如果您对生物学感兴趣，尤其是您正在教这门课程，那么我的文章有关实验室工作的准备和开展工作，以识别食品DNA中的遗传异源基因，将对您有用。
围绕转基因生物的争论，以及有关人类干预“自然/上帝”的合法性的不断科学和道德讨论，将留给哲学家。我们只说，现代生物学家，生物技术专家，生物信息学和遗传学的专业能力是无法想象的，没有研究能力，必要时也不能改变基因。生物技术实验和实验已经在学校，后来在大学中，要求学生和学生设置明确的任务，了解实验的方法论以及分析数据的能力。所有这些都增强了人们的好奇心和信心，为进一步探索与科学研究有关的问题奠定了基础。我的计划书基于使用BioRad试剂和PCR分析所需的标准设备进行的3个测试。但是，当然，任何其他KIT都可以用来检测GMO。试剂随附的文档中详细介绍了实验的所有细微差别（协议），因此我将不对其进行详细介绍。因此，大纲计划有两个名称：计划-因为它需要清晰，细致地计划课程的内容，而观念-因为有必要事先考虑要教给孩子的材料以及要重点关注的内容，以便充分揭示实验的目的。
计划
该体验分为两节。
第一课：
1.理论上使学生熟悉转基因生物检测策略的基础（检测和鉴定的目标）。
2.从食物中分离DNA（小学生或学生携带其选择的任何产品）。
3.进行聚合酶链反应。
第二课：
4.凝胶电泳与讨论。
5.老师的总结发言。
抽象
第一课
1.新基因和辅助元素来自何处（15-20分钟）
转基因生物是指具有通过现代生物技术获得的遗传物质的外来组合的生物。例如，使用Ti质粒，外来基因和转基因植物的特征可以是提供对除草剂（cp4，epsps，gox）的抗性，对害虫（哭泣）的抗性或改变产品质量的基因（PG，Bay TE）。为了在宿主细胞中表达外源基因，还需要其他遗传元件：
- 启动子-被RNA聚合酶识别为转录起始标记的核苷酸序列；
- – , - ;
- - – ( ), ;
- – , , .
质粒设计还包含来自Photosystem II的高度保守的叶绿体基因-光合作用的光反应的一部分，以确认已经提取了有活力的DNA，并且阴性GM结果与无活力的基质无关。
食品中重组DNA的鉴定可以通过几种方法完成，如图1
所示。图1.食品中重组DNA的鉴定
用于鉴定GMO产品的最常见的即用试剂盒基于对启动子和终止子的鉴定。 BioRad的GMO研究者试剂盒使用PCR和DNA电泳来检查与GMO相关的两个不同DNA序列的存在：来自花椰菜花叶病毒的35S启动子和来自农杆菌的胭脂碱合酶基因终止子。这些DNA序列在全世界销售的＞ 85％的转基因植物中发现。阳性对照的DNA中存在的新基因是epsps。为了控制从食物中提取的植物DNA的完整性，PCR用于扩增大多数高等植物常见的光系统II叶绿体基因的一部分。因此，测试的目标是3个目标：启动子，终止子和光系统II的叶绿体基因的一部分，分别在3个引物中，其中两个（启动子和终止子的引物）混合在一起。因此，一组中有2个样品瓶：红色-用于确定食品中是否含有GMO的GMO引物，以及绿色-用于确定是否已从植物材料中提取DNA的植物Photosystem II。
在介绍性演讲后，学生应熟悉DNA提取和PCR的协议，逐步解释实验过程，并着重于与特定制造商的KIT配合使用的功能。
2.从食物中分离DNA（15-20分钟）
根据可用的工作，儿童可以分为2-3人一组，每个人都选择一种有趣的食品进行分析。受小学生喜爱的薯片或爆米花作为研究材料受到欢迎，因为几乎所有制作脆皮食品的马铃薯和玉米都带有外源基因，并且很容易在其中鉴定出GMO。或浆果，例如草莓，蓝莓，向日葵种子面包。但是建议事先同意由谁来测试哪种产品，因为用于DNA分离的KIT是为某些产品设计的，例如，在这种情况下使用并不意味着从面粉，油脂，调味料，玉米片等中分离DNA。
在我描述的实验中，DNA是从蓝莓，黄瓜和向日葵种子中分离出来的。
这项研究的特色：
- 预称量样品（1 g）并用研钵彻底研磨。必须进行研磨才能破坏植物的致密细胞壁（动物细胞没有这种细胞壁）。
- 使用均质的InstaGene基质（当然也可以使用去污剂）进行分离，而无需添加蛋白酶（分解细胞蛋白）并且不使用盐沉淀DNA，因为该盐已经存在于InstaGene中。
- KIT中没有吸附剂，因此，没有洗脱-原则上，儿童不能注意这一点。
为什么原则上使用InstaGene Matrix？因为这是一种非常快速的分离DNA的方法-在15至20分钟内，可大大节省上课时间。InstaGene还螯合二价离子（例如Mg2），这是破坏DNA的酶（例如DNase）所必需的。
3.进行聚合酶链式反应
在儿童成功从食物中分离出DNA后，根据制造商的规程，按照表1（10-15分钟）为6个Eppendorf管制备PCR混合物。
链接
之后，实验的第一部分结束。老师将管子自己放在放大器中，并根据协议设置放大模式。
第二课
4.凝胶电泳和讨论（40-45分钟）
