抗除草剂转基因油菜与野芥菜的回交3代子3代染色体行为研究
本试验分别以抗草甘膦转基因油菜与野芥菜、抗草丁膦转基因油菜和野芥菜的抗性正反回交3代子3代为试验材料，研究其子房体细胞染色体数目，并分析花粉母细胞减数分裂异常行为。结果表明两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜的抗性回交3代子3代均为混倍体，其中抗草甘膦正反回交3代子3代染色体稳定方向是2n=36，抗草丁膦正反回交3代子3代染色体稳定方向是2n=37。两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜的抗性正反回交3代子3代中均出现落后染色体、染色体桥、微核等减数分裂异常行为。抗草甘膦正反回交3代子3代植株减数分裂指数分别为99.74和98.58，均表现出遗传稳定性；而抗草丁膦正向回交3代子3代减数分裂指数为96.75，表现出一定的遗传稳定性；反向回交3代子3代减数分裂指数为78.98，表现出遗传不稳定性。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
1.引言1
2.材料与方法3
2.1试验材料 3
2.2试验方法 3
2.2.1回交3代子3代染色体计数3
2.2.2回交3代子3代减数分裂染色体行为异常分析3
3结果与分析 4
3．1两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜正反回交3代子3代子房染色体计数4
3．2两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜正反回交3代子3代花粉母细胞减数分裂染色体行为异常分析9
3．2．1抗除草剂油菜与野芥菜回交3代子3代花粉母细胞减数分裂正常行为9
3．2．2两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜正反回交3代子3代花粉母细胞减数分裂异常行为9
4.讨论14
4.1两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜正反回交3代子3代后代都是混倍体14
4. 2抗草甘膦和抗草丁膦正反回交3代子3代染色体数目稳定方向分别是2n=36和 2n=3714
4．3两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜正反回交3代子3代花粉母细胞减数分裂染色体异常行为15
致谢16
参考文献16
抗除草剂转基因油菜与野芥菜的回交3代子3代染色体行为研究
引言
1 引言< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
br /> 随着转基因技术的快速发展，转基因作物产业化已成为不可阻挡的态势。2016年全球转基因作物种植面积是1996年种植面积的 110倍，达到1.851 亿公顷。其中转基因油菜作为全球四大转基因作物之一，占总转基因作物种植面积的5%，达到9.25百万公顷。主要种植国家包括美国、巴西、加拿大和阿根廷。目前，中国还没有转基因油菜的商业化种植, 却是世界上最大的转基因油菜籽进口国之一。数据显示，2017年我国进口油菜籽474.41万吨，进口国家主要为加拿大和俄罗斯，其中60%以上是转基因油菜。转基因油菜主要有四种性状，包括抗除草剂、抗虫、高油以及复合性状，其中抗除草剂转基因油菜(Brassica napus)占全球生产的主导地位（James et al., 2016）。
由于油菜是常异花授粉作物，与近缘物种都有可能通过杂交和回交产生基因漂移（FitzJohn et al., 2007）。对于抗除草剂转基因油菜而言，其抗性基因通过花粉向野生近缘种漂移所引起的生态风险最值得关注。一旦成功渗入野生近缘种中，携带抗性基因的近缘种能在除草剂选择压下存活，将会对农田生态环境造成很大威胁（Londo et al., 2010）。抗性基因能否成功渗入到野生近缘种中除了取决于转基因油菜能否和近缘种发生初始杂交外，还和以下条件密切相关：（1）转基因在杂交和回交后代中的持续传递及表达能力；（2）后代染色体的重组、整合和遗传的稳定性；（3）携带转基因的后代在自然环境中的生存、定植能力（Che`vre et al., 2007; Jenczewski et al., 2003; Jorgensen et al., 1998）。
转基因油菜能否和近缘种发生初始杂交依赖于两者的亲和性、花期是否相遇以及空间距离。亲和性是决定转基因油菜与其近缘物种能否发生杂交的决定性因素。基因组的同源程度越高，杂交后代结实率就越高（Che`vre et al., 1998）。芜菁（B. rapa）、野芥菜（wild B. juncea）与甘蓝型油菜有共同的AA染色体组，它们与甘蓝型油菜杂交亲和性较高，易发生杂交（崔辉梅等，2004）。
