抗草甘膦转基因油菜与野芥菜回交3代子1代和子2代的适合度研究

[目的]携带抗性基因回交后代的适合度是抗除草剂转基因作物的抗性基因能否成功逃逸到野生近缘种的重要依据。本文研究抗草甘膦转基因油菜与野芥菜的回交3代子1代(BC_3F_2)和子2代(BC_3F_3)在田间条件下的适合度,为转基因油菜基因漂移的生态风险评估提供有价值的参考。[方法]以野芥菜、抗草甘膦转基因油菜与野芥菜的BC_3F_2和BC3F3为材料,研究在低密度(每区15株)和高密度(每区30株)单种及不同种植比例(野芥菜、回交后代的混种比例分别为4∶1、3∶2和1∶1)混种条件下,野芥菜与BC_3F_2和BC_3F_3的总适合度。[结果]单种条件下,BC_3F_2的总适合度均与野芥菜无显著性差异。混种条件下,种植比例为4∶1时,BC_3F_2在2种密度下的总适合度均显著低于野芥菜;在混种比例为3∶2和1∶1条件下,BC_3F_2在低密度条件下的总适合度与野芥菜相当,而在高密度下的总适合度显著低于野芥菜。BC_3F_3在各种种植条件下的总适合度均与野芥菜无显著差异。[结论]BC_3F_2的总适合度受种植密度和比例的影响,在低密度3∶2和1∶1混种比例下的总适合度与野芥菜相当;BC_3F_3的总适合度不受种植密度和比例的影响。抗草甘膦转基因油菜与野芥菜的BC_3F_2和BC_3F_3都具有在野外生存定植的可能性,且BC3F3定植的可能性较BC_3F_2更大。因此在防范转基因油菜基因逃逸的策略上,除防范初始杂交发生外,也应该防范回交后代的产生。

西藏野生芥菜型油菜生态性状相关分析

本研究在对27份西藏野生芥菜型油菜大田种植、常规考种的基础上,结合气候数据,采用相关分析方法,对野生芥菜型油菜种质生态性状的相关性进行了研究。结果表明:西藏野生芥菜型油菜单株产量和每株角果数主要受植株可遗传的生态性状的影响,与生态环境因子之间的关系不密切,而粒重的高低则主要受生态环境因子,特别是年均降水量的影响,但与植株可遗传的生态性状之间的关系不密切;对野生芥菜型油菜产量性状影响最大的是分枝性状,分枝性状的好坏主要受制于主茎性状,而主茎性状的生长发育较产量性状、分枝性状与气候性状的关系更为密切;单株产量主要是由1级分枝长度、2级分枝数与2级分枝发生高度引起的。典型相关分析和简单相关分析相比,更能在众多的相关变量间抓住主要矛盾,有效揭示两组性状间相关的本质,这对研究油菜的杂交优势利用和遗传育种有一定参考价值,同时也为研究其他农作物两组性状间的关系,揭示其内在本质提供了一条新的、更加有效的研究途径。

西藏野生芥菜型油菜主要农艺性状与地理气候因子间的典范相关分析

对32份西藏野生芥菜型油菜的产量性状(8个变量)、产地气候性状(7个变量)、物候期(4个变量)等3组性状(共19个变量)间的关系进行了典范相关分析,研究结果表明:产量性状与产地气候性状、产地气候性状与物候期性状间达到极显著水平差异,产量性状与物候期性状间达到了显著水平差异,但各对典范变量之间起主导作用的性状因子不尽相同。

抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的抗性回交3代子1代和子2代的适合度

如果抗除草剂转基因油菜的抗性基因渗入到野芥菜中,会给野芥菜的防除带来很大困难。因此在抗除草剂转基因油菜环境释放前对抗性基因向野芥菜的渗入开展深入的研究非常必要。以抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的携带抗性基因回交3代子1代和子2代(BC3m F2和BC3p F2及BC3m F3和BC3p F3,m表示以野芥菜为母本的回交后代,p表示以野芥菜为父本的回交后代)为材料,在田间条件下研究了它们在不同密度(低密度为15株/区,高密度为30株/区)及不同种植比例(单种,野芥菜与回交后代以4∶1、3∶2、1∶1混种)时的适合度成分和总适合度。结果表明,无论是低密度还是高密度条件下,单种时BC3F2和BC3F3的总适合度均与野芥菜无显著差异。低密度混种时,在4∶1和3∶2下,只有BC3m F3的总适合度与野芥菜无显著差异,其余各后代的总适合度均显著小于野芥菜;以1∶1混种时,只有BC3m F2和BC3m F3的总适合度与野芥菜无显著差异。高密度混种时,3个比例混种下4种供试回交后代的总适合度均显著小于野芥菜。相关性分析结果表明,BC3m F3的各适合度成分都与混种比例不相关。表明携带抗性基因的BC3F2和BC3F3在野外都具有生存定植的可能性,且BC3m F3定植的可能性较其他供试回交后代更大。因此在防范转基因油菜基因逃逸的策略上,在防范初始杂交发生的同时,也应该防范回交后代的产生。

