利用基因拆分技术培育耐草甘膦转基因水稻的研究

耐除草剂转基因水稻基因飘流可能产生的环境安全问题是人们关注的焦点之一,并已成为耐除草剂转基因水稻能否在我国生产上发挥效益的限制因素。基因拆分技术能够有效地控制转基因目标性状飘流,为培育耐除草剂转基因水稻提供新的途径和思路。本研究将耐除草剂基因G2-aroA拆分成N端(EPSPSn,1～295aa)和C端(EPSPSc,296～435aa),分别与SspDnaE蛋白内含肽的N端(Intein-N)和C端(Intein-C)连接形成融合基因EPSPSn-In与Ic-EPSPSc,并分别通过农杆菌介导法转入受体材料中花11。Southern杂交证明转基因水稻En-12和Ec-22中外源基因为单拷贝插入。侧翼序列分析证明转基因水稻En-12和Ec-22中外源基因分别插入第2和第6染色体。利用四引物法筛选出转基因水稻En-12和Ec-22的纯合系,并通过有性杂交获得同时含有EPSPSn-In与Ic-EPSPSc的转基因水稻En×Ec。草甘膦抗性分析发现,单独含有1个基因片段的转基因水稻En-12和Ec-22不具有耐受草甘膦特性,而同时含有2个基因片段的转基因水稻En×Ec具有耐受草甘膦的特性,说明拆分后的2个蛋白片段在intein的介导下重新组装成完整有功能蛋白,并赋予转基因水稻耐受草甘膦的特性。转基因水稻En×Ec与含有完整G2-aroA转基因水稻G2-6相比,其耐受草甘膦的能力有所下降,但能够满足生产需求。本研究结果为利用基因拆分技术培育转基因耐草甘膦水稻提供了科学依据,同时也为利用基因工程手段培育转基因杂交稻提供了新的技术平台。     

转5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)基因抗草甘膦烟草和棉花的获得

以从抗草甘膦的荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)G2中克隆的、并按双子叶植物偏爱密码子改造的5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)基因aroAG2M为目的基因,用菊花Rubisco小亚基的启动子驱动,在基因的5'端加叶绿体定位信号肽,构建植物表达载体。用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的叶盘法转化烟草(Nicotiana tabacum)获得转基因植株,PCR检测表明,外源基因已整合到烟草基因组中。转基因和非转基因植株6～8叶龄苗的叶片涂抹不同浓度的草甘膦异丙胺盐,表明转基因植株可抗4‰浓度的草甘膦,而非转基因对照植株则在2‰草甘膦时即死亡。花粉管通道法转化棉花(Gossypium hirsutum),得到3株具有草甘膦抗性的转基因植株,PCR和Southern检测显示,外源基因已整合到棉花基因组中,田间喷洒草甘膦异丙胺盐水剂,表明T1代转基因植株具有草甘膦抗性。     

浅谈北方水稻两系法育种及杂种优势利用

水稻两系法育种虽然取得了很大成就，但在理论和实践上还有许多不完善的地方需要解决。ＧＢ０２８Ｓ的选育成功，标志着光敏不育系在北方直接利用成为可能。同时也为两系不育系的选育提供了方法。根据杂交后代的生育特点，提出 ５０．０ｃｍ＋２６．７ｃｍ×１６． ７ｃｍ的高产栽培新技术。     

主要农作物转基因飘流频率和距离的数据调研与分析Ⅴ.油菜

转基因植物在批准商业化之前通常要求在控制条件下开展实验。我国规定转基因油菜田间试验的隔离距离为1 000 m,该距离大于世界上绝大多数国家和地区的规定。转基因油菜基因流研究的数据显示,自然条件下甘蓝型油菜品种间的天然异交率一般不超过3%,多数在1%以下,隔离距离和保护行可以显著降低异交率,隔离距离400 m处异交率低于0.01%。白菜型油菜、自交不亲和系和雄性不育系的异交率则要高得多。建议对转基因油菜的安全监管采取分类管理和阈值管理的原则,在0.1%允许阈值下,普通甘蓝型油菜的隔离距离可设为400 m,而以异花授粉为主的其他油菜（包括白菜型油菜与其他类型油菜的自交不亲和系和雄性不育系）的隔离距离可设为1 000 m。     

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。     

主要农作物转基因飘流频率和距离的数据调研与分析Ⅰ.背景、调研目的及所考虑的问题

转基因飘流及其可能引起的环境和食品潜在风险是公众关注的热点之一。对2010年前主要农作物转基因飘流的数据和信息进行了调研与分析,特别是对一定允许阈值下的基因飘流距离进行了归纳。在分别报道各种作物的基因飘流数据前,对调研的背景、目的及所考虑的问题进行了讨论,基于科学分析,建议采用分类管理和阈值管理的原则来控制转基因飘流的风险。     

