基因芯片技术及其应用简介

基因芯片技术及其应用简介生物科学学院杨汝琪摘要:随着基因芯片技术的发展，基因芯片越来越多的被人们利用，它可应用于生活中的方方面面，如:它可以应用于医学、环境科学、微生物学和农业等多个方面，基因技术的发展将有利于社会进一步的发展。关键词:基因芯片;技术;应用基因（gene是载有生物体遗传信息的基本单位，存在于细胞的染色体（chromosome上。将大量的基因片段有序地、高密度地排列在玻璃片或纤维膜等载体上，称之为基因芯片（又称DNA芯片、生物芯片。在一块1平方厘米大小的基因芯片上，根据需要可固定数以千计甚至万计的基因片段，以此形成一个密集的基因方阵，实现对千万个基因的同步检测。基因芯片技术是近年来兴起的生物高新技术，把数以万计的基因片段以显微点阵的方式排列在固体介质表面,可以实现基因检测的快速、高通量、敏感和高效率检测，将可能为临床疾病诊断和健康监测等领域，带来全新的技术并开拓广阔的市场。1基因芯片技术原理及其分类1.1基因芯片的原理：基因芯片属于生物芯片的一种"其工作原理是:经过标记的待测样本通过与芯片上特定位置的探针杂交，可根据碱基互补配对的原则确定靶序列［1］，经激光共聚集显微镜扫描,以计算机系统对荧光信号进行比较和检测，并迅速得出所需的信息"基因芯片技术比常规方法效率高几十到几千倍，可在一次试验中间平行分析成千上万个基因,是一种进行序列分析及基因表达信息分析的强有力工具。1.2基因芯片分类：1.2.1根据其制造方法可分原位合成法和合成后点样法；1.2.2根据所用载体材料不同分为玻璃芯片!硅芯片等；1.2.3根据载体上所固定的种类可分为和寡核苷酸芯片两种；1.2.4根据其用途可分测序芯片!表达谱芯片!诊断芯片等2基因芯片技术常规流程2.1芯片设计根据需要解决的问题设计拟采用的芯片，包括探针种类、点阵数目、片基种类等。2.2芯片制备将DNA,cDNA或寡核昔酸探针固定在片基上的过程。从本质上可分为两大类fz｝，一类是在片基上直接原位合成，有光蚀刻法、压电印刷法和分子印章多次压印法三种;另一类是将预先合成的探针固定于片基表面即合成点样法。2.3样品制备常规方法提取样品总RNA,质检控制。再逆转录为。DNAo2.4样品标记在逆转录过程中标记荧光素等。2.5芯片杂交标记的cDNA溶于杂交液中，与芯片杂交。2.6芯片扫描一用激光扫描仪扫描芯片。2.7图像采集和数据分析专用软件分析芯片图像，然后对数据进行归一化,最后以差异为两倍的标准来确定差异表达基因。2.8验证用定量PCR或原位杂交验证芯片结果的可信性。3基因芯片合成的主要方法目前已有多种方法可以将基因片段（寡核苷酸或短肽固定到固相支持物上。这些方法总体上有两种：3.1原位合成:此方法主要为光引导聚合技术，它不仅可用于寡聚核苷酸的合成，也可用于合成寡肽分子。光引导聚合技术是照相平板印刷技术与传统的核酸、多肽固相合成技术相结合的产物。半导体技术中曾使用照相平板技术法在半导体硅片上制作微型电子线路。固相合成技术是当前多肽、核酸人工合成中普遍使用的方法，技术成熟且已实现自动化。二者的结合为合成高密度核酸探针及短肽阵列提供了一条快捷的途径。作原位合成的支持物在聚合反应前要先使其表面衍生出羟基或氨基（视所要固定的分子为核酸或寡肽而定并与保护基建立共价连接；3.2点样合成：此方法在多聚物的设计方面与原位合成相似，合成工作用传统的DNA或多肽固相合成仪完成，只是合成后用特殊的自动化微量点样装置将其以比较高的密度涂布于硝酸纤维膜、尼龙膜或玻片上。