转基因水稻向不同杂草稻基因漂移的潜在风险及其杂交/回交后代的适合度研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:s334794681
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
转基因水稻的研发和商品化应用将为我国的水稻生产能力进一步提高提供新的机遇。但是转基因水稻的大规模环境释放和商品化生产可能会带来一定的环境生物安全问题,处理不好就会影响转基因水稻的进一步研究和发展。抗除草剂转基因水稻田间释放带来的生态问题之一,就是抗性基因通过基因流漂移到野生/杂草近缘种中,从而给当地的生物多样性造成威胁。因此,在释放前对其潜在的风险做出评估十分重要。转基因水稻与野生/杂草近缘种间花粉的基因漂移有杂交、回交以及持续这种方式所产生的后代的适合度问题,这些是本文所关注重点。2006至2007年,在温室条件下,对抗除草剂转基因水稻Y0003和99-1与马来西亚杂草稻(WRl)和国内安徽塘稻(WR2)人工授粉获得的携带抗性基因的杂交一代、二代与相应杂草稻回交,得到回交代,统计回交结实率和携带抗性基因的比例,并对携带抗性基因的杂交/回交代的适合度进行了测定,综合判断抗性基因漂移的风险。研究表明,在人工授粉的条件下,携带抗性基因的杂交代都能和相应的杂草稻回交并结实,结实率在15-60%之间。正反杂交一代的种子绝大多数都表现出了良好的抗性,杂交二代和回交代分别表现为3:1和1:1的抗性分离比例,分离比例都符合孟德尔遗传规律。适合度的研究表明杂交代和回交代和相应的杂草稻相比没有明显差异,大多数的杂交种的适合度和回交代的相差不大,个别杂交代的适合度没有回交代的高。以上研究结果表明转基因水稻的抗性基因有可能通过杂交和回交发生漂移。2007年至2009年,在网室和大田通过人工杂交和天然异交等试验来研究转基因水稻和国内15种典型杂草稻间的亲和性和异交率,为揭示产生不同异交率的关键原因。结果表明,转基因水稻和杂草稻间的人工杂交结实率在31.82%-82.68%之间,不同组合间萌发的供体花粉量和进入杂草稻子房的花粉管数量的显著性差异直接导致不同的杂交结实率。粘着到杂草稻柱头上的水稻花粉数量与杂草稻柱头的形态学特征有明显关系。杂交结实率与水稻和杂草稻间的遗传距离显著负相关,遗传距离越大,杂交结实率越低。转基因水稻与杂草稻间天然异交率变化范围为0-6.66%0。株高和穗高对异交率影响很大。水稻Y0003的株高(144.8cm)高于绝大多数杂草稻种群。远高于水稻Y0003的湛江和昆明杂草稻,远低于水稻Y0003的内蒙古和黑龙江杂草稻以及与水稻Y0003高度适中的连云港杂草稻均未得到任何异交结果。与水稻高度相似的广德、金华和芜湖杂草稻的异交率结果最高。穗高对异交率的影响类似。花期重叠由始花时间、终花时间、盛花时间、花期持续时间和相遇批次决定,它是影响天然异交率的关键因素。研究发现,盛花时间、终花时间、花期持续时间以及杂草稻与转基因水稻的相遇批次直接影响两者间的异交率,而穗长和有效分蘖数对其影响不大。大多数杂草稻种群的盛花时间出现在上午8:20-10:20,而异交率第二高的芜湖杂草稻盛花时间在10:20-11:30,与水稻Y0003开花时间从10:00到13:35,其盛花时间为11:10到12:20相比,花时重叠最长达到20分钟。围绕杂草稻的多棵转基因水稻的花期相遇批次与异交率有显著关系。花期相遇批次主要取决于水稻及杂草稻的花期持续时间,异交率最高的广德杂草稻是由于花期最长,与四批水稻花期全部相遇。水稻与不同杂草稻间的遗传距离也影响到杂交结实率。遗传距离代表着亲和性,从本质上是由柱头形态学特征决定的花粉萌发量及进入子房的花粉管数量决定了水稻和杂草稻间不同的异交率。总之,这些因素相辅相成,共同影响了异交率。但是,转基因水稻和杂草稻之间的基因漂移主要由花期同步性决定,其次取决于遗传亲和性和株高的差异性等形态学特征。2009年在网室以抗除草剂转基因水稻(oryza sativa)Y0003和4种杂草稻(O. sativa f. spontanea)金华(JH)、广德(GD)、扬州(YZ)、芜湖(WH)以及两者杂交所得的携带有抗性基因的杂交一代(F1)为研究对象,研究子代与亲本在田间不同栽培方式、混种比例和除草剂处理下的适合度成分,包括株高、分蘖数、茎直径、剑叶长度,剑叶宽,剑叶面积等营养指标;花粉活力、圆锥花序、小穗数/花序、单株饱粒数、单穗饱粒数、自交结实率、穗长、落粒率、百粒重、种子休眠性等生殖指标。