主要农作物转基因飘流频率和距离的数据调研与分析Ⅱ.水稻

水稻是重要的粮食作物,转基因抗虫水稻在我国已经获得安全证书,且其他性状的转基因水稻也进入田间试验和环境释放阶段,因此,水稻的基因漂流备受关注。归纳和分析了近10年来国内外水稻基因飘流的数据和信息,分别包括向栽培稻品种、不育系和普通野生稻的基因飘流,明确了转基因向不育系的飘流频率最大,其次是普通野生稻,向栽培稻品种的飘流频率最小,并提出了向这三种类型水稻基因飘流的0.1%阈值距离。     

海南南繁区水稻基因飘流的最大阈值距离及其时空分布特征

【目的】陵水、三亚、乐东三县（市）是各类水稻（包括转基因水稻）冬季南繁的主要基地或中心。计算并绘制海南南繁区乡镇尺度水稻基因飘流的最大阈值距离图,为南繁水稻育种设置合理的隔离距离提供参考。【方法】采用已建立的水稻基因飘流模型和阈值分析方法,依托南繁区自动气象站资料,计算了该区域乡、镇尺度向不育系和栽培稻基因飘流的最大阈值距离（the maximum threshold distances of gene flow,MTDs）,分析其时、空分布特征和影响因子。参照中国农业部有关水稻种子生产的质量标准,阈值分别设为1%和0.1%。【结果】南繁区向不育系的MTD_1%平均值为（110±31）m,最短为53 m,最长为195 m。向不育系的MTD_0.1%平均值为（169±44）m,最短为75 m,最长为271 m。向栽培稻的MTD_1%均小于1 m;MTD_0.1%平均值为（3.4±1.1）m,最短为0.6 m,最长为5.8 m。向不育系和栽培稻的MTD_0.1%两者相差近50倍。南繁区MTDs有2个高值区和4个高值点,3个低值区和5个低值点。以陵水、三亚、乐东为主体的南繁区,地处热带,三面临海,北面有五指山为屏障。冬季盛行东北季风,春季和初夏盛行南太平洋的东南季风和印度洋的西南季风。因此,南繁区的沿海陆地平原大都风速较大;沿海陆地与五指山区之间为中、低山丘陵地带,丘陵的走向和高度决定了该区的风向和风速;五指山南坡附近的丘陵地区,风速会因屏障效应而明显减小。【结论】地形特征和大气环流影响风向和风速,决定了南繁区MTDs空间分布的基本格局：高值区主要分布在该地区的东翼、西翼和南部沿海平原;低值区主要分布在五指山南麓的屏障区域。     

籼、粳型转基因水稻花粉源基因飘流差异研究

[目的]在同等条件下研究比较籼、粳型转基因水稻花粉源基因飘流差异,为控制转基因水稻基因飘流提供参考.[方法]以籼型转基因水稻Bar9311和粳型转基因水稻B2为花粉供体材料,常规籼稻特籼占25和籼型不育系博A为受体材料,在自然条件下研究籼、粳型转基因水稻向不育系和常规稻的基因飘流频率.[结果]当受体为不育系时,无论花粉源是籼型还是粳型转基因水稻,在不同距离点的基因飘流频率均为粳型>籼型.10m试验区内籼型转基因水稻向不育系各点平均基因飘流频率为1.325%~23.948%,粳型为3.906%~45.934%;而当受体为常规稻时,籼型转基因水稻向常规稻各点平均基因飘流频率为0.015%~1.189%,粳型为0.041%~0.435%.此外,随着距离的变化,在6m内的基因飘流频率是粳型<籼型,之后两者出现交互现象.无论籼型还是粳型转基因水稻,向不育系基因飘流的频率远高于向常规稻的飘流频率,且基因飘流频率均随与花粉源距离的递增而递减.[结论]不同类型的花粉供体或受体,都会对基因飘流频率产生影响.     