作点样用的支持物为使其表面带上正电荷以吸附带负电荷的探针分子，通常需包被以氨基硅烷或多聚赖氨酸等。4基因芯片技术的应用4.1在基础研究中的应用4.1.1基因表达分析同一组织细胞在不同的发育阶段,不同的外界环境因素影响下，其基因的表达模式不同，同一个体的不同组织器官的基因表达模式也不同。如何研究众多基因表达与否及其表达丰度是人们关注的一个焦点问题。传统的方法一次只能研究某个基因的表达情况，远不能满足这一要求,而基因芯片技术由于具有高并行性、高通量的特点正适合于此研究。芯片杂交在对基因表达进行分析中能够从很少的样品提供有关基因表达差异表达的信息,对疾病的诊断、治疗和药物筛选有促进作用。4.1.2基因组测序基因组测序芯片技术中杂交测序技术和邻堆杂交技术都能进行高效快速的测序。基因芯片技术用于测序提出的较早,Chee等利用135000个探针的阵列对人类线粒体基因组测序，准确率达99%以上。4.1.3发现新基因寻找和发现新基因是各学科研究的主要任务之一。传统的分子生物学方法如差异显示PCR、代表性差异分析法、消减杂交、抑制性消减杂交等以各自独特的设计策略，有效地发现了许多相关的新基因。但这些方法大多局限于对单个或几个基因的分析，无法阐明某一生物过程或某一病理生理过程中多基因的复杂作用及其相互调控关系，还存在有如所得序列往往是部分片段、对一些低丰度的基因不易发现、操作步骤繁琐费时、假阳性率较高、重复性差、特异性不高、低通量等不足，且受PCR、电泳分辨率等条件的限制。基因芯片技术高通量、高灵敏度、自动快速、并行性的特点，在新基因发现中能克服传统方法的一些不足,能以极少量的样品,自动化地并行分析数以万计的基因在不同时空上的表达模式和变化,能满足多基因参与调控的复杂过程，能以各自不同的研究策略，灵活地设计不同的微阵列来大规模、快速地对成千上万的基因进行平行筛选，找出有差异表达的基因,能大大提高对新基因发现的效率和可能。基因芯片技术的诸多优点:被检目标DNA密度高、样品用量极少、自动化程度高、便于大量筛选新基因等,使得发现新基因的速度大大提高。Schena等对T细胞相应与17个阵列成分的cDNA测序发现3个新基因。4.1.4突变体和多态性的检测基因芯片技术还可规模地检测和分析DNA的变异及多态性。Guo等利用结合在玻璃支持物上的等位基因特异性寡核苷酸（ASOs微阵列建立了简单快速的基因多态性分析方法。将ASOs共价固定于玻璃载片上，采用PCR扩增基因组DNA其一条引物用荧光素标记，另一条引物用生物素标记，分离两条互补的DNA链,将荧光素标记DNA链与微阵列杂交,通过荧光扫描检测杂交模式，即可测定PCR产物存在的多种多态性，该方法对人的酪氨酸酶基因第4个外显子内含有的5个单碱基突变进行分析,结果显示单碱基错配与完全匹配的杂交模式非常易于区别。这种方法可快速、定量地获得基因信息。4.1.5基因文库作图：采用高密度DNA探针阵列和相应的生化与信息学方法进行基因组文库克隆排序,该方法对基因组文库中每一个克隆，都可以检测出一个特征性序列标记物,而每一对克隆中，在标记物之间相似性基础上,测量其相对重叠部分，利用该重叠信息,即可连续性地将文库排列成重叠图谱。4.2在医学中的应用4.2.1疾病诊断目前，基因诊断是基因芯片中最具有商业价值的领域。许多疾病都与基因相关，传统的基因诊断方法往往只能对单个或少数几个基因进行检测，效率低且准确性差，利用基因芯片技术高速、并行、集成化程度高和灵敏度好等特点，可以实现对该疾病的快速、简便、高效的诊断。