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抗除草剂转基因作物的抗性基因向野生近缘种的基因漂移可能导致的生态风险一直备受关注。甘蓝型油菜(Brassica napus)是主要的商业化转基因作物之一,也是转基因研究最活跃的作物之一。国内外对转基因油菜的抗性基因向杂草芜菁(B.rapa)、芥菜(B.juncea)、野萝卜(Raphanusraphanistrum)和野芥菜(B.juncea var.gracilis).等漂移的研究有很多报道,包括抗性基因的漂移频率、抗性基因在杂交或回交后代中的传递规律、杂交或回交后代的适合度等。但对抗性基因在抗草甘膦转基因油菜与野芥菜回交后代中的遗传规律、不同条件下各回交后代的适合度尚没有连续的跟踪报道。本文在前人研究的基础上以抗草甘膦转基因油菜(DS-Roughrider,Roundup Ready,event RT73)与野芥菜的正反回交 1 代子 4-5 代(BC1mF5-6,BC1pF5-6)、正反回交2代子3-4代(BC2mF4-5,BC2pF4-5)、正反回交3代子2-3代(BC3mF3-4,BC3pF3-4)为对象(以野芥菜为母本的回交称为正向回交,用m表示,以野芥菜为父本的回交称为反向回交,用p表示),检测了抗性基因在这些回交后代中的传递规律;以正反回交1代子3-4代(BC1mF4-5,BC1pF4-5)、正反回交2代子2-3代(BC2mF3-4,BC2pF3-4)、正反回交 3 代子 1-2 代(BC3mF2-3,BC3pF2-3)为对象,在温室和田间种植的情况下测定了携带抗性基因的回交后代的营养和生殖生长期的适合度成分,探明了抗性基因在回交后代中的传递规律和携带抗性基因的回交后代在不同条件下的适合度。上述研究结果能为我国抗草甘膦转基因油菜向野芥菜的渗入提供长期的多世代的试验数据,并为转基因油菜的安全性评估提供可靠的理论依据。主要的研究结果如下:1.回交后代的出苗率及抗性基因在回交后代中的传递规律以抗草甘膦转基因油菜与野芥菜的BC1F5-6、BC2F4-5、BC3F3-4为研究对象,测定了后代的出苗率和抗性基因在这些后代中的传递频率。BC1F5、BC2F4及BC3F3的出苗率与野芥菜无显著性差异,出苗率在87%-93%之间。BC1F6、BC2F5及BC3F4的出苗率与野芥菜无显著性差异,出苗率在87%-91%之间。抗性基因在各回交后代的传递频率结果显示,抗草甘膦基因在各回交后代都能以79%以上的频率传递。经过1400 g a.i.ha-1草甘膦筛选后,各回交后代的存活率如下:BC1mF5和BC1pF5为96.21%和93.01%;BC2mF4和BC2pF4为90.13%和93.53%;BC3mF3和BC3pF3为92.36%和79.55%。这些回交后代自交子代的存活率如下:BC1mF6和BC1pF6为98.63%和94.88%;BC2mF5和BC2pF5 91.99%和96.61%;BC3mF4和BC3pF4为86.06%和86.16%。其中只有BC2mF4的抗性分离比符合9:1的孟德尔遗传规律,其余各回交后代的抗性分离比均不符合孟德尔遗传定律。2.温室条件下抗草甘膦转基因油菜与野芥菜回交后代的适合度以携带抗性基因的BC1F4-5、BC2F3-4、BC3F2-3为研究对象,测定了温室条件下各回交后代的营养生长期适合度成分(株高、茎粗、一次分枝数、莲座状直径、地上部生物量)和生殖生长期适合度成分(花粉活力、单株有效角果数、角果长、每角果饱满种子粒数)。研究结果表明,2013年种植的BC1F4、BC2F3和BC3F2中,除BC1F4、BC2F3的株高显著低于野芥菜外,各后代在各营养生长期各适合度成分均与野芥菜无显著差异甚至高于野芥菜;在生殖生长期各适合度成分包括每角果饱满种子粒数上,各回交后代均与野芥菜无显著性差异。BC1F4、BC2F3和BC3F2的总适合度与野界菜无显著性差异,同一回交后代的正反两种后代间各指标及总适合度也没有显著差异。