生物技术进展 ›› 2025, Vol. 15 ›› Issue (1): 78-85.DOI: 10.19586/j.2095-2341.2023.0165
齐鑫1(), 李欣然1, 郭亚宁2, 王丹1, 李凯1, 吴琼3, 李亮1(
)
收稿日期:
2023-12-18
接受日期:
2024-10-31
出版日期:
2025-01-25
发布日期:
2025-03-07
通讯作者:
李亮
作者简介:
齐鑫 E-mail: qixin_0908@163.com;
基金资助:
Xin QI1(), Xinran LI1, Yaning GUO2, Dan WANG1, Kai LI1, Qiong WU3, Liang LI1(
)
Received:
2023-12-18
Accepted:
2024-10-31
Online:
2025-01-25
Published:
2025-03-07
Contact:
Liang LI
摘要:
随着转基因玉米种类以及种植面积的不断增加,转基因玉米相关产品的定性和定量检测需求日益迫切。选择稳定遗传、特异性强的内标准基因对于转基因玉米鉴定结果的准确性和一致性具有重要意义。利用数字PCR技术对hmg、adh1-1、adh1-2、ivrI-1、ivrI-2、zSSIIb-1、zSSIIb-2、zein-1、zein-2在内的9种玉米内标准基因进行了筛选比较,通过退火温度的优化,找到各自最适的退火温度,并以转基因玉米MON810为研究对象,用上述内标准基因进行实际样品测定。结果表明,adh1-1和adh1-2可以用于实际样品的拷贝数检测。研究结果将为今后转基因玉米内标准基因的选择和相关定量检测提供参考,并对我国转基因作物的管理提供有力的技术支撑。
中图分类号:
齐鑫, 李欣然, 郭亚宁, 王丹, 李凯, 吴琼, 李亮. 基于数字PCR方法的玉米内标准基因比较研究[J]. 生物技术进展, 2025, 15(1): 78-85.
Xin QI, Xinran LI, Yaning GUO, Dan WANG, Kai LI, Qiong WU, Liang LI. Comparison of Endogenous Genes in Maize Based on Digital PCR[J]. Current Biotechnology, 2025, 15(1): 78-85.
基因名称 | 引物探针序列(5'→3') | 扩增子/bp | 参考文献 | |
---|---|---|---|---|
hmg | F-1 | 5′-TTGGACTAGAAATCTCGTGCTGA-3′ | 79 | [ |
R-1 | 5′-GCTACATAGGGAGCCTTGTCCT-3′ | |||
P-1 | 5′-CAATCCACACAAACGCACGCGTA-3′ | |||
adh1-1 | F-1 | 5′-CGTCGTTTCCCATCTCTTCCTCC-3′ | 135 | [ |
R-1 | 5′-CCACTCCGAGACCCTCAGTC-3′ | |||
P-1 | 5′-AATCAGGGCTCATTTTCTCGCTCCTCA-3′ | |||
adh1-2 | F-2 | 5′-CCTTCTTGGCGGCTTATCTG-3′ | 70 | [ |
R-2 | 5′-CCAGCCTCATGGCCAAAG-3′ | |||
P-2 | 5′-CTTAGGGGCAGACTCCCGTGTTCCCT-3′ | |||
ivr1-1 | F-1 | 5′-CGCTCTGTACAAGCGTGC-3′ | 104 | [ |
R-1 | 5′-GCAAAGTGTTGTGCTTGGACC-3′ | |||
P-1 | 5′-CACGTGAGAATTTCCGTCTACTCGAGCCT-3′ | |||
ivr1-2 | F-2 | 5′-TGGCGGACGACGACTTGT-3′ | 79 | [ |
R-2 | 5′-AAAGTTTGGAGGCTGCCGT-3′ | |||
P-2 | 5′-CGAGCAGACCGCCGTGTACTTCTACC-3′ | |||
zein-1 | F-1 | 5′-CGTGTCCGTCCCTGATGC-3′ | 83 | [ |
R-1 | 5′-AGGCGTCATCATCTGTGGC-3′ | |||
P-1 | 5′-CAACTGTTGGCCTTACCGCTTCAGACG-3′ | |||
zein-2 | F-2 | 5′-GCCATTGGGTACCATGAACC-3′ | 104 | [ |
R-2 | 5′-AGGCCAACAGTTGCTGCAG-3′ | |||
P-2 | 5′-AGCTTGATGGCGTGTCCGTCCCT-3′ | |||
zSSIIb-1 | F-1 | 5′-CTCCCAATCCTTTGACATCTGC-3′ | 151 | [ |