研究携带转基因的杂种后代的染色体数量、减数分裂异常行为，是探究转基因能否稳定渗入到野生近缘种的重要内容。转基因作物和野生近缘种是否可以通过基因重组完成有效的基因渐渗决定于转基因作物与近缘种染色体组之间的同源重组。染色体同源重组可以使作物的性状转移到野生近缘种中（Che`vre et al., 2007）。Che`vre等（1998）对转基因油菜与野萝卜（Raphanus raphanistrum）杂交后代进行了染色体数目分析，发现杂交后代的染色体数目在杂交后代中逐渐减少，逐步接近于野萝卜的染色体数。Tsuda等（2012）通过研究转基因油菜和野芥菜回交后代染色体数目，发现回交1代回交3代细胞的染色体数为36，逐渐接近野芥菜的染色体数目。随着转基因油菜和野生近缘种的杂种回交代数增加，回交后代的适合度也在提高。
转基因是否稳定渗入野生近缘种与花粉母细胞减数分裂行为有密切关系。高等植物在长期选择进化下，花粉母细胞的减数分裂具有同步性，但是在远缘杂交中由于杂种含有来自双亲的基因组，导致减数分裂不同步现象普遍发生。李再云等（1994）观察发现，甘蓝型油菜花粉母细胞在减数第一次分裂前期，A和C染色体在分裂的时间上存在差异，在减数分裂的过程中，总会先出现多个二价体，其余染色体仍处于聚集成团的状态。在远缘杂种中，由于杂种染色体组来自遗传差异较大的双亲，不能进行严格的同源染色体配对，因而发生减数分裂异常。减数分裂异常可能有染色体落后（罗向东等，2007）、染色体断片和染色体桥现象（刘大钧，1999)、微核（郝薇薇等，2008）和不减数配子(李再云等，2005)等现象。减数分裂异常会导致来自于双亲的染色体无法正常配对，最终产生不育配子，这也是杂种育性降低的原因（何丽霞等，2010）。
在我国野芥菜是与甘蓝型油菜亲缘关系最近的杂草，广泛分布于长江流域地区麦田、油菜田及荒地（Huangfu et al., 2009），它们在田间条件下能够自然杂交，转基因油菜的抗除草剂基因能转移到野芥菜中并产生杂交种子（浦惠明等，2005；宋小玲等，2007）。但由于抗除草剂转基因油菜和野芥菜杂交产生杂种F1的染色体组来源于两亲本，两亲本的基因组遗传差异较大，杂种F1的染色体在减数分裂过程中无法正常配对和分离，减数分裂不同步，导致F1的育性降低（宋小玲等，2007）。虽然F1的育性降低，但是可以通过与野芥菜的回交来完成抗性基因的渗入，回交所得回交1代的结实率虽然明显低于野芥菜，但回交2代和回交3代的结实率能提高到与野芥菜相当或接近野芥菜的水平（Song et al., 2010；Liu et al., 2010；Tsuda et al., 2012）。更进一步，闫静（2016）对抗草甘膦和抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的回交1代自交后代的染色体组成和减数分裂行为进行了研究，发现随着自交代数的增加，两种转基因油菜的后代染色体数量、组成及减数分裂行为存在差异（闫静，2016）。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
1.引言1
2.材料与方法3
2.1试验材料 3
2.2试验方法 3
2.2.1回交3代子3代染色体计数3
2.2.2回交3代子3代减数分裂染色体行为异常分析3
3结果与分析 4
3．1两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜正反回交3代子3代子房染色体计数4
3．2两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜正反回交3代子3代花粉母细胞减数分裂染色体行为异常分析9
3．2．1抗除草剂油菜与野芥菜回交3代子3代花粉母细胞减数分裂正常行为9
3．2．2两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜正反回交3代子3代花粉母细胞减数分裂异常行为9
4.讨论14
4.1两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜正反回交3代子3代后代都是混倍体14
4. 2抗草甘膦和抗草丁膦正反回交3代子3代染色体数目稳定方向分别是2n=36和 2n=3714
4．3两种抗除草剂转基因油菜与野芥菜正反回交3代子3代花粉母细胞减数分裂染色体异常行为15
致谢16
参考文献16
抗除草剂转基因油菜与野芥菜的回交3代子3代染色体行为研究
引言
1 引言< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
