溫室條件下以生態(tài)適合度評(píng)估抗除草劑轉(zhuǎn)基因水稻和油菜分別向雜草稻和野芥菜基因漂移的風(fēng)險(xiǎn).pdf

1、抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物田間釋放帶來(lái)的生態(tài)問(wèn)題之一，就是抗性基因通過(guò)基因流漂移到野生/雜草近緣種中，從而給當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有栽斐赏{。因此，在釋放前對(duì)其潛在的風(fēng)險(xiǎn)做出評(píng)估十分必要。轉(zhuǎn)基因作物與野生/雜草近緣種間基于花粉的基因漂移有雜交、回交以及持續(xù)這種方式所產(chǎn)生的后代的適合度問(wèn)題。野生/雜草近緣種在接受了抗性基因后能否在所處生境中生存定居就取決于它的生態(tài)適合度。本文即從適合度的角度，在溫室條件下研究了抗除草劑轉(zhuǎn)基因水稻（Oryza sativa

2、）與雜草稻（0.sativa f.spontanea）雜交、油菜（Brassica napus）與野芥菜（B.juncea var.gracilis Tsen et Lee）回交所得的攜帶抗性基因的后代在營(yíng)養(yǎng)、生殖兩個(gè)階段上的表現(xiàn)。分析它們和各自的野生/雜草近緣種相比的適合度差異，從而評(píng)價(jià)其成功發(fā)生基因漂移的可能性。通過(guò)對(duì)兩種不同轉(zhuǎn)基因作物后代的生態(tài)適合度研究有助于比較揭示出適合度在轉(zhuǎn)基因作物安全性評(píng)價(jià)中的普遍意義。本文的主要研究?jī)?nèi)容和

3、結(jié)果如下：
　　 1.接受轉(zhuǎn)基因水稻抗除草劑基因的雜草稻雜交子代F1、F2的生態(tài)適合度比較
　　 以兩種抗草丁膦轉(zhuǎn)基因水稻Y0003、99-t和三種類型的雜草稻4號(hào)、AH、share177雜交所得的攜帶抗性基因的子代F1、F2為研究對(duì)象，研究這些子代的適合度成分，包括株高、單株分蘗數(shù)、莖粗、劍葉長(zhǎng)、劍葉寬、劍葉面積、凈光合速率等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)；花粉生活力、單株圓錐花序數(shù)、小穗數(shù)/花序、套袋自交結(jié)實(shí)率、落粒率、穗長(zhǎng)、粒長(zhǎng)、粒寬、

4、粒厚、百粒重等生殖指標(biāo)。結(jié)果表明，4×Y F1、Y×4目的總適合度分別達(dá)到1.12、1.1，與轉(zhuǎn)基因親本Y0003的1.2無(wú)顯著差異，但明顯高于雜草稻親本4號(hào)的1；4×Y F2、Y×4 F2的總適合度分別為1.02、1.04，均與雜草稻親本4號(hào)無(wú)顯著差異?？梢?jiàn)，F(xiàn)2的適合度比F1略有下降，但接近于雜草稻親本的水平。換句話說(shuō)，F(xiàn)1、F2具有與雜草稻相近甚至略高的生存競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，向雜草稻成功發(fā)生抗性基因漂移而造成基因污染的風(fēng)險(xiǎn)不容小覷。

5、雜草稻親本的特性對(duì)雜交子代的表現(xiàn)影響很大，而受雜交方向和轉(zhuǎn)基因水稻基因型的影響較小。雜交代還具有形成自生苗的潛力。
　　 2.接受轉(zhuǎn)基因水稻抗除草劑基因的雜草穡雜交子代F2、F3的生態(tài)適合度比較
　　 以兩種抗草丁膦轉(zhuǎn)基因水稻Y0003、99-t和兩種類型的雜草稻4號(hào)、AH雜交所得的攜帶抗性基因的子代F2、F3為研究對(duì)象，研究這些子代的適合度成分，包括株高、單株分蘗數(shù)、莖粗、劍葉長(zhǎng)、劍葉寬、劍葉面積、地上部生物量、葉綠素

