【摘 要】
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随着转基因植物的大面积种植,其生态风险受到广泛关注,特别是转基因植物与近缘物种之间的基因流及其影响。转基因植物的外源基因在受体基因组的拷贝数、位置等会影响目的基因的转录和表达,及其在后代植株的遗传稳定性,并可能影响植株适合度。因此,本文以抗虫转Bt(Bacillus thuringiensis)基因油菜(Brassica napus)和其近缘种野芥菜(B.juncea)为实验材料,抗虫转Bt基因油
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随着转基因植物的大面积种植,其生态风险受到广泛关注,特别是转基因植物与近缘物种之间的基因流及其影响。转基因植物的外源基因在受体基因组的拷贝数、位置等会影响目的基因的转录和表达,及其在后代植株的遗传稳定性,并可能影响植株适合度。因此,本文以抗虫转Bt(Bacillus thuringiensis)基因油菜(Brassica napus)和其近缘种野芥菜(B.juncea)为实验材料,抗虫转Bt基因油菜包含Btcry1Ac目的基因、NPTII标记基因和GFP报告基因。通过人工杂交获得杂交代F1和F2、回交代BC1-BC6以及回交一代的自交代BC1F1,使用数字PCR(dd PCR)、荧光定量PCR(q RT-PCR)和酶联免疫吸附法(ELISA)分别检测外源基因的拷贝数、mRNA和蛋白水平在杂回交后代和不同生长发育阶段的时空变化,同时测量杂回交后代的适合度,探索外源基因在转基因植物与近缘种之间发生基因流之后的传递规律和效应。主要结果如下:(1)外源基因拷贝数在不同转基因事件中有差异,转基因油菜GT1和GT5均有2个拷贝数,而在GT9中为3个拷贝数。转基因油菜GT1和野芥菜的杂交代(F1和F2)和回交代(BC1-BC6)均为1个拷贝,回交一代的自交代BC1F1植株分为1个拷贝的杂合植株和2个拷贝的纯合植株,外源基因在转基因油菜和野芥菜杂回交代植株中符合孟德尔遗传比例,推测外源基因位于转基因油菜GT1的A染色体上。(2)Btcry1Ac目的基因和NPTII标记基因在转基因油菜亲本中的mRNA表达水平显著高于杂回交代,杂回交代间均没有显著差异,但纯合BC1F1植株显著高于杂合BC1F1植株,而且表达水平随植物生长发育时期而升高。GFP报告基因与其他两种外源基因的表达规律不同,杂回交植株中mRNA表达水平显著高于转基因亲本,杂回交代间均没有显著差异,随植物生长发育时期而降低。转基因油菜亲本中的BtCry1Ac蛋白表达水平在营养生长阶段显著高于杂回交代,而在生殖生长阶段却没有显著差异。杂回交代间均没有显著差异,但纯合BC1F1植株显著高于杂合BC1F1植株,在10叶期BtCry1Ac蛋白含量最高。综合所有植株类型,Btcry1Ac基因的mRNA和蛋白的表达在不同生长时期均表现显著正相关性;单独分析某一植株类型时,Btcry1Ac基因的mRNA和蛋白的表达没有显著相关性。这些结果说明基因拷贝数对Btcry1Ac基因的mRNA和蛋白的表达有影响。(3)转基因亲本GT1的营养生长适合度与回交后代没有显著差异,但生殖生长的适合度高于其杂回交后代。随着回交代数的增加,回交后代的适合度表现出上升趋势。纯合与杂合的BC1F1间的适合度没有显著差异,说明转基因拷贝数对回交后代植株的适合度没有显著影响。因此,外源基因在转基因油菜和野芥菜杂回交后代植株中符合孟德尔遗传比例,外源基因的拷贝数、mRNA和蛋白的表达在杂回交后代均没有发生变化。杂回交后代中外源基因的拷贝数对其mRNA和蛋白的表达有正影响,但拷贝数对植株适合度没有显著影响。研究结果将为转基因植物的生物安全评价与生态风险管控提供科学支撑。
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