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在我国和转基因油菜(Brassica napus)亲缘关系较近的杂草是野芥菜(Brassica junceavar.gracilis)。20世纪末野芥菜主要分布在西北地区,如今已扩散到长江中下游地区,成为广泛分布于荒地、农田中的重要杂草。如果抗除草剂转基因油菜的抗性基因渗入到野芥菜中,将会给抗同种除草剂农田中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很有必要。抗除草剂基因能否成功渗入到近缘种中取决于抗性基因能否在杂交或回交后代中传递下去以及携带抗性基因的杂交或回交后代的适合度。国内外对转基因油菜与野生近缘种的杂交或回交后代的适合度已有较多报道,但对抗性基因在抗除草剂转基因油菜与野芥菜回交后代中的传递规律以及携带抗性基因的回交后代在不同种植条件下的适合度还没有连续的追踪报道。本实验室前期开展了抗性基因在抗草甘膦(DS-Roughrider,Roundup Ready,event RT73)和抗草丁膦(Swallow,Liberty Link,event HCN92)转基因油菜与野芥菜的正反回交1代子1-3代(BC1F2-4)、回交2代子1-2代(BC2F2-3)、回交3代子1代(BC3F2)(以野芥菜为母本的回交称为正向回交,以其为父本的回交称为反向回交)中的传递规律,以及携带抗性基因的后代在温室和田间环境条件下的适合度。本文是在前期实验的基础上,继续研究抗草丁膦转基因油菜的抗性基因在正反回交1代子4-5(BC1F5-6)、正反回交2代子3-4代(BC2F4-5)、正反回交3代子2-3代(BC3F3-4)中的传递规律;在温室和田间条件下测定携带抗草丁膦基因的正反回交1代子3-4(BC1F4-5)、正反回交2代子2-3代(BC2F3-4)、正反回交3代子1-2代(BC3F2-3)的适合度以及在田间条件下种子活力的保持时间。通过上述研究,为抗除草剂转基因油菜的抗性基因向野芥菜的渗入提供长期的多世代的试验数据,同时也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.BC1F5-6、BC2F4-5、BC3F3-4的出苗率及抗性基因在这些后代中的传递规律以抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的回交1代子4-5代(BC1F5-6)、回交2代子3-4代(BC2F4-5)以及回交3代子2-3代(BC3F3-4)为材料,研究温室条件下各后代与野芥菜的出苗率以及抗性基因在这些后代中的传递规律。结果显示,供试回交后代的出苗率均在90%以上,且与野芥菜无显著差异。抗性基因传递规律的结果表明,在700g(a.i.)/ha的草丁膦筛选后,各后代存活植株的比例:BC1mF5和BC1pF5为 54.63%、53.03%;BC2mF4 和 BC2pF4 为 73.42%、62.93%;BC3mF3 和 BC3pF3为 70.41%、75.36%。BC1mF6 和 BC1pF6 为 53.86%、59.84%;BC2mF5 和 BC2pF5为 77.29%、68.35%;BC3mF4 和 BC3pF4 为 74.9%、76.63%。上述各回交后代的抗性分离比均不符合孟德尔遗传定律。以上研究结果表明供试回交后代具有和野芥菜相似的出苗能力。抗草丁膦基因都能以53%以上的频率传递给各回交后代;但随着自交次数的增加,存活植株的比例变化不大,特别是在回交1代的后代中表现更为明显。2.温室条件下抗性BC1F4-5、BC2F3-4以及BC3F2-3的适合度以携带抗草丁膦基因的回交1代子3-4代(BC1F4-5)、回交2代子2-3代(BC2F3-4)以及回交3代子1-2代(BC3F2-3)为材料,在温室条件下研究了这些回交后代的适合度。结果表明,BC1F4和BC2F3的株高、茎粗、花粉活力和每角果饱粒数都显著小于野芥菜,此外BC1F4的单株生物量显著也小于野芥菜;BC3F2只有茎粗显著小于野芥菜,其它各适合度成份和野芥菜无显著差异。BC1F5与BC2pF4的株高和茎粗显著小于野芥菜;此外BC1F5的单株生物量和BC1pF5的每角果饱粒数也显著小于野芥菜。BC2mF4和BC3F3只有茎粗显著小于野芥菜。总适合度分析结果表明,在温室条件下,BC1F4以及BC2pF3显著小于野芥菜,而BC2mF3及BC3F2与野芥菜相当;BC1pF5显著小于野芥菜,BC1mF5、BC2F4和BC3F3与野芥菜无显著差异。上述结果表明随着回交代数和自交代数的增加,后代适合度呈现提高的趋势,且正向回交后代的适合度提高的速度大于反向回交后代。3.田间条件下抗性BC1F4-5、BC2F3-4以及BC3F2-3的适合度以抗草丁膦转基因的回交1代子3-4代(BC1F4-5)、回交2代子2-3代(BC2F3-4)以及回交3代子1-2代(BC3F2-3)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,以及这些后代在田间自然条件下的种子活力保持时间。结果表明,低密度单种时,BC1F4和BC2F3的总适合度显著小于野芥菜,BC3F2与野芥菜无显著差异;BC1F5、BC2F4以及BC3F3的总适合度也都与野芥菜无显著差异。高密度单种时,BC1F4和BC2F3的总适合度显著小于野芥菜,而BC3F2与野芥菜相当;BC 1F5和BC2F4的总适合度显著小于野芥菜,但BC3F3的总适合度与野芥菜无显著差异。以4:1和3:2比例混种时,低密度种植情况下,回交后代中只有BC3mF3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的比例混种时,只有BC3mF2和BC3mF3的总适合度与野芥菜无显著差异。高密度混种时,三个比例混种条件下后代的适合度均显著小于野芥菜。因此在低密度条件下,竞争对BC3pF2、BC3pF3及BC3mF2的适合度有明显影响,而对BC1F4、BC1F5和BC2F3、BC2F4及BC3mF3无显著影响;混种比例只对BC3mF2的适合度有显著影响。高密度条件下,竞争对BC3F2和BC3F3的适合度有显著影响,而对BC1F4、BC1F5和BC2F3、BC2F4无显著影响;混种比例对各回交后代的适合度无显著影响。单种时,密度对BC1F5和BC2F4的适合度有显著影响;以4:1和3:2比例混种时,密度对BC3mF3有显著影响;以1:1比例混种时,密度对BC3mF2和BC3mF3有显著影响。相关性分析表明,野芥菜和各回交后代的单株干生物量、单株有效角果数和种子重量与单种和混种时的种植密度呈显著负相关。种子埋藏试验说明,各后代的种子在自然生境的3cm和15cm深度下均能较长时间保持较好的活力,而且各回交后代的种子深埋比浅埋能更好地保持活力。以上研究结果说明,虽然抗草丁膦基因在后代中的传递规律均不符合孟德尔定律,但是抗性基因还是能够在后代中以至少53%的频率传递下去的。在温室条件下,抗性回交后代BC2mF3、BC3F2和BC1mF5、BC2F4、BC3F3可能具有与野芥菜相当的生存定植能力,而其它回交后代的生存定植能力仍弱于野芥菜。田间条件下携带抗草丁膦基因的BC3mF2和BC3mF3可能具有与野芥菜相当的生存定植能力,而其它回交后代的生存定植能力仍弱于野芥菜。而且各回交后代的种子均可在田间保持较长时间的活力,有成为自生苗的潜在隐患。因此,应避免携带抗草丁膦基因的后代与野芥菜的再次回交,同时也要尽量减少种子的洒落,从而减小抗草丁膦转基因油菜的生态风险。