复合性状转基因水稻t1c19向受体水稻及杂草稻的基因漂移研究
：为了评估抗虫、抗除草剂复合性状转基因水稻T1c-19的基因漂移风险，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，收获花粉受体的种子，之后分别采用草丁膦生测法和cry1C*和bar基因特异引物进行扩增，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检测到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湖南益阳杂草稻，分别为0.160%和0.230%；向江苏泰州杂草稻的基因漂移频率为0.101%和0.211%；而向广东茂名杂草稻均没有检测到基因漂移。在隔行种植方式下检测到复合性状转基因水稻向受体水稻的基因漂移频率为0.919%。分子检测结果表明生测存活的植株中都携带cry1C*和bar两个抗性基因。基因漂移频率与转基因水稻和受体材料的花期相遇时间有显著的相关性。以上研究结果表明，复合性状转基因水稻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。由于该转基因水稻为复合性状，可能引起的生态风险更为复杂，因此在该转基因水稻的环境释放过程中务必重视其向杂草稻的基因漂移。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1材料和方法 2
1.1试验材料 2
1.2试验设计 3
1.2.1隔行种植 4
1.2.2相邻种植 4
1.2.3取样方法及田间调查内容 5
1.2.4抗性检测 5
1.2.5基因漂移频率计算 5
1.2.6数据统计 5
2试验结果 5
2.1花期观察 5
2.2转基因水稻与受体水稻及杂草稻的每日开花节律 6
2.3转基因水稻与受体水稻和杂草稻的株高 6
2.4抗性筛选及cry1C*和bar 6
2.5基因检测基因漂移频率 6
3讨论 7
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3致谢 9
参考文献 9
复合性状转基因水稻T1c19向受体水稻及杂草稻的基因漂移研究
国家生命科学与技术基地班 骆天鹏
引言
引言
我国是世界最大的水稻生产国和消费国，水稻在我国粮食生产中占有举足轻重的地位。目前已经培育出了大量抗虫、抗病、抗除草剂以及具有其他优良品质性状的转基因水稻，甚至复合性状的转基因水稻[13]。转基因水稻的种植在带来经济和社会效益的同时，也存在一定的风险，其中重要风险之一是抗性基因通过花粉漂移到杂草上，导致抗性杂草的产生，增加杂草的防除困难。
在水稻的近缘杂草中，最值得关注的是杂草稻。杂草稻(Weedy rice或red rice, Oryza sativa f. spontanea ，AA，2n=24)与栽培水稻（Oryza sativa L.）同属于稻属稻种，在世界各地大多数水稻种植区均有发生[3,4,5]。杂草稻具有极强的杂草性状，如强落粒性、休眠性及抗逆性，同时与栽培水稻竞争阳光、水分和养分，从而降低水稻的品质和产量[6]。另外杂草稻与栽培水稻在形态结构和生理生化代谢等方面的相似性，使得它和栽培水稻对除草剂的反应一致，因此尚无有效的除草剂对其进行有效防治[7]。目前杂草稻已成为限制拉丁美洲、东南亚国家水稻产量提高的最主要的杂草因素 [3，8，9]。5060年代，杂草稻在我国安徽、江苏、海南、广东等部分稻区就有发生，但随着管理水平的提高，70年代后期已很少发生。近年来随着水稻轻型栽培技术的发展，特别是免、少耕技术的推广应用，造成了有利于杂草稻萌发生长的农田生态环境，导致杂草稻在我国水稻田的危害逐年加重，特别是在黑龙江、辽宁、江苏、广东、海南等省份[6,1012]，给水稻生产带来的损失越来越大[1315]。到目前为止，针对杂草稻并没有简单有效地的防控措施。种植抗除草剂转基因水稻是防治杂草稻的有效措施，但是抗性基因向杂草稻的漂移所带来的潜在生态风险却不容忽视。