2014年种植的BC1F5、BC2F4、BC3F3中,除BC1F5、BC2F4的株高显著低于野芥菜外,各后代在营养生长期各适合度成分上均与野芥菜无显著差异;在生殖生长期的各适合度成分,包括每角果饱满种子粒数上,均与野芥菜没有显著性差异。同一回交后代的正反两种后代间也没有显著差异。表明在温室条件下,各回交后代自交一次后得到的回交后代的总适合度依然维持着与野芥菜相当的水平。3.田间条件下抗草甘膦转基因油菜与野芥菜回交后代的适合度以携带抗性基因的BC1F4-5、BC2F3-4、BC3F2-3为研究对象,在田间两种种植密度(15株/区,30株/区)、4种种植比例(单种,野芥菜:回交后代=4:1,3:2,1:1)条件下,测定各后代的营养生长和生殖生长适合度成分,计算总适合度。另外还对各后代种子活力保持时间进行了测定。2013年种植的BC1F4、BC2F3、BC3F2在单种时,无论是在低密度还是高密度条件下,BC1F4、BC2F3的总适合度都显著低于野芥菜,BC3F2与野芥菜无显著差异。在混种4:1时,无论是在低密度还是高密度条件下,各后代的总适合度均显著低于野芥菜。在混种3:2和1:1时,低密度条件下,BC1F4、BC2F3的总适合度显著低于野芥菜,而BC3F2与野芥菜无显著差异;高密度条件下,各回交后代的总适合度显著低于野芥菜。2014年种植的BC1F5、BC2F4、BC3F3在低密度单种条件下,各后代的总适合度与野芥菜无显著差异;在高密度单种条件下,BC1F5和BC2pF4的总适合度显著低于野芥菜,BC2mF4和BC3F3的总适合度与野芥菜无显著差异。在混种4:1和3:2和1:1时,无论是在低密度还是高密度条件下,BC1F5和BC2pF4的总适合度均显著低于野芥菜,而BC2mF4和BC3F3的总适合度与野芥菜无显著差异。综合以上结果,第一年BC1F4和BC2F3在不同种植条件下适合度均低于野芥菜,说明这些后代的适合度较低,还不具有与野芥菜相当的生存定植能力;种植密度对BC3F2的适合度有明显影响,BC3F2在低密度3:2和1:1条件下的总适合度与野芥菜相当,但在高密度3:2和1:1条件下,总适合度显著低于野芥菜。种植比例对BC3F2的适合度有显著影响,BC3F2在单种条件下的适合度与野芥菜相当,但在4:1混种时,无论是高密度还是低密度其适合度显著低于野芥菜;但在低密度3:2或1:1时,适合度提高到与野芥菜相当。第二年除单种低密度外,不同种植方式下BC1F5和BC2pF4的适合度都显著低于野芥菜,BC2mF4和BC3F3都与野芥菜相当,说明BC1F5和BC2pF4仍不具有和野芥菜相当的野外生存定植能力,但BC2mF4和BC3F3具有了和野芥菜相似的生存定植能力。通过浅埋和深埋两种方法检测种子活力保持时间。结果表明,浅埋11个月后,BC1F5、BC2F4、BC3F3各后代有一半以上的种子仍然保持着活力,各后代种子活力与亲本野芥菜无显著性差异,深埋11个月后,各回交后代有60%以上的种子保持着活力,各后代种子活力与亲本野芥菜无显著性差异。浅埋9个月后,BC1F6、BC2F5、BC3F4保持活力的种子数在36%以上。深埋9个月后,各后代有70%以上的种子保持着活力。说明BC1F5-6、BC2F4-5、BC3F3-4在浅埋和深埋条件下仍然能够保持较高的种子活力,且相比土表埋藏,深层埋藏能更好的保持种子活力以上研究结果说明,抗草甘膦转基因能以较高频率(高于79.55%)在BC1F5-6、BC2F4-5、BC3F3-4中传递。BC1F4-5、BC2F3-4、BC3F2-3在温室条件下具有和野芥菜相似的适合度。在田间条件下,第一年的BC3F2在单种以及低密度3:2和1:1条件下和野芥菜具有相当的生存能力;第二年的BC2mF4和BC3F3在各种条件下的生存能力和野芥菜相当。因此抗草甘膦转基因油菜和野芥菜经过2次回交及3次自交,或经过3次回交及1次自交就能产生和野芥菜在田间条件下具有相同适合度的回交后代。BC1F5-6、BC2F4-5、BC3F3-4种子能够在9个月的田间环境下保持36%以上具有活力的种子,有成为自生苗,威胁农田生态系统的隐患。