Comparison of gene flow from transgenic Indica and Japonica rice pollen donor

[目的]在同等条件下研究比较籼、粳型转基因水稻花粉源基因飘流差异,为控制转基因水稻基因飘流提供参考.[方法]以籼型转基因水稻Bar9311和粳型转基因水稻B2为花粉供体材料,常规籼稻特籼占25和籼型不育系博A为受体材料,在自然条件下研究籼、粳型转基因水稻向不育系和常规稻的基因飘流频率.[结果]当受体为不育系时,无论花粉源是籼型还是粳型转基因水稻,在不同距离点的基因飘流频率均为粳型＞籼型.10m试验区内籼型转基因水稻向不育系各点平均基因飘流频率为1.325％～23.948％,粳型为3.906％～45.934％;而当受体为常规稻时,籼型转基因水稻向常规稻各点平均基因飘流频率为0.015％～1.189％,粳型为0.041％～0.435％.此外,随着距离的变化,在6m内的基因飘流频率是粳型＜籼型,之后两者出现交互现象.无论籼型还是粳型转基因水稻,向不育系基因飘流的频率远高于向常规稻的飘流频率,且基因飘流频率均随与花粉源距离的递增而递减.[结论]不同类型的花粉供体或受体,都会对基因飘流频率产生影响.     

普通野生稻及其与转bar基因水稻杂交F1代的生存竞争力

分别以普通野生稻（Oryza rufipogon Griff）崖城居群、万宁居群、东方居群为母本,以转bar基因抗除草剂水稻品种B2为父本,人工杂交得到转bar基因栽野杂交F1代种子（简称＂Bar野后代＂）。从种子活力、农艺性状、结实能力和再生能力等方面,对Bar野后代和普通野生稻的生存竞争力进行了比较分析。结果表明,Bar野后代种子的发芽能力总体上高于野生稻;农艺性状方面,单作时Bar野后代与野生稻的分蘖数、剑叶面积相差不大,混作时Bar野后代总体上明显优于野生稻,且Bar野后代的相对竞争力（RCA）强于野生稻;结实性方面,Bar野后代稻穗的结实能力总体上强于野生稻;大部分野生稻的稻茬再生率均高于Bar野后代植株。     

药用野生稻(Oryza officinalis Wall)和转bar基因水稻(Oryza sativa L.)花粉杂交的基因漂移

采用生殖生物学方法研究了药用野生稻和转bar基因水稻花粉杂交的基因漂移。结果表明，供试水稻花粉在药用野生稻柱头上的萌发生长与药用野生稻自花授粉花粉的萌发生长有一定差异，表现在穿过桩头的花粉粒百分率及内容物释放和正在凝缩、释放的花粉粒百分率较少，虽然转基因水稻花粉能在药用野生稻柱头上正常萌发生长，并能释放内容物，但杂交后结实率为0，表明转基因水稻和药用野生稻杂交不亲和，他们的不亲和性不是在花粉的萌发和穿过柱头这一阶段，具体原因有待进一步研究。在本实验条件下转基因水稻和药用野生稻没有发生成功的基因交流。     

用荧光显微镜技术观察药用野生稻(Oryza officinalis Wall)和转基因水稻的不亲和性

 采用荧光显微镜技术观察转基因水稻花粉在药用野生稻柱头上的萌发及在花柱内的生长过程,以明确两者之间不亲和性发生的阶段,为判断其能否发生基因漂流提供依据。结果表明,两种转基因栽培稻(Y003和99t)的花粉在药用野生稻柱头上的萌发率均比药用野生稻自花授粉的低,花粉管在花柱中的生长速度较慢,且分别在到达花柱中部(Y003)或花柱基部(99t)时停止生长,顶端异常膨大,杂交子房逐渐萎缩,结实率为0。药用野生稻与栽培稻杂交不亲和的原因是花粉管在花柱中停止生长、不能进入胚囊完成受精,在自然条件下转基因栽培稻中的外源基因     

广西野生稻种质在高蛋白育种中的应用初探

以15份栽培稻为母本,16份含有高蛋白质的普通野生稻为父本,通过杂交,将野生稻高蛋白基因导入栽培稻中,把获得的9个高蛋白组合进行花药一次培养,平均愈伤组织诱导率3.70%,平均绿苗分化率6.69%,并获得一批性状与栽培稻接近但蛋白质含量高于母本的高蛋白花粉植株,为水稻高蛋白育种的进一步发展奠定了基础。     