R-1 | 5′-TCGATTTCTCTCTTGGTGACAGG-3′ | |||
P-1 | 5′-AGCAAAGTCAGAGCGCTGCAATGCA-3′ | |||
zSSIIb-2 | F-2 | 5′-CCAATCCTTTGACATCTGCTCC-3′ | 114 | [ |
R-2 | 5′-GATCAGCTTTGGGTCCGGA-3′ | |||
P-2 | 5′-AGCAAAGTCAGAGCGCTGCAATGCA-3′ |
表1 玉米内标准基因引物探针序列
Table 1 Primer probe sequences of endogenous genes in maize
基因名称 | 引物探针序列(5'→3') | 扩增子/bp | 参考文献 | |
---|---|---|---|---|
hmg | F-1 | 5′-TTGGACTAGAAATCTCGTGCTGA-3′ | 79 | [ |
R-1 | 5′-GCTACATAGGGAGCCTTGTCCT-3′ | |||
P-1 | 5′-CAATCCACACAAACGCACGCGTA-3′ | |||
adh1-1 | F-1 | 5′-CGTCGTTTCCCATCTCTTCCTCC-3′ | 135 | [ |
R-1 | 5′-CCACTCCGAGACCCTCAGTC-3′ | |||
P-1 | 5′-AATCAGGGCTCATTTTCTCGCTCCTCA-3′ | |||
adh1-2 | F-2 | 5′-CCTTCTTGGCGGCTTATCTG-3′ | 70 | [ |
R-2 | 5′-CCAGCCTCATGGCCAAAG-3′ | |||
P-2 | 5′-CTTAGGGGCAGACTCCCGTGTTCCCT-3′ | |||
ivr1-1 | F-1 | 5′-CGCTCTGTACAAGCGTGC-3′ | 104 | [ |
R-1 | 5′-GCAAAGTGTTGTGCTTGGACC-3′ | |||
P-1 | 5′-CACGTGAGAATTTCCGTCTACTCGAGCCT-3′ | |||
ivr1-2 | F-2 | 5′-TGGCGGACGACGACTTGT-3′ | 79 | [ |
R-2 | 5′-AAAGTTTGGAGGCTGCCGT-3′ | |||
P-2 | 5′-CGAGCAGACCGCCGTGTACTTCTACC-3′ | |||
zein-1 | F-1 | 5′-CGTGTCCGTCCCTGATGC-3′ | 83 | [ |
R-1 | 5′-AGGCGTCATCATCTGTGGC-3′ | |||
P-1 | 5′-CAACTGTTGGCCTTACCGCTTCAGACG-3′ | |||
zein-2 | F-2 | 5′-GCCATTGGGTACCATGAACC-3′ | 104 | [ |
R-2 | 5′-AGGCCAACAGTTGCTGCAG-3′ | |||
P-2 | 5′-AGCTTGATGGCGTGTCCGTCCCT-3′ | |||
zSSIIb-1 | F-1 | 5′-CTCCCAATCCTTTGACATCTGC-3′ | 151 | [ |
R-1 | 5′-TCGATTTCTCTCTTGGTGACAGG-3′ | |||
P-1 | 5′-AGCAAAGTCAGAGCGCTGCAATGCA-3′ | |||
zSSIIb-2 | F-2 | 5′-CCAATCCTTTGACATCTGCTCC-3′ | 114 | [ |
R-2 | 5′-GATCAGCTTTGGGTCCGGA-3′ | |||
P-2 | 5′-AGCAAAGTCAGAGCGCTGCAATGCA-3′ |
基因名称 | 59.0 ℃ | 58.6 ℃ | 58.0 ℃ | 57.1 ℃ | 55.9 ℃ | 55.0 ℃ | 平均值±标准差 | RSD/% |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
hmg | 3 550.0 | 3 643.3 | 3 690.0 | 3 653.3 | 3 660.0 | 3 736.7 | 3 655.6±61.78 | 1.69 |
adh1-1 | 2 630.0 | 2 663.3 | 2 676.7 | 2 676.7 | 2 640.0 | 2 673.3 | 2 660.0±20.22 | 0.76 |
adh1-2 | 3 190.0 | 3 230.0 | 3 216.7 | 3 260.0 | 3 236.7 | 3 200.0 | 3 222.2±25.53 | 0.79 |
ivr1-1 | 2 733.3 | 2 753.3 | 2 806.7 | 2 763.3 | 2 813.3 | 2 793.3 | 2 777.2±32.00 | 1.15 |
