美国中学实验：PCR法检测转基因食品

黄一平

基因工程使得科学家们能够在生物中表达特定的基因，通过外源基因的植入和表达提高农作物抗病虫害、耐酸碱盐、耐除草剂、耐贮藏等能力，从而提高品质、增加产量、降低生产成本。世界人口不断增长的压力促使许多国家投入大量人力、物力、财力发展转基因农产品。自1983年第一株转基因植物诞生以来，转基因作物正源源不断地走出实验室进入大田并商品化。

转基因食品在食品市场中的份额不断加大，这一方面展示出现代科技在农业生产上的巨大应用前景，另一方面也引发了转基因作物对人体健康和生态环境影响的争论。欧盟、美国、日本等发达国家地区都制定了相应的法规，我国国务院也早在2001年就出台了《农业转基因生物安全管理条例》，并在2011年进行修正和颁布实施。然而要使消费者更加了解和接受转基因食品，除了相关部门颁布的法律法规之外，民众对于商品标识的透明度和信任度也至关重要。

美国作为世界上最发达的国家，同时也是转基因农产品种植面最广的国家之一，其国内民众和科学家从很早就开始关注转基因食品的安全性。下面介绍了美国中学阶段推荐进行的一项学生探究实验“PCR法检测转基因食品”，旨在让学生了解转基因生物的检测原理。

实验中学生们可以用试剂盒检测玉米（或是大豆）制品是否为转基因食品，以非转基因大豆作为对照。实验涉及DNA的提取、PCR（聚合酶链式反应）、凝胶电泳等实验技术和分析方法。

1 材料和准备

1.1 试剂盒

由美国多兰DNA学习中心（生物教育项目及资源研究组织，www.dnalc.org）设计，并附有评估学生的问题设计、拓展活动、讲义光盘、动画演示等材料。每个试剂盒足够进行10组食物样本和2组对照的反应（共24组PCR反应）。试剂盒包含的大豆样本需要在实验前2～3周进行播种，以获取其叶片进行检测。

1.2 实验样本

实验前，学生们可以收集和购买他们想要检测的食物样本。实验需要的材料量很少，不过是一片薯片或是几颗花生豆。

1.3 仪器

PCR仪、凝胶电泳装置、微量移液器及微量移液管等。

2 实验步骤

（1） 从食物和对照样本中提取DNA。2个对照组的DNA可以根据实际情况由教师或学生提取。

（2） 每组样本分别用两种引物进行PCR扩增反应。第一种是用微管蛋白基因（所有植物中都含有）引物进行扩增，以证明提取出了样本的DNA。第二种用植物转基因工程中常用花椰菜花叶病毒35S启动子序列引物进行扩增，用以鉴定是否为转基因生物。

（3） PCR反应的产物用凝胶电泳及显色法进行分析。

试剂盒手册中包括所需材料仪器清单、每个步骤大致需要的准备时间等，方便教师计划和安排。由于DNA的提取和PCR反应都可以进行冷冻贮藏，以上的步骤可以在实际运用时进行一定的调整。

3 实验讨论

目前被批准商品化生产的转基因食品中90%以上为转基因植物及其衍生品，因此现在所说的转基因食品基本上是指转基因植物性食品。课堂实验中能够利用试剂盒做出膨化食品、麦片以及含花生的能量棒等食物的检测结果。但应注意大多数转基因作物是用烟草花叶病毒35S作为启动子的，因此将它作为转基因产品检测的常用指标。而植物在正常情况下也可能受到花椰菜病毒侵染而被检出35S的情况；又由于食用油的加工步骤使得原本含量就较低的核酸被严重破坏成碎片状，因此对食品中食用油等深加工原料的检测并不一定准确。据此，教师应注意对学生结果讨论的适当引导和解释。

试剂盒的最大优点在于学生能够很容易使用并亲自动手检测，而不是从教师和书本中获得知识。本实验还可以进行一系列的拓展，如试剂盒说明中给定的引物序列，可用本地基本序列检测工具（BLAST）检测PCR使用的35S启动子及微管蛋白基因的序列。学生也可以对不够确定的结论进行质疑。由于实验中涉及到多种食品，不难发现其中可能含有对DNA的提取或是PCR扩增的抑制成分。

对食品的分析结果还能够用以推动关于转基因商品的标识政策的讨论。学生们可以通过调查其他国家的标识政策进行讨论，甚至可以分组设计食品的转基因产品标签。在富有创造力及批判精神的环境中，学生们能够进行开放的思维，得出各种合理的结论。

4 总结与反思

为了引起学生们的兴趣，教师可以让他们选取经常购买的一些品牌食品，并且尽可能多样化。如果只对一种食品做检测，课堂中能够得出的数据难以说明市场现状。

总的来说，PCR法检测转基因食品是一个以学生探究为目的的实验。试剂盒使用方便，实验也可根据情况修改和拓展，能够让学生体验课本经典实验之外的探究方法。通过本实验，学生们对DNA的提取、PCR扩增、凝胶电泳等分子生物学知识的实验技术有更深刻的了解。考虑到探究实验涉及诸多分子生物学的原理技术和仪器，此实验在有条件的高中实施较为适宜。

我国虽然也有多家生物试剂公司代理转基因检测的试剂盒，但基本用于高等教育科研层面，并没有专门针对中学教育阶段学生利用现代生物技术进行探究的相关公司或教育机构。我国中学生物教学中的技术性突破往往只能依托生物教师自身的科研背景和资源，无法给大多数奋战在教学一线的普通教师良好的背景支持。