کارآیی روش واکنش زنجیره‌ای پلی‌مراز و نانوحسگر زیستی در شناسایی گیاه ترانس‌پلاستوم توتون

نویسندگان

1 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

2 گروه بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، واحد مراغه، دانشگاه آزاد اسلامی، مراغه، ایران

چکیده
اهداف: در سال‌های اخیر با توجه به مزایای تراریختی کلروپلاستی، سطح زیر کشت این گیاهان و محصولات ناشی از آنها افزایش یافته و به‌دلیل نگرانی‌های احتمالی ایمنی‌زیستی آنها شناسایی و برچسب‌گذاری آنها بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف پژوهش حاضر طراحی و ارایه یک روش بهینه بر پایه واکنش زنجیره‌ای پلی‌مراز (PCR) و نانوحسگر زیستی برای شناسایی گیاهان ترانس‌پلاستوم و مقایسه حساسیت آنها بود.

مواد و روش‌ها: در مطالعه تجربی حاضر برای طراحی آغازگرها و کاوشگرهای اختصاصی، نشانگر aadA کلروپلاستی به کار رفت. در روش PCR بعد از بهینه‌سازی شرایط تکثیر ژن aadA، حساسیت آن با درصدهای مختلف DNA گیاه ترانس‌پلاستوم توتون مورد بررسی قرار گرفت. در روش نانوحسگر زیستی ابتدا کاوشگر نشان‌دار ژن aadA در صفحات گرافن‌اکسید تثبیت، سپس واکنش هیبریداسیون برای شناسایی توالی هدف بهینه‌سازی و حساسیت آن با درصدهای مختلف DNA گیاه ترانس‌پلاستوم تعیین شد.

یافته‌ها: تکثیر باند ۸۰۰جفت‌بازی ژن aadA در گیاهان ترانس‌پلاستوم توتون مشاهده شد. واکنش PCR توانست تا ۵% DNA توتون ترانس‌پلاستوم، ژن aadA را تکثیر نماید. با تثبیت کاوشگر aadA در سطح گرافن‌اکسید فلورسانس نشری خاموش و با اضافه‌کردن DNA گیاه ترانس‌پلاستوم توتون دوباره نشر فلورسانس ظاهر شد. در بررسی حساسیت این روش تا ۱% DNA گیاه ترانس‌پلاستوم نشر فلورسانس به‌طور معنی‌دار بیشتر از گیاه شاهد مشاهده شد.