4.2.2药物筛选和药物开发由于芯片技术具有高通量、大规模、平行性等特点,可以进行新药的筛选，尤其在对中药成分的真伪鉴定及有效成分的筛选、药理研究、化学药物的合成等方面具有重要的作用。而且用基因芯片作大规模的筛选研究可以省略大量的动物试验，缩短药物筛选所用时间;还可以利用基因芯片技术来寻找药物靶标，查检药物的毒性或副作用，从而在基因组药学领域带动新药的研究和开发。4.2.3避免遗传病的发生目前知道有600多种遗传病与基因有关,妇女在妊娠早期用DNA芯片做基因诊断，可以避免许多遗传疾病的发生。在法医学方面,DNA芯片比早先的DNA指纹鉴定更进一步，它不仅可以做基因鉴定,而且可以通过DNA中包含的生命信息描绘生命体的脸形、长相和外貌特征。此外，基因芯片在病原体诊断、器官移植、细胞抑制方面等方面也有应用。4.2.5药物研究基因芯片在药物研发中的作用有以下几个方面：人类基因组芯片在一定程度上代替人体靶组织，为待测药物提供了理想的研究对象；芯片可以用来分析代谢途径和信号调节通路。例如通过研究在某种药物作用下，机体药物代谢过程相关基因的表达变化，进而对所有上调和下调的基因的全面研究，能够发现一些新的信号调节通路，这些新的调节通路则为新药开发提供了思路；可以确定药物作用相关的靶组织，预测药物的副作用，进而通过对不同组织的药物选择性试验,使药物的副作用减少到最小程度；引导医药开发如疫苗和抗菌素的研发。使用cDNA芯片研究发现了脑膜炎淋球菌在和宿主表皮细胞接触后表达增高的189个基因，其中44%的功能是编码细胞表面蛋白，这项研究成果为开发预防脑膜炎淋球菌感染的相关疫苗提供了可选择的靶位点；当传统检测方法难以追踪药物本身或者药物的临床效果显现的间期较长时，通过基因芯片检测特定被诱导的基因（药品代谢相关的基因，可以为预知药效及药物临床使用剂量提供一种简便的途径。4.2.6疾病的基因诊断随着基因芯片使用范围的增加,其在疾病的早期诊断、分类、指导预后和寻找致病基因上都有着广泛的应用价值。在癌症的诊断上,医生们通常依靠检测一些基因和蛋白质的表达变化水平来进行诊断。通过基因芯片技术对这些基因的检测，可以对以上疾病进行准确的早期诊断。基因芯片技术还可用于病原菌的鉴定，通过构建多种细菌的抗原决定簇和毒力因子的基因芯片，可以用于诊断临床上不明确的感染性疾病的感染源。除上述应用外,基因芯片技术还可以应用在新的病原菌的鉴定，流行病学调查及微生物的衍化进程等方面。4.2.7基因芯片技术在创伤骨科研究领域的应用骨创伤的修复也涉及多个基因及复杂的信号转导机制1,基因芯片能够同时对多个基因组群的表达进行研究，这一特点使其在骨创伤修复研究中具有其他研究方式所不具备的优势。在骨的愈合过程中，力学环境、血管发生和成骨作用的相互依赖性亦被Fang等，通过生物芯片技术在基因表达水平加以证实。而雌激素通过复杂的代谢过程参与骨折愈合过程，对雌激素相关基因的研究是了解这一复杂机制的必要条件。Hatan。等［”］对骨折愈合过程中的雌激素相关基因进行表达谱分析,发现有52个相关基因在卵巢切除的大鼠中下调，但在给子雌激素后恢熨其中尿激酶纤溶酶原激活子在骨折大鼠模型的软骨与骨连接部位有-活化软骨细胞和破软骨细胞的功能，提示u一PA在愈合组织的再吸收和改建过程中具有重要的作用。4.2.8基因芯片技术在输血医学中的应用基因芯片技术的快速发展，对输血医学事业发展产生巨大的影响，其应用潜力将给21世纪的输血医学事业带来历史性的变化。基因芯片技术现在已应用于医学各个领域。基因芯片技术在输血医学中的应用,包括血液制品的病毒性指标的检测与保存、血型鉴定、血液成分单采、输血相关性疾病诊断与治疗以及目前存在的问题。