كارآيي روش واكنش زنجيره‌اي پلي‌مراز و نانوحسگر زيستي در شناسايي گياه ترانس‌پلاستوم توتون

Efficiency of PCR and Nanobiosensor Methods for Detection of Transplastomic Tobacco Plant

اهداف: در سال هاي اخير با توجه به مزاياي تراريختي كلروپلاستي، سطح زير كشت اين گياهان و محصولات ناشي از آنها افزايش يافته و به دليل نگراني هاي احتمالي ايمني زيستي آنها شناسايي و برچسب گذاري آنها بيشتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف پژوهش حاضر طراحي و ارايه يك روش بهينه بر پايه واكنش زنجيره اي پلي مراز (pcr) و نانوحسگر زيستي براي شناسايي گياهان ترانس پلاستوم و مقايسه حساسيت آنها بود.مواد و روش ها: در مطالعه تجربي حاضر براي طراحي آغازگرها و كاوشگرهاي اختصاصي، نشانگر aada كلروپلاستي به كار رفت. در روش pcr بعد از بهينه سازي شرايط تكثير ژن aada، حساسيت آن با درصدهاي مختلف dna گياه ترانس پلاستوم توتون مورد بررسي قرار گرفت. در روش نانوحسگر زيستي ابتدا كاوشگر نشان دار ژن aada در صفحات گرافن اكسيد تثبيت، سپس واكنش هيبريداسيون براي شناسايي توالي هدف بهينه سازي و حساسيت آن با درصدهاي مختلف dna گياه ترانس پلاستوم تعيين شد.يافته ها: تكثير باند 800جفت بازي ژن aada در گياهان ترانس پلاستوم توتون مشاهده شد. واكنش pcr توانست تا 5% dna توتون ترانس پلاستوم، ژن aada را تكثير نمايد. با تثبيت كاوشگر aada در سطح گرافن اكسيد فلورسانس نشري خاموش و با اضافه كردن dna گياه ترانس پلاستوم توتون دوباره نشر فلورسانس ظاهر شد. در بررسي حساسيت اين روش تا 1% dna گياه ترانس پلاستوم نشر فلورسانس به طور معني دار بيشتر از گياه شاهد مشاهده شد.نتيجه گيري: روش pcr مي تواند گياه ترانس پلاستوم توتون را با حساسيت 5% dna و روش حسگر زيستي با حساسيت 1% dna شناسايي نمايد. بنابراين روش حسگرزيستي نه تنها يك روش تشخيصي مطمئن در كنار روش pcr براي شناسايي گياهان ترانس پلاستوم است، بلكه حساسيت بالاتري نيز دارد.

Aims In recent years, according the benefits of chloroplast transformation, the cultivation of transplastomic plants and their products have been increased. Due to their biosafety concerns, their identification and labeling have become more widely considered. The aim of this study was to present an optimal method based on polymerase chain reaction (PCR) and nanobiosensor for detection of transplastomic tobacco plants and compare their sensitivity. Materials & Methods In the present experimental research, aadA gene as a chloroplast selectable marker was considered to design specific primer and probe. In PCR method, after optimization of aadA gene amplification, its sensitivity was evaluated with different percentages of transplastomic DNA. In nanobiosensor method at first, the labeled aadA probe was immobilized on graphene oxide (GO) and, then, hybridization reaction was optimized to identify target DNA sequence. Findings The amplification of 800 bp DNA related to aadA gene was observed. The PCR reaction allowed up to 5% DNA transplostomy tobacco to reproduce the aadA gene. In results of nanobiosensor after immobilization of aadA probe on GO, fluorescence emission was quenched and by adding the trasplastomic tobacco, DNA was observed again. In this method, up to 1% transplastomic tobacco DNA, fluorescence emission was significant in comparison with control tobacco plant. Conclusion The PCR method can detect a transplastomic tobacco plant with 5% DNA sensitivity and detect biomarker sensitivity with 1% DNA sensitivity. The PCR method can detect a transplastomic tobacco plant with 5% DNA sensitivity and nanobiosensor can detect with 1% DNA sensitivity. Therefore, nanobiosensor method is not only a reliable diagnostic method, in addition to the PCR method for detecting transplastomic plants, but also has a higher sensitivity