儿童在TAE缓冲液中制备3％琼脂糖凝胶。当电泳持续进行时（200 V 20分钟），您可以讨论结果的可能选项（图2）。在收到照片后，讨论可能的错误。
图2.可能的测试结果
参考
例如，在测试黄瓜的儿童组中，未观察到扩增子（图3）。
图3.样品电泳（黄瓜）的凝胶图像
-对照（-不包含GMO，+包含GMO）； T-测试样品； M-分子量标记； PMM-光系统II底漆; GMO是GMO的入门书。
关于1个样本的结果的讨论：在这种情况下，不向扩增混合物中添加引物。
第二个经验是测试向日葵种子的DNA（图4）。
图4.电泳的凝胶图像，向日葵种子样品
⁕-对照（-不包含GMO，+包含GMO）； T-测试样品； M-分子量标记； PMM-光系统II底漆; GMO是GMO的入门书。
关于第二个样本的结果的讨论：阴性对照（凝胶袋2）的基因组中没有修饰的基因，不包含扩增子。这表明引物不能识别35S启动子和NOS终止子的测序区域。在第六个凝胶袋中观察到相反的模式，检测到约200个碱基对的扩增子（阳性对照-转基因对照）。从视觉上看，在阳性对照转基因生物中仅获得一种长度约为200 bp的扩增产物（凝胶袋6），但是启动子和终止子的扩增产物大小几乎相同（分别为203 bp和225 bp（BioRad）），因此我们可以假设凝胶袋6中有两个扩增产物。在大多数研究中，35S启动子和NOS终止子是最常用的，可用于检测超过85％的情况下的修饰基因。该方法足以回答上述启动子和/或终止子是否存在的问题，但是该方法不足以回答插入了哪些基因。
在所有3个食物样本（口袋1、3、5）中都可以找到针对光系统II叶绿体基因的特异性扩增子，它们都包含修饰基因和不包含修饰基因。研究的样品不包含NOS终止子或35S启动子的扩增子（口袋4）。尽管已经成功进行了实验并且学生获得了明确的结果，但照片还是不太清晰，好像是阴天。由于这种现象扩展到整个凝胶，因此可以得出结论，在制备1x TAE缓冲液期间发生了污染。它可能是实验室中被污染的玻璃器皿。
最新的经验是测试蓝莓（图5）。
图5.蓝莓样品的凝胶图像电泳
-控件（-不包含GMO，+包含GMO）； T-测试样品； M-分子量标记； PMM-Photosystem II底漆； GMO是GMO的入门书。
讨论3个样品的结果：电泳后，从上至下观察琼脂糖凝胶。所有3种食物样品均含有光系统II叶绿体基因的特征性扩增子。在阴性对照中（使用GMO引物）可以看到一条条带，因为这是一种无遗传的对照，所以这很奇怪。预计没有约200个碱基对的扩增子。 200 bp频段也出现在测试样品（蓝莓）和阳性对照中。这表明引物识别了NOS终止子的35S启动子的测序位点。
但是，为什么蓝莓样品的检测结果为阳性（转基因），这可能是由于蓝莓是一种天然的转基因植物。
所研究的样品可能是一个生物利用土壤细菌（根癌）干扰另一生物的示例。圣彼得堡国立大学生物学系遗传学和生物技术研究所教授，生物科学博士Tatyana Matveeva已经确定了蓝莓中天然转基因转移的一个例子。她和她在该研究所的同事们已经编制了一份世界植物目录，其中已有已测序的基因组。在研究的275种植物中，有23种是天然转基因。包括花生品种，核桃品种，啤酒花，热带番石榴果实，丁香花，苏里南樱桃，蔓越莓和蓝莓。 （Matveeva，2019）。
因此，有一个假设，即所研究的蓝莓是天然转基因。
5. 2
似乎进行PCR很简单，但如果未获得所需的扩增子或出现非特异性片段，则故障排除会更加困难。我们最常谈论的是实验室中被污染的玻璃器皿。为避免试剂污染和PCR方法污染，在每次移液过程中都必须小心使用新鲜的移液器吸头。此外，在工作时更频繁地更换手套是很有意义的。此外，应始终使用新的和灭菌的反应容器和溶液，并适当贴上标签，以清晰地跟踪污染。 PCR无效的原因可能有很多。必须注意各种化学和物理参数才能成功进行PCR。不幸的是，经常发生在PCR后无法获得所需结果的情况。
由于即使通过PCR也能检测到最小量的DNA，因此避免PCR反应混合物被先前实验的PCR产物或其他来源的“外源DNA”污染是极为重要的。
结果
在食品中检测转基因生物的经验旨在获得进行聚合酶链反应的实用技能。尽管提出了针对2堂课设计的大纲计划，但两者之间的休息时间至少为一天，但是，典型的方案仍由老师自行决定。本研究的分析部分旨在指导学习者完成发现和理解与旅程中每个阶段的过程和数据分析相关的概念的过程。希望这种方法（与老师为学生提供所有背景信息相比）将使整个学习对于更多的学生来说更加容易理解。只要老师有机会检查每个小组的进度和理解水平（在2节课中），如果需要，某种程度的独立性是可能的。这种方法允许更多的学习者获得如上所述的所需技能。
二手文献清单：
- bio-rad，“ www.bio-rad.com”，2020年2月3日。[在线]
- Matveeva T.，Ottem L.（2019年）。农杆菌对植物天然遗传转化的广泛发生。植物分子生物学，101，415-437。DOI：10.1007 / s11103-019-00913-y