ivr1-2 | 3 600.0 | 3 596.7 | 3 790.0 | 3 790.0 | 3 700.0 | 3 716.7 | 3 698.9±86.20 | 2.33 |
zein-1 | 2 613.3 | 2 666.7 | 2 763.3 | 3 030.0 | 3 583.3 | 4 083.3 | 3 123.3±589.94 | 18.89 |
zein-2 | 2 823.3 | 2 833.3 | 2 923.3 | 2 900.0 | 2 926.7 | 2 900.0 | 2 884.4±45.00 | 1.56 |
zSSIIb-1 | 3 443.3 | 3 416.7 | 3 493.3 | 3 496.7 | 3 476.7 | 3 510.0 | 3 472.8±35.80 | 1.03 |
zSSIIb-2 | 4 070.0 | 4 123.3 | 4 136.7 | 4 186.7 | 4 180.0 | 4 040.0 | 4 122.8±58.63 | 1.42 |
表2 9种内标准基因不同退火温度下的拷贝数
Table 2 Copy number of nine endogenous genes at different annealing temperatures
基因名称 | 59.0 ℃ | 58.6 ℃ | 58.0 ℃ | 57.1 ℃ | 55.9 ℃ | 55.0 ℃ | 平均值±标准差 | RSD/% |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
hmg | 3 550.0 | 3 643.3 | 3 690.0 | 3 653.3 | 3 660.0 | 3 736.7 | 3 655.6±61.78 | 1.69 |
adh1-1 | 2 630.0 | 2 663.3 | 2 676.7 | 2 676.7 | 2 640.0 | 2 673.3 | 2 660.0±20.22 | 0.76 |
adh1-2 | 3 190.0 | 3 230.0 | 3 216.7 | 3 260.0 | 3 236.7 | 3 200.0 | 3 222.2±25.53 | 0.79 |
ivr1-1 | 2 733.3 | 2 753.3 | 2 806.7 | 2 763.3 | 2 813.3 | 2 793.3 | 2 777.2±32.00 | 1.15 |
ivr1-2 | 3 600.0 | 3 596.7 | 3 790.0 | 3 790.0 | 3 700.0 | 3 716.7 | 3 698.9±86.20 | 2.33 |
zein-1 | 2 613.3 | 2 666.7 | 2 763.3 | 3 030.0 | 3 583.3 | 4 083.3 | 3 123.3±589.94 | 18.89 |
zein-2 | 2 823.3 | 2 833.3 | 2 923.3 | 2 900.0 | 2 926.7 | 2 900.0 | 2 884.4±45.00 | 1.56 |
zSSIIb-1 | 3 443.3 | 3 416.7 | 3 493.3 | 3 496.7 | 3 476.7 | 3 510.0 | 3 472.8±35.80 | 1.03 |
zSSIIb-2 | 4 070.0 | 4 123.3 | 4 136.7 | 4 186.7 | 4 180.0 | 4 040.0 | 4 122.8±58.63 | 1.42 |
图1 内标准基因在不同退火温度下的扩增图A: hmg;B: adh1-1; C: adh1-2; D: ivrI-1;E: ivrI-2; F: zSSIIb-1; G: zSSIIb-2; H: zein-1; I: zein-2。红色方框指示最适退火温度。
Fig. 1 Amplification of endogenous genes at different annealing temperatures
MON810稀释倍数 | 拷贝数·µL-1 | 均值 | RSD/% | |||
---|---|---|---|---|---|---|
重复1 | 重复2 | 重复3 | 重复4 | |||
50 000 | 5 470 | 5 680 | 5 620 | 5 840 | 5 652.5 | 2.71 |
70 000 | 3 680 | 3 760 | 3 600 | 3 880 | 3 730.0 | 3.20 |
90 000 | 3 350 | 3 380 | 3 210 | 3 360 | 3 325.0 | 2.34 |
表3 MON810实际样品的拷贝数
Table 3 Copy number of actual samples MON810
MON810稀释倍数 | 拷贝数·µL-1 | 均值 | RSD/% | |||
---|---|---|---|---|---|---|
重复1 | 重复2 | 重复3 | 重复4 | |||
