單核苷酸多態(tài)性（SNP）的精準(zhǔn)分型，在分子育種、作物遺傳改良以及精準(zhǔn)醫(yī)療等領(lǐng)域具有重要作用。而在復(fù)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(xué)差異小，實(shí)現(xiàn)高保真、低成本的SNP可靠識別是核酸生物傳感領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。近期，中國科學(xué)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(jī)制與平臺構(gòu)建方面取得系列進(jìn)展。

　　研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了多種基于構(gòu)象調(diào)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(kuò)大SNP檢測窗口、提升單堿基突變識別特異性，團(tuán)隊(duì)提出競爭性探針設(shè)計與構(gòu)象能壘調(diào)控，阻斷了復(fù)雜樣本背景下的非特異性激活干擾，實(shí)現(xiàn)了較高的單堿基識別特異性。針對復(fù)雜樣本背景下低豐度靶標(biāo)捕獲和信號放大的技術(shù)瓶頸，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了基于納米酶催化的雙模自驗(yàn)證機(jī)制以及無酶級聯(lián)放大系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低豐度SNP的高靈敏檢測。為進(jìn)一步降低檢測成本，團(tuán)隊(duì)采用探針可重置設(shè)計，實(shí)現(xiàn)降本增效。該傳感平臺已應(yīng)用于大豆基因型檢測，實(shí)現(xiàn)了與大豆葉片形態(tài)等關(guān)鍵表型相關(guān)的SNP位點(diǎn)精準(zhǔn)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(diào)控到智能生物計算，再到無酶可重置設(shè)計，這些通用型分析框架為作物分子標(biāo)記輔助育種提供了實(shí)用工具。

　　相關(guān)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(xué)基金、吉林省自然科學(xué)基金等的支持。