结果表明,栽培方式、杂草稻种群及除草剂处理对F1与亲本各指标的差异影响显著。栽培方式对杂交F1的分蘖数、剑叶长度、茎直径等营养指标及圆锥花序、单株饱粒数、落粒数等生殖指标影响显著。喷药使杂交F1的产量降低。混种主要影响了杂交Fl的生殖生长。扬州、广德、金华及芜湖4种杂草稻,除了对杂交F1的株高、剑叶面积、花粉活力、单穗饱粒数及结实率与两亲本的关系无显著影响外,对其它各指标的影响比较显著。在没有选择压(不喷药及单种)时,杂草稻及杂交F1的总适合度均与水稻持平,差异不显著。但是设定选择压(喷药,混种,栽培方式)后,杂交F1的总适合度均显著低于水稻亲本,但是与杂草稻没有显著性差异。混种比例和栽培方式对水稻、杂草稻及杂交F1的休眠性没有任何影响。2009年在大田以抗除草剂转基因水稻Y0003和广德杂草稻及其杂交F1为研究对象,研究这些亲本及Fl在大田条件下不同栽培方式和除草剂选择压下的适合度,测量指标包括株高、分蘖数、茎直径、剑叶面积等营养指标及圆锥花序、小穗数/花序、穗长、单穗饱粒数、单株饱粒数、自交结实率、落粒率、百粒重、花粉活力、种子休眠性等生殖指标。结果表明,江浦大田与牌楼小区试验中,混种比例与栽培方式对GDF1与亲本各指标的差异影响显著。在江浦试验中,混种比例对GD F1与水稻Y0003的分蘖数、穗长、茎直径、圆锥花序、单株饱粒数及百粒重差异影响显著;栽培方式对二者的剑叶面积、小穗数、落粒率及百粒重差异影响显著。而在牌楼小区试验中,混种比例对GD F1与水稻亲本的穗长影响显著;栽培方式对二者的株高、分蘖数、圆锥花序及单株饱粒数影响显著。在喷药情况下,不管以何种栽培方式及混种比例,江浦及牌楼两处GD F1的株高、茎直径、小穗数及百粒重均显著高于水稻亲本,其花粉活力、单株饱粒数、单穗饱粒数及自交结实率等生殖指标均显著低于水稻亲本。随着GD F1在混种中的比重上升,它的剑叶面积均从与亲本无差异到显著高于亲本。两处GD F1的休眠性均远高于水稻Y0003。综上所述,转基因水稻向杂草稻的基因漂移可能存在,但是,不同杂草稻种群的基因漂移频率差异明显,主要受两者间花期相应程度决定,遗传距离决定的亲和性以及株高等形态特征影响到基因漂移频率。尽管杂交后代及回交后代的适合度并未比亲本提高,而且存在适宜的选择压(不同的栽培方式、混种比例及除草剂处理)时,杂交后代的适合度显著低于水稻亲本,但是与杂草稻亲本差异不显著。当然还需要更进一步的研究这些杂交后代及回交后代的生态适合度变化,从而为转基因水稻的环境安全性做出评价。
其他文献
近年来,郊县支行引进了众多大学生员工,有的已占现有队伍的近三分之一,他们中相当一部分毕业于名牌高校,甚至是“海归”、拥有研究生学位,这在一定程度上优化了支行的年龄、学历、
目的:初步研究中国农村丧亲个体的哀伤应对策略.方法:选取9名江西东北部某农村丧亲个体进行深入访谈,将访谈资料逐字转录,使用Nvivo 7.0管理资料,采用主题分析法对资料进行分析
晚清海防与塞防之争进入学术视野,始于蒋廷黼的《中国近代史》。此前它曾是奏折中的“海防议”;之后近30年,它一直被“性质之争”所困扰:历经淮系与湘系利益之争、爱国与卖国
那天早晨,约翰·埃文就那样糊里糊涂地走进了我的生活.他是一个看上去很粗糙的男孩子,穿着明显看出是别人穿过的宽大衣服,脚上是一双裂口的鞋子.
每当历史转折关头,人们总是习惯地回顾过去,展望未来。在人类跨入新世纪的时候,回顾20世纪,展望21世纪是很有必要的。 世界20世纪回顾 20世纪是迄今为止,人类历史上最伟大、
《当代农村财经》杂志,2017年国家新闻出版广电总局认定为学术期刊,由国家财政部主管,中国农村财经研究会主办,是经济类国家一级财政专业指导性刊物。杂志宣传党和国家关于"
雅雯原是班上的尖子生,和芸芸是好朋友。进入初二后,雅雯的成绩下降了一些,而芸芸的成绩却提高了。随着芸芸成绩的提高,雅雯觉得芸芸骄傲起来了。有一次,雅雯一道数学题目做不出,迟
各级各类合格人才是社会主义建设的重要依靠力量.邓小平倡导尊重知识、尊重人才,并就人才结构问题发表了许多精辟见解,为我们培养和使用人才以及科学管理人才提供了正确的思
期刊
全球范围内的农田氮利用效率仅为30-50%,氮肥的不合理施用是导致农田产出与氮肥投入之间不对称的主要原因。从2000年至今,西藏地区单位耕地面积化肥施用量增长126%,急剧增加
“元神活泼说”是江盈科提出的文学主张的核心理论,是心学一系文学思想的一个重要环节,更是公安派文学理论的重要组成部分,尽管“元神活泼说”在当时的影响力不如“性灵说”,但它