野生稻种质在水稻高产育种上的应用研究进展

野生稻种质拥有许多优良的性状和基因,与栽培稻的亲缘关系最近,是栽培稻遗传改良的重要候选资源.文章通过综述野生稻种质在常规稻、三系杂交稻、两系杂交稻上的应用研究进展,并结合生产实践对水稻高产育种方向提出了建议:在科研体制上应加强顶层设计,允许实施一定数量的中长期育种项目,为培育重大品种创造环境;对于普通野生稻的利用,宜选择具有所需优异性状的栽培稻作亲本进行回交、复交或选择不同野栽杂交后代中的优良株系进行兄妹交,使各亲本的优良基因结合于同一栽培品种上;通过胚拯救、转基因、花粉管导入或穗茎注射野生稻DNA、MAS等方法相结合、构建野生稻外源种质渗入的近等基因系和染色体片段替换系等生物技术手段,充分利用其优异性状;利用骨干亲本材料与野生稻种质资源构建遗传材料进行基础理论研究,同时利用MAS技术在骨干亲本材料中进行高产QTL遗传效应验证,从而促进遗传育种科研项目在实践中推广应用.     

基于GIS的转基因水稻基因飘流风险评估系统

应用地理信息系统(GIS)技术,利用ArcEngine和Delphi等建立了转基因水稻基因飘流风险评估系统,系统采用C/S模式逻辑结构,在花粉扩散、基因飘流模型支持下,通过属性数据和空间数据的关联,对我国南方稻区转基因水稻基因飘流风险进行了分析和评估。研究表明,将GIS技术运用到转基因水稻基因飘流风险评估中,便于数据的输入、管理、查询和分析,能动态直观地反映评估结果的时空分布规律,为决策部门做出快速、有效的判断提供强有力的工具。     

转基因水稻向普通野生稻及其他近缘植物的基因漂流研究进展

转基因水稻与普通野生稻及其近缘植物的基因漂流问题,是目前国内外科学家在转基因水稻环境安全评价方面所关注的重点问题之一.笔者综述了转基因水稻向普通野生稻及其他近缘植物基因漂流的研究进展,并讨论了转基因水稻基因漂流控制的问题.     

无标记基因抗虫水稻外源基因向常规栽培水稻漂移研究(英文)

[目的]该试验旨在研究外源基因向非转基因常规栽培稻漂移频率,评估无标记基因抗虫水稻对农业生态环境的潜在风险。[方法]该试验以抗虫转基因水稻华恢1号为研究对象,将几种非转基因常规栽培水稻种植在其周围,按不同距离收集F1代非转基因水稻种子。采用PCR技术对各点收集的水稻种子进行转基因杂种鉴定,统计并分析抗虫转基因水稻中外源基因向非转基因常规栽培水稻漂移的频率。[结果]外源Bt基因向P13381和春江063水稻平均漂移频率皆为0。而抗虫转基因水稻华恢1号与非转基因水稻合系22-2、天香、明恢63和P1157几个品种不同程度地发生了转基因漂移,平均漂移频率最高为0.875%,并且漂移频率随着距离加大而逐渐降低,而在7m以外的所有采样点平均转基因漂移频率为0。[结论]该研究表明抗虫水稻华恢1号外源基因的基因漂移频率非常低,其对生态环境的在风险很小,通过田间合理布局进行物理隔离,保持合适距离,以及科学安排农时,错开花期等方式,能有效控制转基因水稻外源基因漂移和降低因转基因逃逸带来生态风险。     

高州普通野生稻在海南陵水的开花习性和育性研究

[目的]探讨高州普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）在海南陵水的开花习性和育性。[方法]对广东高州普通野生稻在海南陵水的开花习性、花粉育性和结实率进行了研究,并与海南普通野生稻开花特性进行了比较。[结果]广东高州普通野生稻在陵水1年开花2次,第一开花期在4月中旬至6月中旬,历时约60d,开花高峰期为5月13～22日,日开花历时主要集中在11：20～13：00,日开花高峰在11：30左右;第二开花期在8月下旬至10月下旬,历时45d,开花高峰期在9月8～18日,日开花历时在11：15～12：50,日开花高峰在11：30左右。2次开花期间的颖花开放特性基本相同,柱头外露表现为单露率46.23%,双露率49.14%,柱头总外露率达95.37%。单个颖花从开颖到闭颖一般需1.5～2.5h,开颖角度为29.9°～32.4°。上、下半年2个季次的花粉育性分别为89.67%和85.62%,平均结实率分别为58.81%和55.79%。海南普通野生稻一般1年仅开花1次,开花期在10月中旬至12月中旬,这与高州野生稻在陵水1年开花2次的表现有明显差异。[结论]为研究转基因水稻向普通野生稻基因漂流频率及与普通野生稻的开花习性相互关系奠定了基础。     

