单核苷酸多态性（SNP）的精准分型在分子育种、作物遗传改良以及精准医疗等领域具有至关重要的作用。然而，在复杂基因组背景下，由于完全匹配与单碱基错配序列之间热力学差异极小，实现高保真、低成本的SNP可靠识别一直是核酸生物传感领域的重大挑战。针对这一技术瓶颈，东北地理与农业生态研究所近期在育种基因芯片的SNP传感机制与平台构建方面取得系列重要进展。

研究团队创新性地开发了多种基于构象调控、竞争性识别及无酶信号放大的新型生物传感平台，为解决传统检测方法依赖大型仪器、成本高昂及特异性不足等问题提供了全新框架。具体核心突破如下：（1）为了扩大SNP检测窗口并提升单碱基突变的识别特异性，团队提出竞争性探针设计与构象能垒调控，阻断了复杂样本背景下的非特异性激活干扰，实现了极高的单碱基识别特异性。（2）针对复杂样本背景下“低丰度靶标捕获”和“信号放大”的技术瓶颈，团队开发了基于纳米酶催化的双模自验证机制，以及无酶级联放大系统，成功实现了极低丰度SNP的高灵敏检测。（3）为解决传统检测成本高的实际挑战。团队提出探针可重置设计实现降本增效。以上传感平台已成功应用于大豆基因型中，实现了与大豆叶片形态等关键表型相关SNP位点的精准鉴定。

图1. （A）基于可重置PS小球设计的双模SNP传感示意图；（B）基于构象转变探针设计的SNP固相识别示意图。

上述系列研究成果极大地丰富了育种基因芯片底层的分子传感理论。从能量势垒调控到智能生物计算，再到无酶可重置设计，这些通用型分析框架为作物分子标记辅助育种提供了极具价值的工具。以上研究成果发表在Biosensors and Bioelectronics（中国科学院1区），Sensors & Actuators B: Chemical（中国科学院1区）和Analytical Chemistry（中国科学院1区）等国际期刊上，研究由联培硕士生刘春艳（第一作者）、联培硕士生唐芗（第一作者）、叶景副研究员（第一作者及通讯作者）、张迪鸣研究员（通讯作者）和冯献忠研究员（通讯作者）等人共同完成。本研究受国家自然科学基金项目（No. 32501984）、吉林省自然科学基金项目（No. YDZJ202501ZYTS374）和吉林省重点研发项目（No.20260206059ZP）等共同资助。

论文信息如下：

(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.