如:利用基因芯片技术进行血液不同血型间的转化，甚至“创造”新血型。对最常见的红细胞ABO血型系统来说，应用基因芯片检测出不同血型间基因差别,再通过基因芯片技术进行必要的“剪切”和“装配”，使其转变为所需要的血型。4.2.9中药的鉴定中药材通常经过处理而成为干药材，一般凭性状辨别不同的类别，有时连专家也感到困难。尤其是要鉴别外观类似但药性及价值均差别很大的草本药材，更为棘手。若能将基因芯片技术用于中药的鉴别相信可以解决一些难题。利用这一技术的前提是应用分子生物学技术找出待鉴定中药的特定寡核苷酸序列,并将其集成在芯片上。然后提取样本DNA进行扩增，荧光标记后与芯片杂交。若样本中存在与之互补的序列即可检测出来。李绍平等人将川贝母5SrRNA的一段特异序列做为探针制成芯片，用该芯片能准确地鉴定出真正的高效低毒、价格昂贵的川贝母。基因芯片还可用于药用植物种属的验证。这种检测的方法与上述方法不同，是将针对药用植物不同种属某基因多态性片段的寡核苷酸探针全部集成于芯片上，并设计特异引物，将来自于不同种属的PCR产物与芯片杂交，即得到结果。4.2.10基因芯片技术在中药中的应用研究进展基因芯片技术是一种高通量筛选的研究手段，可以在同一时刻对成千上万个基因的表达情况进行分析"在药物研究领域中，基因芯片通过检测药物对生物体中基因表达水平的影响，可从整个生物分子途径来对药物药理和毒理等方面进行评价"传统中药在中国使用有上千年的历史，将这一新兴技术结合到古老中药的研究中去，在中药现代化的进程中将是一件很有意义的尝试"近年来，国内外已有多家研究机构将基因芯片技术应用到中药有效成分的筛选!药理和毒理机制的阐述及其品质鉴定等领域，并已取得了不少成就"4.2.11基因芯片在脑创伤研究中的应用脑创伤极为常见，其伤残率和致死率占全身各部位损伤的首位。所以，对脑创伤研究的意义犹为突出。怎样将众多基因的表达与脑创伤病情的发展和预后相联系，怎样在基因水平上预防和治疗脑创伤及判断预后，成为目前研究的重点。自基因芯片技术问世以来，已有学者将其应用在脑创伤研究中,并取得一定的进展。4.2.12基因芯片在中枢神经系统疾病中的应用后基因组时代网络数据库提供了大量人类表达序列标记。采用集成大量ESTs的基因芯片分析样品，能迅速有效地获得基因表达图谱。通过比较样本基因表达差异、分析基因产物的成分,可以发现新的疾病相关基因或线索，衍生出一些新的研究方向用于中枢神经系统疾病的研究。有人利用实验室利用基因芯片技术对大鼠脊髓损伤前后基因表达谱进行了研究，发现在胚胎期高表达的膜联蛋白（AnnexinII在脊髓损伤后表达显著增高,我们对AnnexinII进行了进一步研究。结果显示AnnexinII蛋白可以显著减轻神经细胞损伤和死亡，作用方式可能是通过抑制磷脂酶入（PLAZ进行作用。这些现象表明,AnnexinII有希望发展成为一种神经保护药物，减轻初次损伤向再次损伤发展，可用于脊髓损伤治疗。4.2.13基因芯片在肿瘤治疗方面的应用前景基因芯片技术通过对肿瘤基因表达谱分析，组成肿瘤基因诊断芯片,研究肿瘤基因的功能，既可用于肿瘤普查，又能达到早期诊断和早期治疗的目的"基因芯片要成为临床诊断和治疗肿瘤普遍采用的技术仍有一些关键问题需要解决:现阶段芯片检测的灵敏度决定了需要首先扩增模板，而一般采用PCR方法,不可避免带来PCR所具有的局限性"目前采用的荧光标记方法存在检测灵敏度低的问题"芯片杂交的条件高度个体化，难以形成比较统一的!