4个地理种群野芥菜和抗草甘膦转基因油菜回交后代的适合度研究

论文摘要

抗除草剂转基因油菜（Brassica napus）田间释放后基因漂移的安全问题日益受到人们的重视,虽然国内外对转基因油菜与野生近缘种（或具有亲和性的杂草）回交代的适合度研究已有一定数量的报道,但对携带抗性基因的野芥菜（Brassica juncea var. gracilis Tsen et Lee）和转基因油菜的回交后代能否在自然界中生存定植尚无明确定论。转基因定植于野生近缘种的可能性很大程度上依赖于作物与野生近缘种杂交代或回交后代的适合度。适合度可以定义为在特定环境中一个个体能够生存并成功进行繁殖后代的相对能力。它是衡量转基因能否在自然环境中生存定植的重要因子。适合度不但和渗入的基因本身关系密切,也和亲本的基因型、环境条件及相互作用密切相关。本实验选用4个对草甘膦耐性存在差异的野芥菜种群（其中西安和青海种群对675g a.i. ha-1草甘膦为敏感型种群,茅山和南通对该剂量草甘膦为耐性种群）和抗草甘膦转基因油菜的回交后代为研究对象,研究了转基因油菜的抗性基因能否在回交后代中传递下去,并测定了携带抗性基因的回交后代的营养生长性状（株高、叶绿素荧光、莲座状直径、茎粗和单株一次分枝数）和生殖生长性状（角果长、每角果粒数、单株有效角果数、单株种子重量和千粒重）,分析携带抗性基因的回交后代在温室和田间的适合度,综合判断携带抗性基因的回交后代在自然环境中生存定植的可能性。主要的研究结果如下：1、经1500g a.i.ha-1的草甘膦筛选后,回交1代存活的比例在26.3-60.6%之间。在温室条件下,西安和青海种群的回交1代以及茅山种群的反向回交1代的总适合度不及各自的亲本野芥菜；茅山种群的正向回交1代以及南通种群的回交1代的总适合度与各自的亲本野芥菜无显著差异。对4个种群的正向回交1代来说,总适合度没有显著差异,而反向回交1代中,西安种群的总适合度远大于茅山和南通种群的总适合度。这说明转基因油菜的抗性基因能传递到回交1代中,且携带抗性基因的茅山和南通种群回交1代在适宜环境条件下生存定殖的可能性和相应的亲本野芥菜相当；回交方向和亲本的基因型对回交1代的适合度有一定影响。2、4个地理种群野芥菜及其与抗草甘膦转基因油菜的回交1代子1代和回交2代经1500g a.i.ha-1的草甘膦筛选后,各回交1代子1代存活植株比例在55.6-98%之间,回交2代在44.4-82.4%之间。在温室条件下,只有西安的回交1代子1代和茅山的反向回交1代子1代的总适合度不及相应的亲本野芥菜,其它各回交1代子1代的总适合度和亲本野芥菜无明显差异。对回交2代,4个种群的正反回交2代的总适合度和各自的亲本野芥菜相当。敏感种群西安和青海的反向回交2代的总适合度比正向回交2代的高,而耐性种群正反回交2代间总适合度却没有显著差异。比较回交1代子1代和回交2代的总适合度发现,各种群正向回交2代的总适合度和正向回交1代子1代的相差不大,但西安、青海、茅山的反向回交2代的总适合度明显高于各自反向回交1代子1代。在田间条件下,只有西安回交1代子1代的总适合度不及亲本野芥菜,其它种群回交1代子1代的总适合度与各自亲本野芥菜相当或明显高于亲本野芥菜。供试种群的正反回交2代总适合度和各自亲本野芥菜相当或明显大于亲本野芥菜,其中青海的反向回交2代和茅山的反向回交2代的总适合度已达1.293和1.46,远远高于各自亲本野芥菜。说明各回交代都有近50%或高于50%的植株携带抗性基因,抗性基因能在各种群回交后代中传递下去。除西安种群外的其它3个种群的回交1代子1代以及4个种群的回交2代都有在适宜条件和田间生存的能力,抗性基因漂移到各种群中并定植的可能性较大。对4个地理种群野芥菜的回交后代进行了比较,发现在温室和田间条件下,回交1代子1代间没有显著差异,但回交2代却差异明显。田间条件下携带抗性基因的茅山种群总适合度表现突出,抗性基因在该种群中定植的可能性更大。说明适合度与亲本的基因型和环境条件关系密切。3、对于西安种群,在5株/m2下,正反回交1代子1代的总适合度明显低于亲本野芥菜的总适合度,回交2代的总适合度与亲本的相当。在10株/m2下,各回交后代都与亲本的总适合度无差异。对于茅山种群,在5株/m2下,反向回交2代总适合度明显高于回交1代子1代和亲本野芥菜。在10株/m2下,各回交后代间及与亲本的总适合度均无明显差异。从以上结果初步得出密度对不同种群的回交后代竞争能力有一定影响,但还有待于进行深入的田间试验研究。4、南通种群混种条件下,当比例为1：1：1：1：1：1时（转基因油菜：野芥菜：正向回交1代子1代：反向回交1代子1代：正向回交2代：反向回交2代）,正向回交2代的总适合度显著高于野芥菜和回交1代子1代,但与反向回交2代无差异。当比例为3：1：1：1：1：1时,反向回交2代的总适合度最大,为2.234。总之,南通反向回交2代在竞争作用下的表现值得关注。混合种植比例对适合度的影响还有待于进一步的田间试验研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1 抗除草剂转基因油菜的现状
• 2 抗除草剂转基因油菜的生态风险
• 2.1 抗除草剂转基因油菜的自身杂草化
• 2.2 抗除草剂转基因油菜的基因漂移
• 3 转基因油菜和近缘种的杂交代及回交代的适合度
• 3.1 适合度
• 3.2 转基因油菜和近缘种的杂交代及回交代的适合度
• 第二章 温室条件下4个地理种群野芥菜和抗草甘膦转基因油菜回交1代的适合度研究
• 1 实验材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 实验结果分析
• 2.1 BC1对草甘膦的抗性
• 2.2 抗性检测
• 2.3 适合度成分
• 2.4 总适合度
• 3 讨论
• 第三章 4个地理种群野芥菜和抗草甘膦转基因油菜回交1代子1代和回交2代的适合度研究
• 1 实验材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 实验结果分析
• 2.1 回交后代对草甘膦的耐性
• 2.2 PCR检测各回交代的抗性基因
• 2.3 不同条件下回交后代的适合度比较
• 3 讨论
• 第四章 2种密度下野芥菜和抗草甘膦转基因油菜回交1代子1代和回交2代的适合度研究
• 1 实验材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 实验结果分析
• 2.1 株高
• 2.2 莲座状直径
• 2.2 叶绿素荧光
• 2.3 茎粗
• 2.4 单株一次分枝数
• 2.6 每角果粒数
• 2.7 单株有效角果数
• 2.8 单株种子重量
• 2.9 千粒重
• 3 讨论
• 第五章 混种条件下南通野芥菜和抗草甘膦转基因油菜回交后代的适合度研究
• 1 实验材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 实验结果分析
• 3 讨论
• 全文讨论与总结
• 1 不同地理种群野芥菜和抗草甘膦转基因油菜回交后代的适合度比较
• 2 正反回交方向对适合度的影响
• 3 温室和田间条件对适合度表现的影响
• 4 不同密度及混种对适合度的影响
• 参考文献
• 致谢