转基因小麦外源基因向近缘野生植物漂移的风险评估-以转TaDREB4小麦为例
发布时间：2021-09-05 00:53
国际上转基因作物种植面积不断增加,外源基因漂移的生态风险越来越受到人们的关注。花粉传播的方式是小麦与其近缘野生植物间发生基因漂移的主要途径。调查发现,我国小麦与近缘野生植物空间分布重叠,黄淮海麦区一些近缘野生植物与小麦花期相遇。采集这些近缘野生植物的种子并通过人工杂交获得其与转基因小麦的杂交后代,人工杂交成功率为2.18%～68.61%。但由于出苗率低（0～2.86%）或花粉败育等原因,杂交种无法自然繁殖。通过用小麦或小麦近缘野生植物亲本进行回交,结果发现,只有小亚山羊草×小麦的杂交种与转基因小麦回交成功,回交成功率为0.24%。这些杂交后代种子种植于田间后全部死亡。完全自然状态下,连续监测5年,在近缘野生植物中也没有检测到任何基因漂移事件的发生。说明转基因小麦外源基因向近缘野生植物漂移的风险极低。
【文章来源】：植物遗传资源学报. 2020,21(04)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
转基因小麦及近缘野生植物种植
除了花粉传播的可能性，还要考虑转基因小麦与其近缘野生植物的杂交亲和性。为了遵循个案原则和地域原则，本研究采集了黄淮海麦区（转基因小麦MG176可能的释放区域）中大量分布且与转基因小麦花期相遇的近缘野生植物的种子，考察这些近缘野生植物与转基因小麦的杂交亲和性。虽然已有报道发现自然界内存在小麦与近缘野生植物天然杂交的情况，但杂交率普遍较低[8-9,30]。所以，本研究采用人工杂交的方式，希望首先能够获得小麦与近缘野生植物的杂交后代，再查看外源基因在杂交后代中的传递情况。结果将获得的杂交后代种植在栽培地后，发现很难获得F1植株。而且栽培地上种植保证了杂交后代水肥的充足供应，如果在自然条件下，可能获得F1植株的可能性会更低。获得F1植株的杂交后代，由于其花粉表现不育，不能通过自交繁殖。在本研究中，只有MG176与小亚山羊草的F1与MG176回交获得了极少的种子，结实率仅为0.24%。这些杂交后代的种子再种下去后由于不能出苗，全部死亡，无法繁殖后代，而且完全在自然状态下，我们在近缘野生植物中也没有检测到任何基因漂移事件的发生。另外，基因漂移对近缘野生植物生态风险评估还不止于此，如果外源基因真的漂移到近缘野生植物中，且能够在杂种后代中传递下去，还要评估外源基因的引入是否会增加杂种后代群体的生态适应性、入侵性等风险。在转基因水稻基因漂移的研究中也发现，外源基因漂移到野生稻或者杂草稻的可能性是存在的[12-14]，但有研究发现外源基因漂移后形成的杂交种的复合适合度并没有显著高于作为亲本的野生稻的适合度[31-32]。如果外源基因漂移后能够提高杂交后代的生态适应性，就应该对该基因的漂移可能产生的生态后果进行严格的评估和监测[15,26-27]。虽然本研究表明，自然状态下，转基因小麦的花粉漂移到近缘野生植物的可能性极低，但毕竟在自然条件下，有人发现了可育的小麦与近缘野生植物的杂交后代。如法国一个农民在田间发现了小麦与山羊草（Aegilops geniculata Roth）的杂交种，经过几年栽培种植后，获得了可育后代，表型更像小麦，这也可能是杂交种与小麦回交的结果[8]。所以我们建议，转基因小麦种植过程中，每年通过人工或耕作措施去除小麦田间及周围的近缘野生植物，尽可能避免转基因小麦花粉向近缘野生植物漂移以及转基因小麦与杂交后代回交的发生。如果能够在较早阶段采取这些措施，就可以阻断或避免转基因小麦种植过程中，外源基因漂移到近缘野生植物引起生态风险的发生。图3 转基因小麦MG176与小麦近缘野生植物杂交后代
转基因小麦MG176与小麦近缘野生植物杂交后代
【参考文献】：
期刊论文
[1]小麦TaLEA1基因的表达特征及抗逆功能验证[J]. 姜奇彦,孟强,牛风娟,孙现军,胡正,张辉. 植物遗传资源学报. 2017(02)
[2]过表达TaLEA1和TaLEA2基因提高转基因拟南芥的耐盐性[J]. 姜奇彦,李丽丽,牛风娟,孙现军,胡正,张辉. 植物遗传资源学报. 2017(03)
[3]贵州少数民族地区作物稀有种质资源和野生近缘植物[J]. 郑殿升,高爱农,李立会,刘旭. 植物遗传资源学报. 2016(03)
[4]Immunotoxicological Evaluation of Wheat Genetically Modified with TaDREB4 Gene on BALB/c Mice[J]. LIANG Chun Lai,ZHANG Xiao Peng,SONG Yan,JIA Xu Dong. Biomedical and Environmental Sciences. 2013(08)
[5]云南及周边地区农作物野生近缘植物[J]. 郑殿升,高爱农,李立会,刘旭. 植物遗传资源学报. 2013(02)