50 000 | 5 470 | 5 680 | 5 620 | 5 840 | 5 652.5 | 2.71 |
70 000 | 3 680 | 3 760 | 3 600 | 3 880 | 3 730.0 | 3.20 |
90 000 | 3 350 | 3 380 | 3 210 | 3 360 | 3 325.0 | 2.34 |
靶标 | 拷贝数·µL-1 | 均值 | RSD/% | |||
---|---|---|---|---|---|---|
重复1 | 重复2 | 重复3 | 重复4 | |||
hmg | 3 540 | 3 860 | 3 910 | 3 610 | 3 730.0 | 4.89 |
adh1-1 | 3 340 | 3 410 | 3 340 | 3 430 | 3 380.0 | 1.39 |
adh1-2 | 3 920 | 4 030 | 4 000 | 3 970 | 3 980.0 | 1.18 |
ivr1-1 | 3 260 | 3 400 | 3 440 | 3 420 | 3 380.0 | 2.42 |
ivr1-2 | No Call | No Call | No Call | No Call | - | - |
zSSIIb-1 | 3 060 | 3 160 | 3 180 | 3 280 | 3 170.0 | 2.84 |
zSSIIb-2 | 3 380 | 3 400 | 3 450 | 3 380 | 3 402.5 | 0.97 |
zein-1 | 4 100 | 4 120 | 4 130 | 4 110 | 4 115.0 | 0.31 |
zein-2 | 4 120 | 4 130 | 4 120 | 4 040 | 4 102.5 | 1.02 |
表4 混合DNA溶液中9种内标准基因ddPCR结果
Table 4 ddPCR results of nine endogenous genes in mixed DNA solution
靶标 | 拷贝数·µL-1 | 均值 | RSD/% | |||
---|---|---|---|---|---|---|
重复1 | 重复2 | 重复3 | 重复4 | |||
hmg | 3 540 | 3 860 | 3 910 | 3 610 | 3 730.0 | 4.89 |
adh1-1 | 3 340 | 3 410 | 3 340 | 3 430 | 3 380.0 | 1.39 |
adh1-2 | 3 920 | 4 030 | 4 000 | 3 970 | 3 980.0 | 1.18 |
ivr1-1 | 3 260 | 3 400 | 3 440 | 3 420 | 3 380.0 | 2.42 |
ivr1-2 | No Call | No Call | No Call | No Call | - | - |
zSSIIb-1 | 3 060 | 3 160 | 3 180 | 3 280 | 3 170.0 | 2.84 |
zSSIIb-2 | 3 380 | 3 400 | 3 450 | 3 380 | 3 402.5 | 0.97 |
zein-1 | 4 100 | 4 120 | 4 130 | 4 110 | 4 115.0 | 0.31 |
zein-2 | 4 120 | 4 130 | 4 120 | 4 040 | 4 102.5 | 1.02 |
靶标 | 拷贝数·µL-1 | 均值 | 标准差 | RSD/% | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
重复1 | 重复2 | 重复3 | 重复4 | ||||
MON810-5 | 547 | 568 | 562 | 584 | 565.25 | 15.31 | 0.03 |
adh1-1 | 334 | 341 | 334 | 343 | 338.00 | 4.69 | 0.01 |
外源/内标 | 164% | 167% | 168% | 170% | 167% | 0.03 | 0.02 |
MON810-7 | 368 | 376 | 360 | 388 | 373.00 | 11.94 | 0.03 |
adh1-1 | 334 | 341 | 334 | 343 | 338.00 | 4.69 | 0.01 |
外源/内标 | 110% | 110% | 108% | 113% | 110% | 0.02 | 0.02 |
MON810-9 | 335 | 338 | 321 | 336 | 332.50 | 7.77 | 0.02 |
adh1-1 | 334 | 341 | 334 | 343 | 338.00 | 4.69 | 0.01 |
外源/内标 | 100% | 99% | 96% | 98% | 98% | 0.02 | 0.02 |