规范的杂交环境，会给应用带来障碍"芯片成本及后期信息处理费用较高"随着生命科学技术的进一步发展，这些问题将会被逐步解决，基因芯片在肿瘤临床治疗中会显示出越来越重要的作用.4.3在环境科学领域的应用基因芯片技术可高效检测由微生物、有机物等引起的污染，对环境污染物进行检测与评价。同时能够帮助研究人员通过大规模的筛选制备能够治理污染源的基因产品或寻找到保护基因并制备防治危害的基因工程产品。它克服了传统生物学技术操作繁杂、自动化程度低，检测效率低等不足，充分利用了生物科学、信息学等当今前沿领域的研究成果,现在已越来越广泛的被应用到多个领域中。环境科学研究的主要是环境中的物质，尤其是人类活动产生的污染物，及其在环境中的产生、迁移、转变、归宿等过程和运动规律，因此，将生物芯片技术引入环境科学研究中有重大意义。生物芯片高信息量快速、微型化、自动化、成本低、污染少、用途广等优点,很适应环境学研究中的技术需求，使其在环境科学领域有很好的应用前景。虽然生物芯片技术在环境领域的应用实例还较少，且其自身还有许多问题亟待解决（如提高芯片的特异性、简化样品制备和标记操作程序、增加信号检测的灵敏度等等，但随着技术的发展与完善，生物芯片技术必将会越来越广泛的应用到环境科学研究的各个领域，给21世纪人类对环境的保护和治理带来一场“革命”。4.3.1基因表达的检测在现在已经明确包括人类、酵母菌及一些细菌等在内的多种生物的全基因序列的条件下，基因芯片依靠其高度密集的核苷酸探针，能够将一种生物所有的基因对应的mRNA或cDNA或者该生物的全部ORF都编排在一张芯片上，从而简便地检测每个基因在不同环境下的转录水平。整体分析多个基因的表达则能够全面并且非常准确地揭示基因产物和其转录模式之间的关系。同时，细胞的基因表达产物决定了细胞的生化组成、细胞的构造、调控系统及功能范围,根据已知基因表达产物的特性，基因芯片技术能够全面、动态地了解生活细胞在分子水平的活动。4.3.2基因突变点的定位基因序列的变异是物种间及物种内差异的主要原因，也是疾病状态和正常状态下表型差异的遗传学基础。利用基因芯片技术对这些突变点的定位、确认及分类是诊断基因疾病的基础。寡核苷酸芯片对于检测密切相关的变异基因序列有很好的操作性，能够指出变异位点、被代替的核苷酸及变异特性;但不适用于有大的插入、缺失片段的检测以及多态性分析。微小序列芯片是一种搜寻所有可能序列变化的有力工具，它将杂交反应和酶引物扩增反应结合在一起,在杂交反应中以寡核苷酸作为探针，其5,端通过一个末端连接被限制反应，使3端的自由-OH暴露出来。引物扩增反应使用了标记的三磷酸双脱氧核苷酸。杂交反应后，杂交体和寡核苷酸探针分别作为模板和引物，反应后可以在荧光显微镜下观察从3'端伸出的不同长度的双脱氧核苷酸链，以确定目标核苷酸序列。4.4基因组及基因的研究因为基因芯片具有高敏感性和高准确性,近来有研究利用此特性研究酵母基因组的复制活动，通过对酵母基因组在S期上千个位点DNA拷贝数的比较，发现了其复制起点;同时还研究了复制叉在基因组的移动与S期复制和转录活动的关系［12］。另外,在多种肿瘤的研究中，通过比较肿瘤发生的相关基因的DNA拷贝数，发现了一些新的基因。4.7基因芯片技术在病原微生物研究中的应用4.7.1基因芯片技术在病毒研究中的应用4.7.1.1病毒的分型基因芯片是基于碱基互补的原理直接对病原体核酸进行检测，将来的诊断芯片有可能同时对所有肝炎病毒进行检测，具有非常大的发展前景［8］”吴海等（2001［9］以HBV!HCV高度保守的基因片段为探针，制备成/乙型!丙型肝炎病毒双检基因芯片0"检测时抽提患者血清中的病毒核酸，同时对不同血清（正常人血清，乙肝E抗原阳性血清，丙肝RNA阳性血清,乙肝!