[6]基因从普通小麦向山羊草属植物漂移可能性研究[J]. 吕爱枝,赵和,王天宇,王海波. 植物遗传资源学报. 2011(02)
[7]新疆小麦野生近缘种的研究进展[J]. 张金波,王威,肖菁,刘志勇. 中国农学通报. 2011(05)
[8]小麦的野生近缘植物——旱麦草属[J]. 张继益,董玉琛. 生物多样性. 1997(01)
本文编号：3384344
【文章来源】：植物遗传资源学报. 2020,21(04)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
转基因小麦及近缘野生植物种植
除了花粉传播的可能性，还要考虑转基因小麦与其近缘野生植物的杂交亲和性。为了遵循个案原则和地域原则，本研究采集了黄淮海麦区（转基因小麦MG176可能的释放区域）中大量分布且与转基因小麦花期相遇的近缘野生植物的种子，考察这些近缘野生植物与转基因小麦的杂交亲和性。虽然已有报道发现自然界内存在小麦与近缘野生植物天然杂交的情况，但杂交率普遍较低[8-9,30]。所以，本研究采用人工杂交的方式，希望首先能够获得小麦与近缘野生植物的杂交后代，再查看外源基因在杂交后代中的传递情况。结果将获得的杂交后代种植在栽培地后，发现很难获得F1植株。而且栽培地上种植保证了杂交后代水肥的充足供应，如果在自然条件下，可能获得F1植株的可能性会更低。获得F1植株的杂交后代，由于其花粉表现不育，不能通过自交繁殖。在本研究中，只有MG176与小亚山羊草的F1与MG176回交获得了极少的种子，结实率仅为0.24%。这些杂交后代的种子再种下去后由于不能出苗，全部死亡，无法繁殖后代，而且完全在自然状态下，我们在近缘野生植物中也没有检测到任何基因漂移事件的发生。另外，基因漂移对近缘野生植物生态风险评估还不止于此，如果外源基因真的漂移到近缘野生植物中，且能够在杂种后代中传递下去，还要评估外源基因的引入是否会增加杂种后代群体的生态适应性、入侵性等风险。在转基因水稻基因漂移的研究中也发现，外源基因漂移到野生稻或者杂草稻的可能性是存在的[12-14]，但有研究发现外源基因漂移后形成的杂交种的复合适合度并没有显著高于作为亲本的野生稻的适合度[31-32]。如果外源基因漂移后能够提高杂交后代的生态适应性，就应该对该基因的漂移可能产生的生态后果进行严格的评估和监测[15,26-27]。虽然本研究表明，自然状态下，转基因小麦的花粉漂移到近缘野生植物的可能性极低，但毕竟在自然条件下，有人发现了可育的小麦与近缘野生植物的杂交后代。如法国一个农民在田间发现了小麦与山羊草（Aegilops geniculata Roth）的杂交种，经过几年栽培种植后，获得了可育后代，表型更像小麦，这也可能是杂交种与小麦回交的结果[8]。所以我们建议，转基因小麦种植过程中，每年通过人工或耕作措施去除小麦田间及周围的近缘野生植物，尽可能避免转基因小麦花粉向近缘野生植物漂移以及转基因小麦与杂交后代回交的发生。如果能够在较早阶段采取这些措施，就可以阻断或避免转基因小麦种植过程中，外源基因漂移到近缘野生植物引起生态风险的发生。图3 转基因小麦MG176与小麦近缘野生植物杂交后代
转基因小麦MG176与小麦近缘野生植物杂交后代
【参考文献】：
期刊论文
[1]小麦TaLEA1基因的表达特征及抗逆功能验证[J]. 姜奇彦,孟强,牛风娟,孙现军,胡正,张辉. 植物遗传资源学报. 2017(02)
[2]过表达TaLEA1和TaLEA2基因提高转基因拟南芥的耐盐性[J]. 姜奇彦,李丽丽,牛风娟,孙现军,胡正,张辉. 植物遗传资源学报. 2017(03)
[3]贵州少数民族地区作物稀有种质资源和野生近缘植物[J]. 郑殿升,高爱农,李立会,刘旭. 植物遗传资源学报. 2016(03)
[4]Immunotoxicological Evaluation of Wheat Genetically Modified with TaDREB4 Gene on BALB/c Mice[J]. LIANG Chun Lai,ZHANG Xiao Peng,SONG Yan,JIA Xu Dong. Biomedical and Environmental Sciences. 2013(08)
[5]云南及周边地区农作物野生近缘植物[J]. 郑殿升,高爱农,李立会,刘旭. 植物遗传资源学报. 2013(02)
[6]基因从普通小麦向山羊草属植物漂移可能性研究[J]. 吕爱枝,赵和,王天宇,王海波. 植物遗传资源学报. 2011(02)
[7]新疆小麦野生近缘种的研究进展[J]. 张金波,王威,肖菁,刘志勇. 中国农学通报. 2011(05)
[8]小麦的野生近缘植物——旱麦草属[J]. 张继益,董玉琛. 生物多样性. 1997(01)
本文编号：3384344
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