水稻特异种质盐丰47评价分析

简述了水稻新品种盐丰47的选育经过和产量性能以及品种的特异性,并论述了该品种目前的应用情况及后续研究方向。     

水稻上茬冬小麦高产栽培技术研究

阐述了播期、施肥及土壤盐碱含量对冬小麦生育及产量的影响。结果表明随着播期的推迟,各处理从播种到出苗天数逐渐增加,生育期天数逐渐缩短,A2处理的越冬成活率、成穗率为48.8%、33.6%,均居首位,单产为526.3 kg/667 m2居第一位;在播种量相同的前提下,B1处理的单位面积收获穗数、株高、每穗小穗数、粒数均高于其它处理,单产最高为512.8 kg/667 m2;冬小麦遭受盐碱危害,生长发育受到严重抑制后,其株高、单位面积收获穗数与正常生育的相比,株高降低了34.6%,收获穗减少了55.5%,生育期缩短近15 d。同时其越冬率、成穗率以及穗粒数、千粒重都有不同程度的降低。     

不同播量对水稻生长发育及产量的影响

采用对比试验方法,研究水稻旱育秧不同播量对水稻生长发育及产量的影响,结果表明:水稻的秧苗素质、成穗率、各个时期群体的于物质积累量随播种量的增加而下降;拔节期、齐穗期、成熟期有随播种量的增加而相应延后的趋势;叶龄大体随播种量增加而增加;水稻产量大体随播种量增加而减少,产量最高的播量为200 g/m~2。     

转基因水稻基因飘流研究十年回顾

中国是世界最大的水稻生产国和亚洲栽培稻的起源中心之一。随着中国转基因水稻研发的快速发展,需要研究水稻转基因飘流可能对环境和食品安全带来的潜在风险。基因飘流及其数据是对转基因水稻进行科学评估和监管的重要参数。为此,从2002年开始组建了研究团队,对转基因水稻的基因飘流进行了为期10年的系统研究。取得的结果主要包括：（1）阐明了水稻基因飘流的基本规律,揭示了影响水稻基因飘流的生物学和气象学主控因子。沿水稻开花期的主流风向,采用长方形田间试验设计,分别在三亚、广州和杭州3个点2-3个生长季,研究了纯合转bar基因花粉供体L201或B2 (姐妹系,抗除草剂Basta)向19个非转基因受体（包括不育系、常规稻品种、杂交稻F1和普通野生稻）在不同距离上的基因飘流率,明确了转基因向不育系的飘流率最高,向普通栽培稻品种的基因飘流率最低(相邻种植时小于1%或0.1%),向普通野生稻的基因飘流率介于不育系和常规稻之间,向不育系的最大基因飘流率比向普通野生稻和栽培稻要大1-3个数量级;基因飘流率随距离增加呈负指数曲线衰减,且存在急剧降低的“拐点”,“拐点”的距离与试验点水稻开花期的风速密切相关,广州和杭州为1-2 m,三亚约为5 m;采用圆形、以花粉供体为中心的田间试验设计,以异交结实率很高的不育系博A作受体,清晰地解析了风向与基因飘流率的数值关系,主流和次主流风向下游4个扇区的基因飘流事件累计达90%-96%,而逆风向和侧逆风向4个扇区仅为4%-10%。综上所述,水稻转基因飘流率与常规育成品种间的异交率（一般在1%以下）基本相同,在数量级上转基因并未增加新的风险。（2）建立了以气象资料为参数的水稻花粉扩散和基因飘流普适模型,计算和预测了中国南方稻区17省、市的最大基因飘流阈值距离（maximum threshold distances, MTDs）。受东南季风和地形地貌的影响,中国南方稻区MTDs的空间分布特征为：东西之间有自东向西逐渐减小的趋势,南北之间首先在南方丘陵地区逐渐减小、越过南岭后再向东南沿海地区逐渐增大。（3）利用人工构建的普通野生稻与基因（Bt或bar）飘流后代栽/野F1杂种混栽群体,经多年多代跟踪观察,分析了转基因飘流至普通野生稻后的命运,发现栽/野F1杂种在3-5年后完全消失,混栽群体中检测不到外源的Bt和bar,有理由推测普通野生稻具有自我保护的机制。（4）研究了小规模田间试验中采用花期隔离和布帐隔离措施降低水稻基因飘流率的效果;调查了海南、广东、广西普通野生稻原生境居群与相邻种植的栽培稻花期相遇情况,建立了相应的数据库;研究了基因拆分技术作为生物学限控措施从根本上限控基因飘流的效果;以本研究的结果及对国际上主要农作物基因飘流的调研数据为基础,提出了在水稻基因飘流风险评估和监管中采用分类管理和阈值管理的原则。在10年回顾和科学分析的基础上,对未来研究的重点也进行了展望。