表5 MON810与adh1-1拷贝数比对结果
Table 5 Comparison result of copy number between MON810 and adh1-1
靶标 | 拷贝数·µL-1 | 均值 | 标准差 | RSD/% | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
重复1 | 重复2 | 重复3 | 重复4 | ||||
MON810-5 | 547 | 568 | 562 | 584 | 565.25 | 15.31 | 0.03 |
adh1-1 | 334 | 341 | 334 | 343 | 338.00 | 4.69 | 0.01 |
外源/内标 | 164% | 167% | 168% | 170% | 167% | 0.03 | 0.02 |
MON810-7 | 368 | 376 | 360 | 388 | 373.00 | 11.94 | 0.03 |
adh1-1 | 334 | 341 | 334 | 343 | 338.00 | 4.69 | 0.01 |
外源/内标 | 110% | 110% | 108% | 113% | 110% | 0.02 | 0.02 |
MON810-9 | 335 | 338 | 321 | 336 | 332.50 | 7.77 | 0.02 |
adh1-1 | 334 | 341 | 334 | 343 | 338.00 | 4.69 | 0.01 |
外源/内标 | 100% | 99% | 96% | 98% | 98% | 0.02 | 0.02 |
靶标 | 拷贝·µL-1 | 均值 | 标准差 | RSD/% | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
重复1 | 重复2 | 重复3 | 重复4 | ||||
MON810-5 | 547 | 568 | 562 | 584 | 565.25 | 15.31 | 0.03 |
adh1-2 | 392 | 403 | 400 | 397 | 398.00 | 4.69 | 0.01 |
外源/内标 | 140% | 141% | 141% | 147% | 142% | 0.03 | 0.02 |
MON810-7 | 368 | 376 | 360 | 388 | 373.00 | 11.94 | 0.03 |
adh1-2 | 392 | 403 | 400 | 397 | 398.00 | 4.69 | 0.01 |
外源/内标 | 94% | 93% | 90% | 98% | 94% | 0.03 | 0.03 |
MON810-9 | 335 | 338 | 321 | 336 | 332.50 | 7.77 | 0.02 |
adh1-2 | 392 | 403 | 400 | 397 | 398.00 | 4.69 | 0.01 |
外源/内标 | 85% | 84% | 80% | 85% | 84% | 0.02 | 0.03 |
表6 MON810与adh1-2拷贝数比对结果
Table 6 Comparison result of copy number between MON810 and adh1-2
靶标 | 拷贝·µL-1 | 均值 | 标准差 | RSD/% | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
重复1 | 重复2 | 重复3 | 重复4 | ||||
MON810-5 | 547 | 568 | 562 | 584 | 565.25 | 15.31 | 0.03 |
adh1-2 | 392 | 403 | 400 | 397 | 398.00 | 4.69 | 0.01 |
外源/内标 | 140% | 141% | 141% | 147% | 142% | 0.03 | 0.02 |
MON810-7 | 368 | 376 | 360 | 388 | 373.00 | 11.94 | 0.03 |
adh1-2 | 392 | 403 | 400 | 397 | 398.00 | 4.69 | 0.01 |
外源/内标 | 94% | 93% | 90% | 98% | 94% | 0.03 | 0.03 |
MON810-9 | 335 | 338 | 321 | 336 | 332.50 | 7.77 | 0.02 |
adh1-2 | 392 | 403 | 400 | 397 | 398.00 | 4.69 | 0.01 |
外源/内标 | 85% | 84% | 80% | 85% | 84% | 0.02 | 0.03 |
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