转基因水稻和杂草稻能发生初始杂交这一事实已经得到大量研究工作的证实[1622]。外源抗性基因漂移到杂草稻后，有可能产生携带抗性基因的杂交后代，这将使得杂草稻的防控工作变得更加困难，并可能危及转基因技术本身[16]。虽然栽培水稻与杂草稻属于相同物种，并没有生殖隔离，但栽培稻与杂草稻之间以及杂草稻内部仍存在生理和遗传上的差异[3,4,11,12]。同时，田间自然情况下的异交率，还与花期重叠的时间长短、植株的高度差异等密切相关[22]。因此不同研究者由于采用的试验材料、种植方式不同，各研究报道中的基因漂移率也有明显的差异[1618,21]，但大多数基因漂移率低于1%。常用的方法有同心圆种植、隔行种植和相邻种植等。这3种试验设计各有其优缺点，同心圆种植所需的试验地面积大、收获的花粉受体材料量较大，花费较多的人力、物力和时间，同时也不能反应田间栽培水稻和杂草稻的伴生生长的真实环境；隔行和相邻种植保证了杂草稻与转基因水稻的接触机会，相比同心圆种植更适合检测最大基因漂移频率，能在小范围的试验中获得最大的基因漂移风险[23]。因此选择隔行和相邻种植方式，更能正确估计转基因水稻向杂草稻的基因漂移，充分揭示其风险水平。
目前关于转基因水稻的基因漂移的报道都是针对单一性状的，尚没有针对复合性状的基因漂移报道。由于复合性状的转基因作物转入了2个或2个以上外源基因，这种复合性状的基因漂移可能比单一性状的基因漂移所致的生态风险更为复杂，因此对复合性状转基因作物的基因漂移风险更应该全面的评价。华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室人工合成cry1C*，并与选择标记基因bar连接，运用农杆菌介导法转化明辉63，获抗虫抗除草剂的转基因水稻T1c19。该转基因水稻被证实对靶标害虫有很强的抗性[24]，而对非靶标害虫和微生物群落没有影响[2528]，目前正在申请安全证书。遵循安全性评估的个案原则，本研究以该转基因水稻为试验材料，设计隔行和相邻2种种植方式，检测其向受体水稻和杂草稻的基因漂移频率，研究结果将为该复合性状转基因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抗性基因漂移风险评价标准提供试验依据。
1材料和方法
1.1试验材料
复合性状转基因水稻T1c19，携带人工合成的抗虫基因cry1C*和抗除草剂基因bar，采用共转化的方法将两种基因紧密连接之后通过农杆菌介导转入水稻明恢63(MH63)中获得。该转基因水稻和受体水稻明恢63均由华中农业大学提供。
选用该转基因水稻的受体明恢63及茂名、泰州和益阳杂草稻为花粉受体。杂草稻均由本实验室人员在广东茂名、江苏泰州、湖南益阳采集，试验材料的基本特性见表1。
表1 试验材料的来源和主要特征
实验材料
Types
缩写名
Accessions
杂草稻种群编号
Population number of weedy rice
来源
Origin
籼粳型
Subspecies
果皮颜色
Pericarp colour
芒
Awn
花粉受体
WRMM
WRGD008
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1材料和方法 2
1.1试验材料 2
1.2试验设计 3
1.2.1隔行种植 4
1.2.2相邻种植 4
1.2.3取样方法及田间调查内容 5
1.2.4抗性检测 5
1.2.5基因漂移频率计算 5
1.2.6数据统计 5
2试验结果 5
2.1花期观察 5
2.2转基因水稻与受体水稻及杂草稻的每日开花节律 6
2.3转基因水稻与受体水稻和杂草稻的株高 6
2.4抗性筛选及cry1C*和bar 6
2.5基因检测基因漂移频率 6
3讨论 7
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3致谢 9
参考文献 9
复合性状转基因水稻T1c19向受体水稻及杂草稻的基因漂移研究
国家生命科学与技术基地班 骆天鹏
引言
引言
我国是世界最大的水稻生产国和消费国，水稻在我国粮食生产中占有举足轻重的地位。目前已经培育出了大量抗虫、抗病、抗除草剂以及具有其他优良品质性状的转基因水稻，甚至复合性状的转基因水稻[13]。转基因水稻的种植在带来经济和社会效益的同时，也存在一定的风险，其中重要风险之一是抗性基因通过花粉漂移到杂草上，导致抗性杂草的产生，增加杂草的防除困难。
