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转基因植物可能带来的环境和生态风险是目前转基因生物安全研究中最具挑战性的问题。而在环境安全方面,外源基因从转基因作物逃逸到野生亲缘种的潜在风险得引发了全球范围的关心和讨论。转基因甘蓝型油菜(Brassica napus)及其亲缘种是转基因作物生态风险评价的一个模式体系。作为油菜的亲缘种之一,野生芥菜(B.juncea)在中国农业生态系统中广泛分布。
本研究以杂种F1和进一步回交后代BC1、BC2为研究对象,采用GFP仪检测和酶联免疫吸附测定(ELISA)对gfp和Bt cry1Ac基因在野芥菜种群中的持续性和稳定性进行了研究。我们在温室中成功获得了携带gfp/Bt基因的转基因油菜和野芥菜的杂交种(F1)和回交后代(BC1,BC2)。在Bt基因从转基因甘蓝型油菜渐渗入野芥菜种群后,Bt毒蛋白在杂种F1和进一步回交后代(BC1、BC2)中能稳定的表达。BC2的Bt Cry1Ac含量显著低于转基因油菜、F1和BC1,但转基因油菜、F1、BC1间差异不显著。虽然BC2植株的Bt毒蛋白的含量明显低于亲本转基因油菜、F1和BC1,但741.4 ng/g FW的含量已达到致死剂量,足以杀死目标昆虫。转基因油菜、杂交种、回交后代(BC1,BC2)的GFP荧光强度与Bt Cry1Ac含量在开花期和和结荚期均显著相关。应用GFP荧光监测Bt Cry1Ac在杂交和回交后代中的表达将会给转基因油菜与其野生近缘种的基因流的风险评价工作带来便利。
在转基因从转基因油菜进入野芥菜的遗传背景中后,转基因在野芥菜的遗传背景中能够稳定的遗传,并遵守孟德尔遗传规律。我们发现C染色体在回交二代中也是广泛存在的。在基因渐渗后非转基因BC2的适合度低于野芥菜,由此可见,从这个方面看基因渐渗对野芥菜种群动态的影响比较小。不同比率混合种群和纯种群的总种子产量间差异不显著,这可能是资源限制的结果。在资源竞争的条件下,稳定存在于混合种群中的非转基因BC2会占据野芥菜的生存空间和资源,从而影响野芥菜的种群大小。
通过对6份来自西藏的野生油菜、1份来自青海的野生油菜、11份来自新疆的野生油菜、1份来自新疆拜城的野生油菜和来自江苏南京江浦的野芥菜进行流式细胞检测、SSR检测、染色体计数、杂交亲和性验证初步分析了中国油菜野生资源。结果新疆野生油菜被初步认定为野生白芥(Sinapis arvensis),而青藏高原分布的油菜野生种为野生芥菜。鉴于野芥菜在青藏高原的存在,在转基因油菜田间释放前对其与野芥菜的基因渐渗做出正确的评估是十分必要的。鉴于青藏高原地区和新疆地区野生油菜的不同,我们认为青藏高原地区转基因油菜商业化种植所带来的生态风险可能大于新疆地区。