(dú)立組裝出兩套來(lái)源于親本的單倍型
,因此TrioCanu尤其適合于高雜合的基因組組裝。

Canu的計(jì)算是比較慢的
,HiFiasm是近兩年開(kāi)發(fā)的一個(gè)用于PacBio HiFi reads的快速單倍型解析從頭組裝軟件
,它可以在單個(gè)機(jī)器上多線(xiàn)程運(yùn)行,在較少的資源消耗下快速完成基因組的組裝
,同時(shí)也可以在給定親本數(shù)據(jù)的情況下
,實(shí)現(xiàn)子代來(lái)自不同親本的單倍體組裝。但是其單倍型分型的準(zhǔn)確性略差于TrioCanu


組裝結(jié)果的準(zhǔn)確性
,計(jì)算工作的優(yōu)化都是組裝需要考慮的方面,目前已開(kāi)發(fā)出多種從頭組裝的軟件
,除以上介紹的軟件外
,還有Wtdbg2、Flye
、Peregrine
、Shasta等等,這幾個(gè)軟件的速度都比較快
,但是其組裝質(zhì)量可能沒(méi)那么準(zhǔn)確
。所有的基因組組裝方法和軟件都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),實(shí)際應(yīng)用中可以考慮實(shí)際組裝物種的情況
,以及測(cè)序策略
、組裝目標(biāo),綜合考量選取準(zhǔn)確優(yōu)秀的組裝軟件


對(duì)于大基因組來(lái)說(shuō)
,即便長(zhǎng)讀長(zhǎng)的reads也不能跨越整條染色體序列,需要其它連鎖信息來(lái)定位和排序組裝的重疊群
,以將基因組組裝提升到支架(Scanfold)水平
。Bionano光學(xué)圖譜是一種單分子DNA技術(shù),該方法基于DNA標(biāo)記,生成遺傳光學(xué)圖譜
,然后結(jié)合初始組裝的重疊群
,可以進(jìn)一步對(duì)重疊群進(jìn)行定相和排序,產(chǎn)生更長(zhǎng)的支架
。除此之外,Bionano光學(xué)圖譜還可以用于SV和甲基化的分析


另外一種定向和排序重疊群的技術(shù)是基于染色體構(gòu)象捕獲(3C)的技術(shù)(Hi-C)
。Hi-C技術(shù)首先使用甲醛將染色體空間構(gòu)象固定之后,再利用限制性?xún)?nèi)切酶處理DNA
,并重新連接空間上臨近的DNA分子
,該技術(shù)利用基因組的空間信息,組合重疊群以及支架將其分配到染色體水平
。Hi-C目前是在大基因組中實(shí)現(xiàn)染色體水平支架的唯一方法
,但往往不如Bionano支架那么保守,染色質(zhì)不可預(yù)測(cè)的折疊導(dǎo)致染色體遠(yuǎn)處區(qū)域的相互作用
,可能導(dǎo)致組裝錯(cuò)誤
,例如人工倒位、同一染色體內(nèi)的支架錯(cuò)位或不同染色體的支架錯(cuò)配
。綜合利用不同的技術(shù)可以更好地糾正這些錯(cuò)誤
,甚至可以獲得整個(gè)染色體的端粒到端粒組裝 。

基因組組裝的方式一直在不斷創(chuàng)新
、優(yōu)化
。通過(guò)不斷改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)并引入全新的 DNA 測(cè)序方法和生物信息學(xué)工具,組裝的質(zhì)量一直在提升
。NGS 引入的高通量能力和 TGS 提供的更高質(zhì)量序列
,最終使復(fù)雜的基因組也可用于全基因組研究。人類(lèi)遺傳學(xué)研究
,包括人口基因組學(xué)
、遺傳疾病定位和診斷、個(gè)性化醫(yī)療計(jì)劃
、癌癥研究和產(chǎn)前檢測(cè)
,已經(jīng)受益于過(guò)去十年基因組測(cè)序和組裝的進(jìn)步。同樣
,這些方法越來(lái)越多地用于非模式生物以了解生態(tài)和進(jìn)化過(guò)程
。對(duì)參考基因組測(cè)序和組裝的承諾現(xiàn)已從單一物種項(xiàng)目擴(kuò)大到多物種協(xié)調(diào)工作,旨在使用 NGS 和 TGS 方法組合為大多數(shù)生物體產(chǎn)生高質(zhì)量基因組的項(xiàng)目目前正在進(jìn)行中


Giani AM, Gallo GR, Gianfranceschi L, Formenti G. Long walk to genomics: History and current approaches to genome sequencing and assembly. Comput Struct Biotechnol J. 2019 Nov 17;18:9-19. doi: 10.1016/j.csbj.2019.11.002. PMID: 31890139; PMCID: PMC6926122.

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