在水稻的近缘杂草中，最值得关注的是杂草稻。杂草稻(Weedy rice或red rice, Oryza sativa f. spontanea ，AA，2n=24)与栽培水稻（Oryza sativa L.）同属于稻属稻种，在世界各地大多数水稻种植区均有发生[3,4,5]。杂草稻具有极强的杂草性状，如强落粒性、休眠性及抗逆性，同时与栽培水稻竞争阳光、水分和养分，从而降低水稻的品质和产量[6]。另外杂草稻与栽培水稻在形态结构和生理生化代谢等方面的相似性，使得它和栽培水稻对除草剂的反应一致，因此尚无有效的除草剂对其进行有效防治[7]。目前杂草稻已成为限制拉丁美洲、东南亚国家水稻产量提高的最主要的杂草因素 [3，8，9]。5060年代，杂草稻在我国安徽、江苏、海南、广东等部分稻区就有发生，但随着管理水平的提高，70年代后期已很少发生。近年来随着水稻轻型栽培技术的发展，特别是免、少耕技术的推广应用，造成了有利于杂草稻萌发生长的农田生态环境，导致杂草稻在我国水稻田的危害逐年加重，特别是在黑龙江、辽宁、江苏、广东、海南等省份[6,1012]，给水稻生产带来的损失越来越大[1315]。到目前为止，针对杂草稻并没有简单有效地的防控措施。种植抗除草剂转基因水稻是防治杂草稻的有效措施，但是抗性基因向杂草稻的漂移所带来的潜在生态风险却不容忽视。
转基因水稻和杂草稻能发生初始杂交这一事实已经得到大量研究工作的证实[1622]。外源抗性基因漂移到杂草稻后，有可能产生携带抗性基因的杂交后代，这将使得杂草稻的防控工作变得更加困难，并可能危及转基因技术本身[16]。虽然栽培水稻与杂草稻属于相同物种，并没有生殖隔离，但栽培稻与杂草稻之间以及杂草稻内部仍存在生理和遗传上的差异[3,4,11,12]。同时，田间自然情况下的异交率，还与花期重叠的时间长短、植株的高度差异等密切相关[22]。因此不同研究者由于采用的试验材料、种植方式不同，各研究报道中的基因漂移率也有明显的差异[1618,21]，但大多数基因漂移率低于1%。常用的方法有同心圆种植、隔行种植和相邻种植等。这3种试验设计各有其优缺点，同心圆种植所需的试验地面积大、收获的花粉受体材料量较大，花费较多的人力、物力和时间，同时也不能反应田间栽培水稻和杂草稻的伴生生长的真实环境；隔行和相邻种植保证了杂草稻与转基因水稻的接触机会，相比同心圆种植更适合检测最大基因漂移频率，能在小范围的试验中获得最大的基因漂移风险[23]。因此选择隔行和相邻种植方式，更能正确估计转基因水稻向杂草稻的基因漂移，充分揭示其风险水平。
目前关于转基因水稻的基因漂移的报道都是针对单一性状的，尚没有针对复合性状的基因漂移报道。由于复合性状的转基因作物转入了2个或2个以上外源基因，这种复合性状的基因漂移可能比单一性状的基因漂移所致的生态风险更为复杂，因此对复合性状转基因作物的基因漂移风险更应该全面的评价。华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室人工合成cry1C*，并与选择标记基因bar连接，运用农杆菌介导法转化明辉63，获抗虫抗除草剂的转基因水稻T1c19。该转基因水稻被证实对靶标害虫有很强的抗性[24]，而对非靶标害虫和微生物群落没有影响[2528]，目前正在申请安全证书。遵循安全性评估的个案原则，本研究以该转基因水稻为试验材料，设计隔行和相邻2种种植方式，检测其向受体水稻和杂草稻的基因漂移频率，研究结果将为该复合性状转基因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抗性基因漂移风险评价标准提供试验依据。
1材料和方法
1.1试验材料
复合性状转基因水稻T1c19，携带人工合成的抗虫基因cry1C*和抗除草剂基因bar，采用共转化的方法将两种基因紧密连接之后通过农杆菌介导转入水稻明恢63(MH63)中获得。该转基因水稻和受体水稻明恢63均由华中农业大学提供。
选用该转基因水稻的受体明恢63及茂名、泰州和益阳杂草稻为花粉受体。杂草稻均由本实验室人员在广东茂名、江苏泰州、湖南益阳采集，试验材料的基本特性见表1。
表1 试验材料的来源和主要特征
实验材料
Types
缩写名
Accessions
杂草稻种群编号
Population number of weedy rice
来源
Origin
籼粳型
Subspecies
果皮颜色
Pericarp colour
芒
Awn
花粉受体
WRMM
WRGD008
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