br /> 随着转基因技术的快速发展，转基因作物产业化已成为不可阻挡的态势。2016年全球转基因作物种植面积是1996年种植面积的 110倍，达到1.851 亿公顷。其中转基因油菜作为全球四大转基因作物之一，占总转基因作物种植面积的5%，达到9.25百万公顷。主要种植国家包括美国、巴西、加拿大和阿根廷。目前，中国还没有转基因油菜的商业化种植, 却是世界上最大的转基因油菜籽进口国之一。数据显示，2017年我国进口油菜籽474.41万吨，进口国家主要为加拿大和俄罗斯，其中60%以上是转基因油菜。转基因油菜主要有四种性状，包括抗除草剂、抗虫、高油以及复合性状，其中抗除草剂转基因油菜(Brassica napus)占全球生产的主导地位（James et al., 2016）。
由于油菜是常异花授粉作物，与近缘物种都有可能通过杂交和回交产生基因漂移（FitzJohn et al., 2007）。对于抗除草剂转基因油菜而言，其抗性基因通过花粉向野生近缘种漂移所引起的生态风险最值得关注。一旦成功渗入野生近缘种中，携带抗性基因的近缘种能在除草剂选择压下存活，将会对农田生态环境造成很大威胁（Londo et al., 2010）。抗性基因能否成功渗入到野生近缘种中除了取决于转基因油菜能否和近缘种发生初始杂交外，还和以下条件密切相关：（1）转基因在杂交和回交后代中的持续传递及表达能力；（2）后代染色体的重组、整合和遗传的稳定性；（3）携带转基因的后代在自然环境中的生存、定植能力（Che`vre et al., 2007; Jenczewski et al., 2003; Jorgensen et al., 1998）。
转基因油菜能否和近缘种发生初始杂交依赖于两者的亲和性、花期是否相遇以及空间距离。亲和性是决定转基因油菜与其近缘物种能否发生杂交的决定性因素。基因组的同源程度越高，杂交后代结实率就越高（Che`vre et al., 1998）。芜菁（B. rapa）、野芥菜（wild B. juncea）与甘蓝型油菜有共同的AA染色体组，它们与甘蓝型油菜杂交亲和性较高，易发生杂交（崔辉梅等，2004）。
研究携带转基因的杂种后代的染色体数量、减数分裂异常行为，是探究转基因能否稳定渗入到野生近缘种的重要内容。转基因作物和野生近缘种是否可以通过基因重组完成有效的基因渐渗决定于转基因作物与近缘种染色体组之间的同源重组。染色体同源重组可以使作物的性状转移到野生近缘种中（Che`vre et al., 2007）。Che`vre等（1998）对转基因油菜与野萝卜（Raphanus raphanistrum）杂交后代进行了染色体数目分析，发现杂交后代的染色体数目在杂交后代中逐渐减少，逐步接近于野萝卜的染色体数。Tsuda等（2012）通过研究转基因油菜和野芥菜回交后代染色体数目，发现回交1代回交3代细胞的染色体数为36，逐渐接近野芥菜的染色体数目。随着转基因油菜和野生近缘种的杂种回交代数增加，回交后代的适合度也在提高。
转基因是否稳定渗入野生近缘种与花粉母细胞减数分裂行为有密切关系。高等植物在长期选择进化下，花粉母细胞的减数分裂具有同步性，但是在远缘杂交中由于杂种含有来自双亲的基因组，导致减数分裂不同步现象普遍发生。李再云等（1994）观察发现，甘蓝型油菜花粉母细胞在减数第一次分裂前期，A和C染色体在分裂的时间上存在差异，在减数分裂的过程中，总会先出现多个二价体，其余染色体仍处于聚集成团的状态。在远缘杂种中，由于杂种染色体组来自遗传差异较大的双亲，不能进行严格的同源染色体配对，因而发生减数分裂异常。减数分裂异常可能有染色体落后（罗向东等，2007）、染色体断片和染色体桥现象（刘大钧，1999)、微核（郝薇薇等，2008）和不减数配子(李再云等，2005)等现象。减数分裂异常会导致来自于双亲的染色体无法正常配对，最终产生不育配子，这也是杂种育性降低的原因（何丽霞等，2010）。
在我国野芥菜是与甘蓝型油菜亲缘关系最近的杂草，广泛分布于长江流域地区麦田、油菜田及荒地（Huangfu et al., 2009），它们在田间条件下能够自然杂交，转基因油菜的抗除草剂基因能转移到野芥菜中并产生杂交种子（浦惠明等，2005；宋小玲等，2007）。但由于抗除草剂转基因油菜和野芥菜杂交产生杂种F1的染色体组来源于两亲本，两亲本的基因组遗传差异较大，杂种F1的染色体在减数分裂过程中无法正常配对和分离，减数分裂不同步，导致F1的育性降低（宋小玲等，2007）。虽然F1的育性降低，但是可以通过与野芥菜的回交来完成抗性基因的渗入，回交所得回交1代的结实率虽然明显低于野芥菜，但回交2代和回交3代的结实率能提高到与野芥菜相当或接近野芥菜的水平（Song et al., 2010；Liu et al., 2010；Tsuda et al., 2012）。更进一步，闫静（2016）对抗草甘膦和抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的回交1代自交后代的染色体组成和减数分裂行为进行了研究，发现随着自交代数的增加，两种转基因油菜的后代染色体数量、组成及减数分裂行为存在差异（闫静，2016）。
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