丙肝阳性混合血清能有效检测区分”4.7.1.2病毒感染对宿主细胞基因表达的影响感染人巨细胞病毒HCMV后,宿主细胞的基因表达水平有所改变,利用基因芯片可以检测到mRNA的细微变化，利用病毒DNA芯片，在基因组水平上快速!平行地分析基因表达，通过病毒基因表达对药物敏感性的动力学观察了解药物的作用机制，可以用于药物筛选和临床治疗"4.7.1.3病毒感染的诊断将病毒的一段高度保守的基因片段，用芯片点样仪点样到包被过的玻璃片上,制备成检测芯片"提取样品中的RNA,进行反转录和荧光标记后滴加到芯片上进行特异性杂交，对杂交结果进行扫描检测，可同时诊断上述5种动物传染病，此方法不但快速!准确!敏感,而且可同时进行多种病毒的检测"4.8基因芯片在食品检测中的应用4.8.1细菌检测基因芯片技术细菌检测，在PCR基础上的病原检测系统的应用,大大缩短了诊断时间，使那些不能培养或很难培养的细菌也得到快速诊断。Anthony等人建立了1个在4h以内致病细菌的快速诊断方法。他们运用该法对158例经血培养鉴定为阳性的样品进行检测,结果符合率为79.9%Carl等在对4种细菌，即大肠埃希菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、空肠弯曲菌采用了基因芯片的检测方法，其检测结果不仅敏感度高于传统方法，且操作简单，重复性好,并节省了大量时间，大大提高了4种细菌诊断效率。选择从水、食品和临床样品中分离有关致病菌或卫生指标菌，并以沙门菌、志贺菌和大肠埃希菌的标准菌株作对照，观察基因芯片检测致病菌的敏感性、特异性，并与常规检测方法、PCR检测方法作对比。结果表明,采用基因芯片技术几乎可以检测上述所有的细菌，检测结果与传统方法符合率为98%,与PCR检测结果的一致性为96.3%。基因芯片技术检测时间约4h;WPCR检测需要8h;传统的方法需要25d。基因芯片技术引入微生物检测领域为建立快捷高效的检测方法提供了技术平台，用于食品、水质中常见细菌、霉菌检测的基因芯片已经问世4.8.2病毒的检测病毒由1个DNA芯子和1个蛋白外壳组成。按宿主不同主要分为植物病毒、动物病毒。其中与人类最密切相关的是动物病毒，特别是一些能为人类提供主要肉食来源的动物。人们捕杀或食用了带病毒的动物而使人类感染患病，如疯牛病病毒、口蹄疫病毒、SARS病毒，又如近几年在东南亚各国爆发的禽流感，除引起禽类大量死亡外,也使数十人感染身亡。由于目前人类掌握的医疗技术还不能有效地治疗病毒性疾病，所以对于这些可通过饮食传播，并会传染给人的病毒的有效检测就成为预防和控制疾病的首要措施,基因芯片技术是近几年运用的病毒检测新技术之一。现在世界各国都在积极地进行能够对人类构成危害的各种病毒快速检测芯片的研究。杨素等用分子克隆方法获得口蹄疫病毒、水泡性口炎病毒、蓝舌病病毒、鹿流行性出血热病毒和赤羽病病毒各一段高度保守的基因片段，可同时诊断上述5种动物传染病，此方法不但快速、准确、敏感，而且可同时进行多种病毒的检测。周琦等也研制出用于检测SARS病毒的全基因芯片,共660条病毒探针，覆盖了SARS冠状病毒的全部序列，应用该基因芯片可对病人、出入境食品、动植物及其产品进行检测。4.8.3对转基因食品和食品原料的检测4.8.3.1转基因源食品基因修饰食品，又被称为转基因食品或基因工程食品。在欧盟新型食品条例中将基因修饰食品定义为:“一种由经基因修饰的生物体生产的或该物质本身的食品。”具体包括2类:包含基因修饰组分的食品和食品基料;由基因修饰生物生产，但并不包含基因修饰组分的食品。