高州普通野生稻在海南陵水的开花习性和育性研究

[目的]探讨高州普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）在海南陵水的开花习性和育性。[方法]对广东高州普通野生稻在海南陵水的开花习性、花粉育性和结实率进行了研究,并与海南普通野生稻开花特性进行了比较。[结果]广东高州普通野生稻在陵水1年开花2次,第一开花期在4月中旬至6月中旬,历时约60d,开花高峰期为5月13～22日,日开花历时主要集中在11：20～13：00,日开花高峰在11：30左右;第二开花期在8月下旬至10月下旬,历时45d,开花高峰期在9月8～18日,日开花历时在11：15～12：50,日开花高峰在11：30左右。2次开花期间的颖花开放特性基本相同,柱头外露表现为单露率46.23%,双露率49.14%,柱头总外露率达95.37%。单个颖花从开颖到闭颖一般需1.5～2.5h,开颖角度为29.9°～32.4°。上、下半年2个季次的花粉育性分别为89.67%和85.62%,平均结实率分别为58.81%和55.79%。海南普通野生稻一般1年仅开花1次,开花期在10月中旬至12月中旬,这与高州野生稻在陵水1年开花2次的表现有明显差异。[结论]为研究转基因水稻向普通野生稻基因漂流频率及与普通野生稻的开花习性相互关系奠定了基础。     

异源表达Hvsusiba2基因水稻的淀粉含量及相关酶谱分析

Hvsusiba2是一个来源于大麦的糖信号转录因子,它作用于淀粉合成途径的上游,是大麦淀粉合成途径的关键调控因子。本研究利用前期研究获得的转Hvsusiba2水稻纯合株系,探讨Hvsusiba2转录因子过表达对水稻淀粉合成的影响,并通过酶谱分析方法分析Hvsusiba2在水稻中的异源表达对支链淀粉合成同工酶的调控作用。结果显示:Hvsusiba2在水稻中的异源表达能够提高籽粒中总淀粉含量,增加淀粉含量达4.33%~9.22%,茎鞘的淀粉含量提高1倍,幼嫩种子发育过程中淀粉累积快速增加期为花后15d起。对该时期的支链淀粉合成酶同工酶分析提示异源表达Hvsusiba2是通过提高籽粒中淀粉分支酶中淀粉分支酶SBEIIb、淀粉分支酶SBEI、异淀粉酶Isoamylase以及淀粉酶Amylase的活性改变水稻的支链淀粉合成,但淀粉分支酶中SBEIIa的活性不受Hvsusiba2转录因子的调控。     

野生稻抗稻白叶枯病性（Xanthomonas oryzae pv. Oryzae）的评价

 1987-1992年用水稻白叶枯病3个菌系HB84-17、T1和P1，用人工剪叶法鉴定了来自我国江西、湖南、云南、福建、广东、广西6个省（区）及国际水稻研究所、泰国、孟加拉、上沃尔特的13个野生稻种共871份材料的抗性。参试的12份疣粒野生稻（O.meyeriana）全部高抗，斑点（O.punctata）、阔叶（O.latifolia）、小粒（O.minuta）、药用（O.officinalis）、长雄蕊（O.longistaminata）、高秆（O.alta）、普通野生稻（O.rufipogon）和非洲栽培稻（O.glaberrima）等8个种内也有许多编号的抗性颇佳。如药用和长雄蕊野生稻的高抗材料分别占其参试总数的49.8%和38.9%,而普通野生稻中的高抗材料很少。在重复测定的61份包括药用、长雄蕊和普通野生稻3个种中，发现22份材料高抗栽培稻都不能抵御的一个广谱致病菌系P6，其中很可能存在栽培稻所缺乏的新的抗性基因。至于普通野生稻的抗性则表现多种多样，除少数有一致和较稳定的全生育期抗性外，许多材料表现同一编号不同株的 抗感反应各异和同株同生育期抗性异型。本文还讨论了不同染色体组的野生稻种的利用途径。