抗蟲轉(zhuǎn)基因Bt-CpTI對不同組合栽培稻—雜草稻F2代適合度的影響.pdf

1、抗蟲轉(zhuǎn)基因栽培稻的研發(fā)為提升栽培稻產(chǎn)量、保障我國的糧食安全提供了新的契機，但抗蟲轉(zhuǎn)基因逃逸后的潛在生態(tài)影響也日益受到全球的廣泛關(guān)注。雜草稻是栽培稻田中的同種雜草，是稻田三大惡性草害之一，近年來隨著一些栽培稻種植區(qū)耕作方式由傳統(tǒng)的移栽向直播的轉(zhuǎn)變，加之農(nóng)民疏于田間管理，栽培稻田中雜草稻的發(fā)生呈逐年增長的趨勢，給栽培稻的種植和生產(chǎn)帶來了很大的危害。
　　已有研究證實栽培稻基因可以通過基因流逃逸到雜草稻群體中，考慮到逃逸后的轉(zhuǎn)基因能夠在

2、受體雜草稻群體中正常表達，因而抗蟲轉(zhuǎn)基因從栽培稻逃逸到雜草稻群體后能否在其群體中固定和擴散，主要取決于形成的雜交后代和雜草稻親本相比是否具有適合度上的相對優(yōu)勢。分析轉(zhuǎn)基因響應(yīng)于不同環(huán)境的適合度效益可以為轉(zhuǎn)基因逃逸后生態(tài)影響的預(yù)測與控制提供參考。
　　轉(zhuǎn)基因的適合度是轉(zhuǎn)基因適應(yīng)環(huán)境并傳播其自身的能力，它會受到轉(zhuǎn)基因自身特性、受體群體的遺傳背景、群體所處的自然環(huán)境條件等因素的影響。
　　前人關(guān)于抗蟲轉(zhuǎn)基因逃逸后對于雜草稻群體的生

3、態(tài)影響的研究還很有限，考慮到栽培稻在我國乃至世界糧食生產(chǎn)上的重要意義，以及抗蟲轉(zhuǎn)基因栽培稻在我國面臨商品化生產(chǎn)的現(xiàn)狀，對于抗蟲轉(zhuǎn)基因逃逸后的適合度效應(yīng)進行更系統(tǒng)和深入的研究顯得很有必要。
　　為了更好的評估抗蟲轉(zhuǎn)基因、雜草稻遺傳背景以及不同的種植方式對于雜交后代適合度的影響，本實驗選取了采自世界5個不同的栽培稻種植區(qū)、具有較大表型和遺傳差異的雜草稻株系，通過人工雜交獲得含有轉(zhuǎn)基因(Bt/CpTI)的雜交F1代，并通過其自交得到5個

4、組合的F2代分離群體，對含有轉(zhuǎn)基因的F2群體和不含轉(zhuǎn)基因的F2代群體在不同的環(huán)境條件下的田間適合度表現(xiàn)進行了比較分析?？紤]到每個株系的兩個群體的遺傳背景基本相同，差別僅僅在于是否含有抗蟲轉(zhuǎn)基因，因而能夠排除遺傳背景的差異對于實驗所造成的影響，從而更好地檢測抗蟲轉(zhuǎn)基因在群體中的適合度影響。此外，本實驗設(shè)置了有差異的控蟲水平，用不同的種植方式模擬了不同的稻田耕作方式下雜草稻發(fā)生的密度水平，以期更好地了解不同的種植方式對于適合度的影響。

5、>　　本實驗的目的在于:(1)比較含轉(zhuǎn)基因和不含轉(zhuǎn)基因的F2群體在自然蟲壓和控蟲（低蟲壓）環(huán)境條件下的適合度差異;(2)比較不同的種植方式（單種、正?；旆N和加密混種）對適合度的影響;(3)比較不同雜草稻遺傳背景對于雜交后代的適合度影響。實驗結(jié)果表明:
　　1.相對于不含抗蟲轉(zhuǎn)基因的雜交F2代群體，含有抗蟲轉(zhuǎn)基因的雜交F2代群體在不控蟲的條件下能夠給群體帶來一定的適合度優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在能顯著提高植株的單株種子數(shù)量等生殖適合度性狀。此

6、外，含有抗蟲轉(zhuǎn)基因的雜種F2群體在株高等生長有關(guān)的適合度性狀上也表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。三因素方差分析結(jié)果表明，是否含有抗蟲轉(zhuǎn)基因?qū)Ω麟s交F2代群體的蟲情以及各適合度性狀均有極顯著的影響。
　　2.本實驗中不同的種植方式對于除結(jié)實率之外的適合度性狀都有顯著的影響，對于蟲情沒有顯著的影響。在加密混種(15 cm×15 cm)的條件下，多數(shù)被檢測的適合度相關(guān)性狀（分蘗數(shù)、穗數(shù)、單株種子數(shù)）的表現(xiàn)都顯著比其在正?；旆N(20 cm×20 cm)

7、的條件下的相同性狀差，并且轉(zhuǎn)基因帶來的適合度差異在一定程度上被放大，即種植密度加大使得含有轉(zhuǎn)基因和不含轉(zhuǎn)基因的F2群體之間的適合度差異更加明顯。這些結(jié)果表明，不同的種植密度會對轉(zhuǎn)基因適合度的效應(yīng)有一定影響。
　　3.不同遺傳背景的雜草稻本底的抗蟲能力存在一定的差異，三因素方差分析也表明雜草稻親本遺傳背景對于群體上的蟲壓指數(shù)和本實驗所涉及的所有適合度性狀都有顯著的影響，這提示我們在評估基因逃逸的生態(tài)影響時，必須要考慮到自然群體具有的

8、豐富的遺傳多樣性可能影響轉(zhuǎn)基因的選擇優(yōu)勢這一情況，應(yīng)該針對不同的遺傳背景做逐案分析。
　　此外，轉(zhuǎn)基因、雜草稻遺傳背景以及不同的種植方式三因素之間均無明顯的互作關(guān)系，表明各因素在影響群體蟲情和適合度上作用的相對獨立性。
　　本研究以5種不同雜交組合的F2代中含有和不含轉(zhuǎn)基因的群體為材料，比較了它們在不同的種植方式和控蟲條件下的適合度差異，主要結(jié)論為:在環(huán)境蟲壓較高的條件下抗蟲轉(zhuǎn)基因能夠給雜交F2代群體帶來一定的適合度利益;不