東北地理所在育種基因芯片SNP傳感機制研究方面取得進展
單核苷酸多態性（SNP）的精準分型在分子育種、作物遺傳改良以及精準醫療等領域具有至關重要的作用。然而，在復雜基因組背景下，由于完全匹配與單堿基錯配序列之間熱力學差異極小，實現高保真、低成本的SNP可靠識別一直是核酸生物傳感領域的重大挑戰。針對這一技術瓶頸，東北地理與農業生態研究所近期在育種基因芯片的SNP傳感機制與平臺構建方面取得系列重要進展。
研究團隊創新性地開發了多種基于構象調控、競爭性識別及無酶信號放大的新型生物傳感平臺，為解決傳統檢測方法依賴大型儀器、成本高昂及特異性不足等問題提供了全新框架。具體核心突破如下：（1）為了擴大SNP檢測窗口并提升單堿基突變的識別特異性，團隊提出競爭性探針設計與構象能壘調控，阻斷了復雜樣本背景下的非特異性激活干擾，實現了極高的單堿基識別特異性。（2）針對復雜樣本背景下“低豐度靶標捕獲”和“信號放大”的技術瓶頸，團隊開發了基于納米酶催化的雙模自驗證機制，以及無酶級聯放大系統，成功實現了極低豐度SNP的高靈敏檢測。（3）為解決傳統檢測成本高的實際挑戰。團隊提出探針可重置設計實現降本增效。以上傳感平臺已成功應用于大豆基因型中，實現了與大豆葉片形態等關鍵表型相關SNP位點的精準鑒定。
圖1. （A）基于可重置PS小球設計的雙模SNP傳感示意圖；（B）基于構象轉變探針設計的SNP固相識別示意圖。
上述系列研究成果極大地豐富了育種基因芯片底層的分子傳感理論。從能量勢壘調控到智能生物計算，再到無酶可重置設計，這些通用型分析框架為作物分子標記輔助育種提供了極具價值的工具。以上研究成果發表在Biosensors and Bioelectronics（中國科學院1區），Sensors & Actuators B: Chemical（中國科學院1區）和Analytical Chemistry（中國科學院1區）等國際期刊上，研究由聯培碩士生劉春艷（第一作者）、聯培碩士生唐薌（第一作者）、葉景副研究員（第一作者及通訊作者）、張迪鳴研究員（通訊作者）和馮獻忠研究員（通訊作者）等人共同完成。本研究受國家自然科學基金項目（No. 32501984）、吉林省自然科學基金項目（No. YDZJ202501ZYTS374）和吉林省重點研發項目（No.20260206059ZP）等共同資助。
論文信息如下：
(1) Biosensors and Bioelectronics 2026, 303, 118583. DOI: 10.1016/j.bios.2026.118583.
(2) Analytical Chemistry 2026. DOI: 10.1021/acs.analchem.6c00333.
(3) Sensors and Actuators B: Chemical 2026, 458, 139759. 10.1016/j.snb.2026.139759.
(4) Sensors and Actuators B: Chemical 2026, 447, 138875. DOI: 10.1016/j.snb.2025.138875.
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吉公網安備22017302000214號
