数字PCR是一种新型的分子检测技术。相较于传统的定性PCR以及定量PCR来说,具有稳定性、灵敏度高,特异性好,可以进行精准绝对定量等优点。在20年的发展历程中,数字PCR已经在医学诊断检测、病毒痕量侵染检测、单细胞检测、SNP分析以及转基因成分检测中取得了巨大的研究进展。本论文采用数字PCR作为研究手段,建立了针对转基因成分以及重金属离子的检测技术体系。本文的主要研究内容和结论如下:1,基于转基因作物通用筛选元件,建立了转基因成分超灵敏定性筛查检测体系。通过数字PCR体系优化,探索出了最适合于转基因成分检测的数字PCR检测体系和操作手法。本部分的实验以CaMV35s启动子和NOS终止子为扩增外源目的片段,ZssIIb为扩增内参基因,建立了可以涵盖95%现有已商业化转基因品系的转基因成分筛查检测方法。通过特异性、稳定性以及灵敏度的验证,本研究中的检测体系可以对转基因质量百分比为0.1%的转基因样品实现稳定检测,特异性好,可以进一步的作为转基因成分的标准检测方法。2,基于转基因玉米不同的内标准基因以及不同品系的转化事件特异性基因,建立了针对不同转基因玉米品系的二重绝对定量检测体系。本研究对潜在影响反应体系的因素进行了优化和验证,确定了不同因素对检测体系的影响;通过对不同的内标准基因引物探针与不同品系的转化事件特异性引物探针进行组合优化,提出了最适宜进行二重数字PCR绝对定量检测的外源基因与内标准基因的引物探针组合。通过进一步的验证,本研究的二重数字PCR检测体系可以对质量百分比为0.5%的转基因样品进行稳定的定量验证,检测限达到0.1%,所得到的定量检测结果可以满足全球各国的标识制度的需要,本研究的方法后续可以进行标准化推广。3,基于生物传感器的核酸信号转化,分别建立了针对铜离子Cu2+和汞离子Hg2+的绝对定量检测体系。本研究首先对潜在影响生物传感器步骤的因素、生物传感器二级结构以及引物探针结合位点进行了优化,确定了最佳的信号转化的条件。通过数字PCR的结合,我们实现了对两种重金属离子的绝对定量检测。对于两种重金属离子,本检测体系的定量检测限可以达到500 fmol和40 fmol,定性检测限达到50 fmol与10 fmol,线性范围均超过3个数量级。本检测体系的检测限以及线性范围表明我们的检测体系可以满足绝大多数样品中两种重金属离子的检测需要。4,基于数字PCR产生的数字信号以及错配生物传感器的原理设计,本研究建立了针对汞离子Hg2+和银离子Ag+的二重传感器-逻辑门检测预警体系。本研究实现了针对不同重金属离子的二重高灵敏检测,并且针对不同的逻辑门(YES门,OR门,AND门)设计了不同的原理体系。验证结果表明,本研究的二重传感器-逻辑门检测预警体系可以对汞离子和银离子进行稳定的逻辑门预警检测,并可以提供不同的阶梯信号输出。本检测体系稳定性高,最低可以对lnM的汞离子和银离子进行预警检测。本研究基于数字PCR建立了针对转基因成分,重金属离子的高灵敏的精准定性筛查和定量检测体系,为了未来的转基因成分的监管和重金属离子的风险监测提供了技术支持,也为了其他相关领域的研究提供了新的方法和思路。