水稻是我国主要粮食作物,田间杂草是影响水稻产量的重要因素。草甘膦是一种高效、广谱、安全、低毒的非选择性除草剂,培育抗草甘膦转基因水稻意义重大。在水稻的基因工程改良中,籼稻由于组织培养能力较弱导致遗传转化较难。本实验以观28、明辉63和9311 3个籼稻品种为材料,研究了芳香族氨基酸和激素配比对愈伤再生能力的影响,优化了籼稻愈伤组织的再生培养基。在此基础上采用基因枪介导的常规转化法和无标记转化法将草甘膦抗性基因2mG2-epsps的表达框导入籼稻品种观28,对转基因植株进行PCR鉴定和草甘膦抗性检测。对转2mG2-epsps基因抗草甘膦粳稻在T2世代中的遗传与表达稳定性和农艺性状变异进行了研究,并应用液相高效色谱技术分析了转基因水稻叶片的代谢物轮廓谱,通过严谨对照样本的设置,从农艺性状表型和代谢组学水平上初步解析转基因水稻非预期变异效应的技术来源,对抗草甘膦转基因水稻的安全性评价提供实验依据。主要研究结果如下:(1)适当浓度的芳香族氨基酸和激素配比能显著提高籼稻愈伤组织的分化能力。再生培养基中添加0.3mmol/L且以等比例混合的色氨酸(Try)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)三种芳香族氨基酸时,籼稻愈伤组织的分化率比对照提高了 3%～20%,平均每块愈伤绿苗数比对照增加了 0.3～1.5倍;添加0.5mg/L KT和1mg/L IAA的激素使籼稻愈伤组织的的分化率提高了 5%～28%,平均每块愈伤绿苗数增加了0.36～1.6倍;同时添加3种芳香族氨基酸和2种激素使3个籼稻品种的愈伤组织分化率达到64%～75%,平均每块愈伤绿苗数达到4～5.6,分别比对照增加了5%～31%和0.52～2.4倍。优化的籼稻愈伤组织的再生培养基附加成分组成为 0.3mmol/L Try+0.3mmol/L Tyr+0.3mmol/L Phe+0.5mg/LKT + 1mg/LIAA。(2)应用基因枪介导的常规转化法将2mG2-epsps基因表达框转化籼稻观28,经2 mmol/L草甘膦筛选获得抗性愈伤,采用优化后的籼稻再生培养基,抗性愈伤分化率为39%,平均每块愈伤绿苗数为2.1,根据PCR分子检测结果转化率为6.4%。应用无标记转化法将2mG2-epsps基因表达框转化籼稻观28,采用优化的培养基时,愈伤组织的分化率为64.4%,平均愈伤绿苗数是4.4,转化率为3.3%;而对照培养基中愈伤组织分化率为43.3%,平均愈伤绿苗数为2.1,未能获得转基因植株。可见,优化的再生培养基利于籼稻的遗传转化。两种转化法获得的T1代转基因植株都能耐受0.2%的草甘膦除草剂,植株抗:感分离比符合3:1,表现为孟德尔单位点遗传。(3)对转2mG2-epsps基因粳稻T2代喷施0.2%、0.5%和0.8%的草甘膦,不同转基因株系都具有不同程度的草甘膦抗性,经卡方检验,转基因水稻T2代中的抗感分离比符合3:1,2mG2-epsps基因表现为孟德尔单位点遗传,表明2mG2-epsps基因在转基因株系T2代中能够稳定遗传与表达。对转2mG2-epsps基因水稻T2代和经过转基因过程但未转化成功的组培苗T2代的8个农艺性状进行考察,发现转基因株系T2代的8个农艺性状出现不同程度的变异,与亲本相比,日本晴组培苗株系T2代除了主穗实粒数和结实率的差异达到显著水平,其余6个农艺性状的差异都不显著,比349组培苗株系T2代的农艺性状与转基因株系T2代农艺性状相似,同样除了穗长的差异未达显著水平,其余7个农艺性状的差异达到显著或极显著水平,说明转基因过程中的组织培养技术并不是日本晴转基因株系T2代农艺性状变异的主要原因,却是比349转基因株系T2代农艺性状变异的主要原因。对喷施和未喷施草甘膦转基因株系T2代的农艺性状进行考察,发现喷施同种浓度的草甘膦,不同转基因株系T2代的农艺性状呈现不同的变异,而相同转基因株系T2代喷施不同浓度草甘膦,随着草甘膦浓度的增加,各农艺性状逐渐下降。(4)在以转基因株系T2代纯合抗性株或杂合抗性分离株(T)、杂合敏感分离株(N)和亲本(N)为材料建立的PTN系统中,PTN的芳香族代谢物轮廓谱在每个峰的出峰时间和保留时间上都呈现一致性,表明PTN的芳香族代谢物组分未发生变异。不同株系和水稻品种间的芳香族代谢物组分也未发生变异。