抗蟲轉(zhuǎn)基因?qū)υ耘嗟竞碗s稻適合度的影響.pdf

1、全球面臨嚴(yán)峻的糧食安全問題,目前全世界約有15％的人口處于饑餓或營養(yǎng)不良的狀況。而轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)的應(yīng)用有助于緩解傘球糧食安全問題,因而轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)和轉(zhuǎn)基因作物在近20多年來得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。其中,抗蟲轉(zhuǎn)基因作物是應(yīng)用較廣的轉(zhuǎn)基因作物類型之一,占轉(zhuǎn)基因作物總種植面積的15％和總收益的40％。2009年底,兩個(gè)轉(zhuǎn)基因水稻品系華恢1號和Bt-秈優(yōu)63獲得了我國農(nóng)業(yè)部頒發(fā)的生物安全證書,表明抗蟲轉(zhuǎn)基岡水稻即將進(jìn)入商品化種植階段,這為防治

2、水稻蟲害,降低產(chǎn)量損失提供了一條有效途徑。但是抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻的商品化種植面臨兩個(gè)問題:
　　(1)如何對抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻進(jìn)行科學(xué)的管理,以最大化地利用抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻的優(yōu)勢;
　　(2)抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻的商品化種植,有可能導(dǎo)致環(huán)境生物安全問題,尤其是轉(zhuǎn)基因逃逸導(dǎo)致的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),必須對其科學(xué)地進(jìn)行評價(jià)。
　　在我國水稻種植區(qū)域內(nèi)分布著普通野生稻、雜草稻等栽培稻的野生近緣種,它們與栽培稻可通過天然雜交發(fā)生基因漂移。隨著抗蟲轉(zhuǎn)基因水

3、稻的商品化種植,人們擔(dān)心抗蟲轉(zhuǎn)基因逃逸到普通野牛稻或雜草稻群體后會改變其適合度,進(jìn)而導(dǎo)致環(huán)境生物安全問題。對轉(zhuǎn)基因逃逸及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的科學(xué)評價(jià),需要依次對以下三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行研究:
　　(1)轉(zhuǎn)基因的逃逸頻率;
　　(2)轉(zhuǎn)基因在野生近緣種/雜草種中的表達(dá)狀況;
　　(3)轉(zhuǎn)基因?qū)σ吧壏N適合度的影響。
　　目前,對抗蟲轉(zhuǎn)基因從栽培稻向普通野生稻、雜草稻逃逸頻率和規(guī)律的研究已經(jīng)獲得了大量數(shù)據(jù)和結(jié)果,但對抗蟲轉(zhuǎn)基因逃逸

4、后的表達(dá)以及轉(zhuǎn)基因?qū)σ芭＝壏N群體適合度的影響的研究仍然十分欠缺。同時(shí),研究轉(zhuǎn)基因?qū)ψ魑镆吧壏N的適合度帶來的變化,對于判斷轉(zhuǎn)基因逃逸是否會導(dǎo)致生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要,因此對需要此環(huán)節(jié)加強(qiáng)研究。理論上,抗蟲轉(zhuǎn)基因?qū)χ参镞m合度的效應(yīng)包括兩個(gè)方面:
　　(1)在靶標(biāo)蟲害水平較高的環(huán)境中,抗蟲轉(zhuǎn)基因會提高受體適合度,表現(xiàn)出適合度利益;
　　(2)在靶標(biāo)蟲害水平很低的環(huán)境中,抗蟲轉(zhuǎn)基因可能會導(dǎo)致受體適合度的下降,這就是轉(zhuǎn)基因潛在的適合度

5、成本。
　　評估抗蟲轉(zhuǎn)基因在不同環(huán)境條件下的適合度利益-成本效應(yīng),對科學(xué)管理轉(zhuǎn)基因栽培稻和評價(jià)抗蟲轉(zhuǎn)基因逃逸的生態(tài)后果,都有重要意義。本文立足于對轉(zhuǎn)基因逃逸導(dǎo)致生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的科學(xué)評價(jià),以評估抗蟲轉(zhuǎn)基囚對栽培稻及雜草稻適合度的影響為核心研究內(nèi)容,首先研究了抗蟲轉(zhuǎn)基因在栽培稻及栽培稻×普通野生稻雜交后代中的表達(dá)狀況,進(jìn)而研究了抗蟲轉(zhuǎn)基因在靶標(biāo)蟲害水平不同的環(huán)境中對栽培稻及逃逸后對不同栽培稻×雜草稻雜交組合F1代及其自交產(chǎn)生的F2代適合度的

6、影響,分析了抗蟲轉(zhuǎn)基因的適合度利益-成本效應(yīng),探討轉(zhuǎn)基岡逃逸的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。本論文的主要發(fā)現(xiàn)和結(jié)論如下:
　　1.通過研究抗蟲轉(zhuǎn)基因在栽培稻中和在普通野生稻×栽培稻的雜交后代中的表達(dá)狀況,發(fā)現(xiàn)抗蟲轉(zhuǎn)基因在栽培稻中和逃逸后在栽培稻×普通野生稻的雜交后代中均能正常表達(dá),提示抗蟲轉(zhuǎn)基因逃逸后能在野牛近緣種種群中正常表達(dá)并帶來抗蟲性狀、影響其適合度,可能進(jìn)一步導(dǎo)致生態(tài)后果。
　　2.通過評估轉(zhuǎn)基因?qū)υ耘嗟具m合度的影響,發(fā)現(xiàn)抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻

7、在靶標(biāo)蟲害水平較高的環(huán)境中,相較非轉(zhuǎn)基因水稻對照品種有更好的產(chǎn)量表現(xiàn),這就是抗蟲轉(zhuǎn)基因?qū)υ耘嗟镜倪m合度利益。
　　3.在沒有靶標(biāo)蟲害或靶標(biāo)蟲害水甲較低的環(huán)境中,抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻無法在田間表現(xiàn)上體現(xiàn)出優(yōu)勢,甚至在某些品系中出現(xiàn)產(chǎn)量下降的現(xiàn)象,這就是抗蟲轉(zhuǎn)基因?qū)υ耘嗟镜倪m合度成本。為有效利用抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻的適合度利益而避免其適合度成本,可以根據(jù)對蟲害的準(zhǔn)確預(yù)報(bào),策略性地對轉(zhuǎn)基因水稻進(jìn)行選擇性布局。
　　4.Bt轉(zhuǎn)基因不會對稻飛虱等

8、非靶標(biāo)類害蟲的種群動態(tài)造成影響,非靶標(biāo)蟲害會對抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻的產(chǎn)量造成影響,因此存種植轉(zhuǎn)基因水稻時(shí)需要加強(qiáng)對非靶標(biāo)害蟲的控制和管理。
　　5.抗蟲轉(zhuǎn)基因在靶標(biāo)蟲害水平較高的環(huán)境中會為栽培稻×雜草稻F1代提供巨大的適合度利益,最高可達(dá)109％。
　　6.在靶標(biāo)蟲害水平較高環(huán)境中,抗蟲轉(zhuǎn)基岡對不同栽培稻×雜草稻F1代群體提供的適合度優(yōu)勢在程度和顯著度上有差異,提示我們在研究轉(zhuǎn)基因逃逸至自然種群產(chǎn)生的生態(tài)后果時(shí),必須考慮到自然種群