抗除草剂转基因油菜与野芥菜的抗性回交3代子4代的适合度

为深入研究抗除草剂转基因油菜与野芥菜的抗性回交后代适合度,分析抗性基因是否渗入近缘杂草野芥菜中,研究了抗草甘膦和抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的抗性正反回交3代子4代(BC3F_5)在2种种植方式(单种,野芥菜与回交后代等比例混种)及2个种植密度(低密度为15株/3m2,高密度为30株/3m2)下的适合度。结果发现,在单种和低密度等比例混种条件下,抗性BC3F_5的各适合度成分以及总适合度均已达到与野芥菜相当的水平;在高密度等比例混种时,BC3F_5R(抗草甘膦的BC3F_5)与野芥菜的各适合度成分以及总适合度均无显著差异,但BC3F_5L(抗草丁膦的BC3F_5)的主要适合度成分和总适合度均显著低于野芥菜。相关性分析结果表明,野芥菜和抗性BC3F_5的主要适合度成分与种植密度显著相关。因此结论认为,抗草甘膦或抗草丁膦的正反回交3代子4代在自然环境条件下的生存能力强,抗草甘膦转基因油菜的抗性基因漂移到野芥菜可能引起的生态风险比抗草丁膦转基因的生态风险更大。因此防范转基因作物的基因逃逸不仅要防范转基因作物与近缘杂草的初始杂交,而且要防范杂交后代与杂草的回交。

不同土层中抗除草剂转基因油菜与野生芥菜回交3代后代活力种子百分比的比较

以野生芥菜〔Brassica juncea(Linn.)Czern.〕以及抗草甘膦和抗草丁膦转基因油菜(B.napus Linn.)与野生芥菜的正向(以野生芥菜为母本)和反向(以野生芥菜为父本)回交3代子2代、子3代、子4代和子5代种子为研究对象,对在3和15 cm土层中埋藏前及埋藏2、4、6、8和10个月后野生芥菜和各回交后代的活力种子百分比进行了比较。结果表明:总体来看,埋藏在3和15 cm土层中的野生芥菜和各回交后代的活力种子百分比变化趋势相似,均随埋藏时间延长呈下降趋势。回交后代间的活力种子百分比存在差异,在3和15 cm土层中埋藏10个月后,BC3pF3L(抗草丁膦转基因油菜与野生芥菜反向回交3代子2代)的活力种子百分比显著低于野生芥菜,其余3种回交3代子2代的活力种子百分比与野生芥菜无显著差异;在3 cm土层中埋藏10个月后,回交3代子3代、子4代和子5代的活力种子百分比显著低于野生芥菜,但在15 cm土层中埋藏10个月后,其活力种子百分比基本上与野生芥菜无显著差异。在15 cm土层中埋藏6、8和10个月后,各回交后代的活力种子百分比显著高于在3 cm土层中埋藏相同时间的活力种子百分比,说明土壤埋藏深度对各回交后代活力种子百分比有显著影响,埋藏深度越大,活力种子百分比下降越缓慢。研究结果显示:各回交后代的活力种子百分比在不同土层中总体上较高,因此,应加强防范转基因油菜的抗性基因向野生芥菜漂移,杜绝产生回交后代,并采取有效措施尽量避免种子逃逸,同时加强对自生苗的监测。

抗草甘膦转基因油菜和野芥菜回交1代子2代-子6代在无除草剂选择压下的适合度

抗草甘膦转基因油菜和野芥菜回交1代子2代-子6代在无除草剂选择压下的适合度转基因作物的抗性基因能否成功渗入野生或近缘杂草取决于携带转基因回交后代的适合度。为深入了解转基因油菜(Brassica napus)向野芥菜(wild B.juncea)基因流动的生态风险,本文研究了在低密度(5株/m^(2))和高密度(10株/m^(2))下,以及单种和混合种植(野芥菜:BC1F2R-BC1F6R=1:1)下抗草甘膦转基因油菜与野芥菜回交1代子2代到子6代(BC1F2R-BC1F6R)的适合度;并分析回交后代的适合度成分、种植密度和种植方式之间的相关性。研究结果表明:在单种低密度下,与野芥菜相比,回交1代子2代(BC1F2R)和子3代(BC1F3R)具有较低的适合度,而回交1代子4代-子6代(BC1F4R-BC1F6R)具有较高的适合度;无论是单种还是混种,高密度下所有回交后代的适合度均低于野芥菜。相关性分析结果显示,种植密度和种植方式对回交后代(BC1F2R-BC1F6R)的适合度成分有显著影响。这些结果表明,转基因从栽培油菜渗入到野芥菜很大程度上取决于回交后代的特定生长环境。