6、熒光參數(shù)Fv/Fm等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)；花粉生活力、單株圓錐花序數(shù)、小穗數(shù)/花序、套袋自交結(jié)實(shí)率、落粒率、穗長(zhǎng)、粒長(zhǎng)、粒寬、粒厚、百粒重等生殖指標(biāo)。結(jié)果表明，若以對(duì)應(yīng)雜草稻親本的總適合度值作為比較的標(biāo)準(zhǔn)“1”，則4×Y F2、F3的總適合度分別達(dá)到0.93、0.95，AH×Y
　　 F2、F3的分別為0.94、1.02，4×99-t F2、F3的為0.98、1.04，AH×99-t F2、F3為0.92、0.99，均與其雜草稻親本無(wú)顯著差

7、異。說(shuō)明F3的適合度沒(méi)有降低，保持在與其雜草稻親本相近的水平上，具有較強(qiáng)的生存競(jìng)爭(zhēng)能力，因此向雜草稻成功發(fā)生抗性基因漂移而造成基因污染的風(fēng)險(xiǎn)不容小覷。雜草稻親本的特性對(duì)雜交子代的表現(xiàn)影響很大，而受雜交方向和轉(zhuǎn)基因水稻基因型的影響較小。雜交代還具有形成自生苗的潛力。
　　 3.接受轉(zhuǎn)基因油菜抗除草劑基因的野芥菜回交二代、回交三代和回交二代子一代的生態(tài)適合度比較
　　 以抗草丁膦和抗草甘膦轉(zhuǎn)基因油菜和野芥菜回交所得的攜帶抗性

8、基因的回交二代、回交三代以及回交二代子一代為研究對(duì)象，研究這些后代在單種、雙種、混種三種種植方式下的適合度成分，包括抽薹期、株高、單株分枝數(shù)、莖粗、蓮座狀直徑、葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)；單株開(kāi)花數(shù)、花粉生活力、單株角果數(shù)、角果長(zhǎng)、每角果飽粒數(shù)、每角果結(jié)實(shí)率、百粒重等生殖指標(biāo)。結(jié)果表明，通過(guò)不斷回交后野芥菜基因的持續(xù)滲入，可使回交代的總適合度回復(fù)到輪回親本野芥菜的水平。這意味著它們?cè)谧匀粭l件下能自行完成生活史的可能性較大，從而極

9、大地威脅著周圍蕓薹屬野生近緣種植物的多樣性。但在本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的條件下，反向回交、種植方式對(duì)總適合度值的影響較小?；亟淮€具有形成自生苗的潛力。
　　 4.接受轉(zhuǎn)基因油菜抗除草劑基因的野芥菜回交二代子二代、回交三代子一代和回交四代的生態(tài)適合度比較
　　 以抗草丁膦和抗草甘膦轉(zhuǎn)基因油菜和野芥菜回交所得的攜帶抗性基因的回交二代子二代、回交三代子一代以及回交四代為研究對(duì)象，研究這些后代在單種、雙種、混種三種種植方式下的適合度成分，

10、包括抽薹期、株高、單株分枝數(shù)、莖粗、蓮座狀直徑、地上部生物量等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)；花期、單株角果數(shù)、角果長(zhǎng)、每角果飽粒數(shù)、每角果結(jié)實(shí)率等生殖指標(biāo)。結(jié)果表明，通過(guò)不斷回交后野芥菜基因的持續(xù)滲入，可使回交代的總適合度回復(fù)到輪回親本野芥菜的水平。這意味著它們?cè)谧匀粭l件下能自行完成生活史的可能性較大，從而極大地威脅著周圍蕓薹屬野生近緣種植物的多樣性。同時(shí)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，反向回交、種植方式可在一定程度上影響總適合度值的大小。
　　 綜上所述，由于