我国及菲律宾利用转基因技术培育出“超级水稻”和“超超级水稻”。我国培养生长速度快、节约饵料的转基因鱼上万尾。上海医学遗传研究所与复旦大学合作的转基因羊的乳汁中含有人的凝血因子,既可以食用,又可以药用,为通过动物廉价生产人类的珍贵药物迈出了重大的一步。转基因食品开始进入我们的生活。4.8.3.2转基因食品的安全性对于转基因食品的安全问题目前还有较大的争论，且目前还没有通用的检测方法,而基因芯片技术可以快捷准确地对其检测。将目前通用的报告基因、抗性基因、启动子和终止子的特异片断制成检测芯片与待测产品的DNA进行杂交,就可以判断待测样品是否为转基因产品。基因芯片技术不但可对转基因食品进行定性检测,还可以定量的检测其种类。利用该技术既可检测食用成品，也可检测鲜活的动植物材料。其灵敏性好、自动化程度高、特异性强、假阳性低、简便快速及准确率高是一门极有发展前途的技术。该技术可靠性已被对大豆、玉米、油菜、棉花等农作物样品的检测结果所证实。另外，利用该技术也可以筛选转基因所需要的目的基因。在农业上，基因芯片筛选发生基因突变的食品原料作物;寻找高产、抗虫、抗病、经济价值高的作物，进行农药的筛选;检测各种作物的基因组;通过比较差异表达寻找新基因。4.8.3.3对食品营养成分等的检测基因芯片技术在食品中的应用成为新的研究领域,利用基因芯片技术研究食品的营养成分，营养素与蛋白和基因表达的关系，将为揭示肥胖的发生机理和预防打下基础。Wodicka采Affymetrix公司制作酵母基因表达型芯片,对在营养丰富及营养贫乏2种培养基中生长的酵母细胞的基因表达情况进行了分析，发现结构及核糖体蛋白基因的表达基本稳定，与培养基营养丰富与否关系不大。但是，一些目前尚未阐明功能基因的表达是与培养基营养状态有关。在营养缺乏时，有140个基因表达增加;而在营养丰富时，有36个基因表达较多。Lvakhovith等应用DNA芯片技术检测1,5一二羟维生素D3处里过的乳腺癌细胞的FGF-7的表达，发现无论在mRNA水平还是蛋白水平都有明显的增加，从而首次揭示了维生素D可能通过调节FGF-7的表达而调节细胞的生长分化。4.8.3.4转基因农产品检测广泛收集用于转基因技术的启动子!目的基因（如抗病基因!抗虫基因等和标记基因的EST序列,制成基因芯片，可以对转基因农产品进彳丁检测"SuzukiM等使用寡聚核苷酸微阵列分析了携带35S:VP1的拟南芥转基因植株”用基因芯片分析鉴定了353个VP1/ABA调控的基因"这些基因中的73%在植物组织中受VP1和ABA的影响，这显示了ABA信号传导和VP1功能之间的紧密联系"AbeH等报道了rd22启动子区域MYC和MYB识别位点在干旱诱导的rd22基因的表达中是作为顺式作用元件发挥功能的"Sinvany-VillaloboG等利用70-mer的寡核苷酸微阵歹列研究了拟南芥线粒体和叶绿体中多基因家族成员在不同的生长条件刺激下的转录变化情况。5基因芯片在现代农业中的应用5.1基因芯片在植物病毒检测中的应用基因芯片将与核酸分子杂交完美结合，通过对植物病毒基因组分析,将该病毒的外壳蛋白等高度保守序列作为鉴定指标，可以直接对植物病毒提取液进行检测”因其利用核酸杂交的特异性高的特点，通过平行分析扩增产物来快速!准确地鉴别多种病原体，避免了技术使用过程中由于非特异性产物增多导致假阳性检测结果的出现，可用于高通量!大规模的病毒分型”由于随机突变的发生，单核苷酸的多态性使相同基因型病毒的不同株的杂交结果不同，基因芯片的检测结果可为不