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转基因水稻的种植在带来经济和社会效益的同时也存在一定的生态风险,其中重要的风险之一就是抗性基因通过花粉漂移到近缘杂草杂草稻中,导致抗性杂草稻的产生。由于复合性状的转基因水稻转入了2个或2个以上的外源基因,复合性状的基因逃逸可能比单一性状的基因逃逸所致的生态风险更为复杂,因此更应该全面评价。复合性状转CrylC*/Bar基因水稻T1c-19由华中农业大学培育,是通过农杆菌介导法将人工优化合成的抗虫基因CylC*和抗草铵膦基因Bar连接后转入受体水稻明恢63中而获得,该水稻对靶标害虫和草铵膦均具有较高的抗性,商业化前景良好。本论文研究T1c-19向杂草稻的基因漂移及杂交后代在不同环境条件下的适合度,目的是为该水稻申请安全证书提供安全性评估资料,同时也为制定复合性状转基因水稻风险评价标准提供试验依据。以该转基因水稻花粉供体,受体水稻明恢63(MH63)及广东茂名(WRMM)、江苏泰州(WRTZ)和湖南益阳(WRYY)3种杂草稻为花粉受体,设置隔行和相邻两种种植方式,检测2种种植方式下转基因水稻向不同杂草稻的基因漂移频率和隔行种植方式下转基因水稻向受体水稻的基因漂移频率。试验结果表明,在隔行和相邻种植方式下,该转基因水稻向不同杂草稻的最大基因漂移频率均发生在WRYY,分别为0.164%和0.230%;向WRTZ的基因漂移频率为0.106%和0.211%;向WRMM的基因漂移率均为0;在隔行种植方式下向受体水稻的基因漂移频率为0.919%。基因漂移频率与转基因水稻和受体材料的株高呈显著负相关,与花期相遇天数呈显著正相关。因此T1c-19存在向杂草稻的抗性基因漂移风险,其中向湖南益阳杂草稻的漂移风险最大,向广东茂名杂草稻的基因漂移风险最小。以T1c-19和其受体MH63分别为母本,3种杂草稻(WRMM、WRTZ、WRYY)为父本获得的RF1+和RF1-为试验材料,研究其在自然虫压(18.4%)和无虫压以及草铵膦(405 gai/L)和稻喜选择压(18.75 gai/ha)下的适合度。试验结果表明,在自然虫压施用稻喜条件下,3种RF1+的总适合度与相应的RF1-没有显著差异,但显著大于各自的杂草稻亲本,主要表现在有效分蘖提高约为39-73%,单株产量增加约2-3倍;无虫压施用稻喜条件下,RF1MM+和RF1TZ+的总适合度与RF1MM-和RF1TZ-没有显著差异,RF1YY+的总适合度显著小于RF1YY-。与杂草稻亲本相比,由于RF1TZ+的单穗饱粒数提高约60%,单株产量增加约1.3倍,使得总适合度显著大于WRTZ。RF1MM+和RF1YY+与相应杂草稻亲本没有显著差异。3种RF1+在施用草铵膦条件下的总适合度与稻喜下没有显著差异。3种RF1+和RF1-的落粒性没有显著差异,但均显著低于相应的杂草稻亲本。以上研究结果表明,在自然虫压下RF1+的适合度高于相应的杂草稻,在无虫压下高于或与相应的杂草稻相似。绝大多数情况下,RF1+与RFl-具有相似的适合度,表明在本试验条件下,CrylC*/Bar基因的导入对大多数RF1的适合度没有显著影响。由于以Tlc-19为母本、杂草稻为父本的F1具有高于杂草稻或与杂草稻相似的适合度,因此在Tlc-19的环境释放过程中,从杂草稻向转基因水稻的基因漂移也存在较高的生态风险。以 Tlc-19 和 3 种杂草稻(WRMM、WRTZ 和 WRYY)的 F2(F2+表示 Tlc-19为父本的F2,RF2+表示Tlc-19为母本的F2)为试验材料,以MH63和3种杂草稻为亲本的F2(F2-表示MH63为父本的F2,RF2-表示MH63为母本的F2)以及杂草稻亲本为对照,研究抗性基因在F2中的传递规律及F2在自然虫压(16.3%-20.3%)和无虫压两种虫压条件、草铵膦(405 gai/L)和稻喜(18.75 gai/ha)两种除草剂选择压、单种和混种(F2+或RF2+:杂草稻=1:1)两种种植方式下的适合度。试验结果表明,复合转基因在Tlc-19与杂草稻的F2的传递规律符合3:1的孟德尔遗传规律。无论在自然虫压还是无虫压下,大多数F2+和RF2+与F2-和RF2-的总适合度没有显著差异,仅F2YY+在自然虫压下的总适合度显著大于F2YY-。F2+和RF2+与相应杂草稻亲本相比,F2MM+和RF2MM+在单种自然虫压下的总适合度显著大于WRMM,RF2TZ+在混种自然虫压下的总适合度显著大于WRTZ;RF2MM+在单种无虫压下的总适合度显著大于WRMM,F2TZ+和RF2TZ+在混种下的总适合度显著大于WRTZ,其他F2+和RF2+在单种或混种、自然虫压或无虫压下与相应杂草稻亲本总适合度没有显著差异。因此,F2+和RF2+与杂草稻亲本相比无论是在自然虫压或无虫压、单种或混种,都具有相似或更大的适合度;F2+和RF2+与F2-和RF2-相比无论有无虫压,适合度相似或更大。由此可见,无论是以Tlc-19为母本还是父本,抗性基因能传递给F2,并且F2和杂草稻以及以受体为亲本的F2相比均具有相似或更高的适合度。以上研究结果表明,复合性状转CrlC*/Bar基因水稻Tlc-19的抗性基因能向杂草稻漂移,且一旦发生逃逸,拥有抗虫和抗除草剂复合转基因的F1和F2在农田系统中由于具有和杂草稻相似或更大的适合度,可能会引起更大的生态风险问题。因此在Tlc-19的环境释放过程中,应严防转基因水稻与杂草稻基因交流的发生。同时研究也发现,Tlc-19和杂草稻的F1及F2的适合度与虫压和杂草稻亲本的基因型密切相关。