复合性状转基因水稻的生存竞争能力及与杂草稻杂交后代的适合度

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转基因水稻的环境释放可能产生杂草化的生态风险,其中包括转基因水稻的自身杂草化,以及通过花粉介导的与杂草稻的基因漂移所引起的杂草化。与单一性状的转基因水稻相比,复合性状转基因水稻转入了至少2个外源基因,因而复合性状的基因逃逸可能比单一性状的基因逃逸所带来的杂草化生态风险更为复杂,因此更应该全面评价。本论文以抗虫抗除草剂复合性状转cry2A*/bar基因水稻T2A-1和转cry1C*/bar基因水稻T1c-19以及两种转基因水稻的受体明恢63(MH63)为对象,研究了(1)T2A-1的生存竞争能力;(2)T2A-1与3种杂草稻(广东茂名WRMM、湖南益阳WRYY和江苏泰州WRTZ)杂交F1的适合度;(3)T1c-19与3种杂草稻(WRMM、WRYY和WRTZ)杂交F3的适合度。目的是为这两种转基因水稻的环境释放提供生态安全评价依据,也为制定复合性状转基因水稻生存竞争能力及与杂草稻杂交后代适合度的评价标准奠定基础。(1)T2A-1的生存竞争能力在无杂草单种条件下,复合性状转基因水稻T2A-1的相对竞争能力与受体水稻MH63以及常规稻LC相当,但显著高于杂草稻WRTZ。在无杂草竞争混种条件下,T2A-1的相对竞争能力与MH63相当,但显著高于LC和WRTZ。在有杂草单种4个播期及3种播种密度下,仅在第2期中,T2A-1在高、中密度下的相对竞争能力均显著高于MH63;T2A-1在中密度下的相对竞争能力显著高于LC。T2A-1的落粒率与MH63相似,两者都显著低于LC和WRTZ。以上结果表明,尽管T2A-1在有些试验条件下具有竞争优势,但从落粒性低、种子生存能力弱和无自生苗综合分析,发现T2A-1的自身杂草化风险较低。(2)T2A-1与3种杂草稻杂交F1的适合度在自然低虫压下T2A-1、F1+和RF1+(分别以T2A-1为父本和母本)的总相对适合度均与相应MH63、F1-和RF1-(分别以MH63为父本和母本)相当。F1YY+、RF1MM+和RF1YY+的总相对适合度显著大于相应杂草稻,其它F1+和RF1+与相应杂草稻相当。F1+和RF1+的落粒率均与相应的F1-和RF1-相当;仅F1MM+、F1YY+和RF1YY+的落粒率显著低于相应的杂草稻,其它F1+和RF1+的落粒性均与相应杂草稻相当。(3)T1c-19与3种杂草稻杂交F3的适合度单种:T1c-19在自然虫压及无虫压下的总相对适合度均与其受体水稻MH63相当;自然虫压下,F3YY+和F3TZ+的总相对适合度显著大于F3YY-和F3TZ-,其它F3+和RF3+(分别以T1c-19为父本和母本)的总相对适合度与相应F3-和RF3-(分别以MH63为父本和母本)相当。F3TZ+、F3YY+、RF3TZ+和RF3YY+的总相对适合度显著大于相应亲本杂草稻。在无虫压下,F3+或RF3+的总相对适合度均与相应F3-或RF3-相当;F3TZ+和RF3TZ+总相对适合度显著大于相应杂草稻,其它F3+或RF3+的总相对适合度均与相应杂草稻相当。混种:无论是自然虫压还是无虫压下T1c-19的总相对适合度均与MH63相当;自然虫压下,所有F3+或RF3+的总相对适合度均显著大于相应的杂草稻。无虫压下,F3TZ+和RF3TZ+的总相对适合度显著大于相应的杂草稻,其它F3+和RF3+的总相对适合度均与相应杂草稻相当。由于携带复合性状基因的T2A-1和T1c-19与杂草稻杂交后代在农田系统中与杂草稻相比具有更高或相似的适合度优势或杂种优势,因此在T1c-19和T2A-1的环境释放过程中,应严防转基因水稻与杂草稻的基因交流。
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