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單核苷酸多態(tài)性（SNP）的精準分型，在分子育種、作物遺傳改良以及精準醫(yī)療等領域具有重要作用。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小，實現(xiàn)高保真、低成本的SNP可靠識別是核酸生物傳感領域的挑戰(zhàn)。近期，中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所在育種基因芯片的SNP傳感機制與平臺構建方面取得系列進展。

研究團隊開發(fā)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(tǒng)檢測方法依賴大型儀器、成本高及特異性不足等問題提供了新框架。

為擴大SNP檢測窗口、提升單堿基突變識別特異性，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(xiàn)了較高的單堿基識別特異性。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(fā)了基于納米酶催化的雙模自驗證機制以及無酶級聯(lián)放大系統(tǒng)，實現(xiàn)低豐度SNP的高靈敏檢測。為進一步降低檢測成本，團隊采用探針可重置設計，實現(xiàn)降本增效。該傳感平臺已應用于大豆基因型檢測，實現(xiàn)了與大豆葉片形態(tài)等關鍵表型相關的SNP位點精準鑒定。

這一系列成果豐富了育種基因芯片底層的分子傳感理論。同時，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實用工具。

相關研究成果發(fā)表在Biosensors and Bioelectronics、Sensors & Actuators B: Chemical和Analytical Chemistry上，研究工作得到國家自然科學基金、吉林省自然科學基金等的支持。

論文鏈接：1、2、3、4