نتیجه‌گیری: روش PCR می‌تواند گیاه ترانس‌پلاستوم توتون را با حساسیت ۵% DNA و روش حسگر زیستی با حساسیت ۱% DNA شناسایی نماید. بنابراین روش حسگرزیستی نه‌تنها یک روش تشخیصی مطمئن در کنار روش PCR برای شناسایی گیاهان ترانس‌پلاستوم است، بلکه حساسیت بالاتری نیز دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Hashemi M, Shoja Sadati A. Genetically - modified food: Opportunities & challenges. J Food Sci Technol. 2010;7(24):89-102. [Persian] [Link]
Marsden T, Sonnino R. Rural development and the regional state: Denying multifunctional agriculture in the UK. J Rural Stud. 2008;24(4):422-31. [Link] [DOI:10.1016/j.jrurstud.2008.04.001]
Sonnino R, Marsden T. Beyond the divide: Rethinking relationships between alternative and conventional food networks in Europe. J Econ Geogr. 2006;6(2):181-99. [Link] [DOI:10.1093/jeg/lbi006]
Brookes G, Barfoot P. Economic impact of GM crops. GM Crops Food Biotechnol Agric Food Chain. 2014;5(1):65-75. [Link] [DOI:10.4161/gmcr.28098]
Maliga P. Engineering the plastid genome of higher plants. Curr Opin Plant Biol. 2002;5(2):164-72. [Link] [DOI:10.1016/S1369-5266(02)00248-0]
Maliga P. Plastid transformation in higher plants. Annu Rev Plant Biol. 2004;55:289-313. [Link] [DOI:10.1146/annurev.arplant.55.031903.141633]
Goodman RE, Panda R, Ariyarathna H. Evaluation of endogenous allergens for the safety evaluation of genetically engineered food crops: Review of potential risks, test methods, examples and relevance. J Agric Food Chem. 2013;61(35):8317-32. [Link] [DOI:10.1021/jf400952y]
Goodman RE. Biosafety: Evaluation and regulation of genetically modified (GM) crops in the United States. J Huazhong Agric Univ. 2014;33(6):83-109. [Link]
Mehdizadeh M, Rabiei M, Alebooyeh M, Rastegar H. Labeling of genetically modified foods and Consumers' rights. Iran J Med Law. 2011;5(16):115-29. [Persian] [Link]
Camacho A, Van Deynze A, Chi-Ham C, Bennett AB. Genetically engineered crops that fly under the US regulatory radar. Nat Biotechnol. 2014;32(11):1087-91. [Link] [DOI:10.1038/nbt.3057]
Schnier DJ. Genetically Modified Organisms and the Cartagena Protocol. Fordham Environ Law Rev. 2001;12(2):376-415. [Link]
CAC/GL 45-2003 Guideline for the Conduct of Food Safety Assessment of Foods Derived from Recombinant. [Internet]. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization (FAO/WHO); 2003 [cited 2013, Jul, 26]. Available from: http://files.foodmate.com/2013/files_1782.html. [Link]
Tracy T. GMO labeling faces ballot test in Oregon, Colorado [Internet]. New York City: The Wall Street Journal; 2014 [cited 2014, Nov, 2]. Available from: https://www.wsj.com/articles/gmo-labeling-faces-ballot-test-in-oregon-colorado-1414961328. [Link]
Vodret B, Milia M, Orani MG, Serratrice G, Mancuso MR. Detection of genetically modified organisms in food: Comparison among three different DNA extraction methods. Vet Res Commun. 2007;31 Suppl 1:385-8. [Link] [DOI:10.1007/s11259-007-0043-2]
Grobe D, Raab C. Voters' response to labeling genetically engineered foods: Oregon's experience. J Consum Aff. 2004;38(2):320-31. [Link] [DOI:10.1111/j.1745-6606.2004.tb00871.x]
Brune PD, Culler AH, Ridley WP, Walker K. Safety of GM crops: Compositional analysis. J Agric Food Chem. 2013;61(35):8243-7. [Link] [DOI:10.1021/jf401097q]
Ghazizadeh E, Mousavi A, Hadi F, Hashemi Sohi H. Detection of transgenic roundup ready soybean seeds by molecular methods. J Cell Mol Res. 2015;27(4):555-64. [Link]
Xu J, Miao H, Wu H, Huang W, Tang R, Qiu M, et al. Screening genetically modified organisms using multiplex-PCR coupled with oligonucleotide microarray. Biosens Bioelectron. 2006;22(1):71-7. [Link] [DOI:10.1016/j.bios.2005.12.001]
Arugula M, Chanysheva A, Vaglenov K, Simionian A. Biosensors for detecting genetically modified organisms in food and feed. ECS Trans. 2015;66(36):31-8. [Link] [DOI:10.1149/06636.0031ecst]
Randhawa G, Singh M, Sood P. DNA-based methods for detection of genetically modified events in food and supply chain. Curr Sci. 2016;110(6):1000-9. [Link] [DOI:10.18520/cs/v110/i6/1000-1009]
Wani SH, Sah SK, Sági L, Solymosi K. Transplastomic plants for innovations in agriculture, a review. Agron Sustain Dev. 2015;35(4):1391-430. [Link] [DOI:10.1007/s13593-015-0310-5]
He S, Song B, Li D, Zhu C, Qi W, Wen Y, et al. A graphene nanoprobe for rapid, sensitive, and multicolor fluorescent DNA analysis. Adv Funct Mater. 2010;20(3):453-9. [Link] [DOI:10.1002/adfm.200901639]
Maiti R, Manna S, Midya A, Ray SK. Broadband photoresponse and rectification of novel graphene oxide/n-Si heterojunctions. Opt Express. 2013;21(22):26034-43. [Link] [DOI:10.1364/OE.21.026034]
Huang P, Xu Ch, Lin J, Wang C, Wang X, Zhang Ch, et al. Folic acid-conjugated graphene oxide loaded with photosensitizers for targeting photodynamic therapy. Theranostics. 2011;1:240-50. [Link] [DOI:10.7150/thno/v01p0240]
Liu B, Sun Z, Zhang X, Liu J. Mechanisms of DNA sensing on graphene oxide. Anal Chem. 2013;85(16):7987-93. [Link] [DOI:10.1021/ac401845p]
Mao Y, Chen Y, Li S, Lin S, Jiang Y. A graphene-based biosensing platform based on regulated release of an aptameric DNA biosensor. Sensors (Basel). 2015;15(11):28244-56. [Link] [DOI:10.3390/s151128244]