抗除草剂转基因水稻研究进展

本文综述了转抗除草剂Bar基因、pat基因和aroA基因水稻的抗性机理,抗除草剂基因导入水稻的常用方法及导入后对稻米品质的影响,抗除草剂基因在水稻研究和生产上的应用以及抗除草剂转基因水稻的安全性问题,同时指出了目前研究中存在的有关问题及今后的发展方向。     

中科院抗除草剂转基因水稻进展良好

近日，中国科学院华南植物园利用转基因技术成功培育出了抗除草剂的转bar基因水稻分别于2003年和2004年相继通过了农业部“农业生物基因工程安全管理实施办法”规定的中间试验和环境释放试验，试验结果表明转入的bar基因能稳定遗传，并在不同生育期均能充分发挥表达对除草剂的抗性，     

抗除草剂转基因水稻花粉漂移距离及生态风险分析

以抗除草剂转基因水稻Bar68-1及其杂种香125s/Bar68-1为花粉源,探讨了转基因水稻的花粉漂移距离和漂移频率,结果表明:在花粉源大(667 m2)、花粉受体为可育植株时转基因水稻的最大花粉漂移距离＜30 m,最大漂移频率0.295%;当花粉源小(4 m2)、花粉受体为部分可育的两系不育系时,最大花粉漂移距离＜9 m,最大漂移频率4.518%.因此,通常情况下,转基因水稻向正常可育的栽培稻转移基因的可能性小.另据分析,普通野生稻向栽培稻转移基因的可能性极低;湖南和江西栽培稻向普通野生稻转移基因的可能性小,两广和海南地区需要采取距离和障碍隔离防止栽培稻向普通野生稻转移基因.     

转bar基因水稻除草剂抗性遗传研究及其应用

试验用３个恢复系－测６４,明恢６３和特青作母本分别与３个抗除草剂转ｂａｒ基因水稻品种－Ｂｅｎｇａｌ－Ｈｕ１０,Ｃｙｐｒｅｓｓ ＰＢ－６和Ｇｕｌｆｍｏｎｔ杂交,对其后代（Ｆ１,Ｆ２和ＢＣ１）进行遗传分析表明,除草剂的抗性是受一对显性核基因控制,通过杂交可将这种基因转育到恢复系,配出抗除草剂杂交组合,应用这项技术可放宽对不育系完全雄性不育的严格要求,有利于优良不育系的培育及高产、优质,多抗新组合的选配     

草铵膦在转基因抗除草剂杂交稻培中的应用效果研究

随着劳动力成本的不断提高和水稻耕作方式的革新,如何高效防除杂草成为当前水稻栽培中亟待解决的重要问题,转基因抗除草剂杂交稻的培育成功为此提供了重要途径.中国科学院亚热带农业生态研究所水稻组经过十多年的研究,成功培育了具有灭生性除草剂草铵膦抗性的“香125S/Bar68 -1”和“株1S/Bar68 -1”等多个转基因抗除草剂杂交稻组合,并进入到生产性试验阶段.近年来,课题组围绕草铵膦在转基因抗除草剂杂交稻大田栽培中的应用开展了系列研究,获得如下主要结果:(1)以转基因抗除草剂杂交稻“香125S/Bar68 -1”和常规杂交稻“株两优819”为材料,采用直播、抛秧和手插3种栽培方式,设置草铵膦除草、常规1次除草和不除草3种除草处理,初步探讨草铵膦除草剂的应用效果.结果表明:草铵膦除草剂对“香125 S/Bar68 -1”的直播、抛秧和手插3种栽培方式稻田中的杂草防除效果均比常规除草剂好,在直播栽培中的效果尤为显著.“香125S/Bar68 -1”在各处理间的主要经济性状表现优势为:抛秧和手插田草铵膦除草＞直播田草铵膦除草＞抛秧和手插田常规除草＞直播田常规除草.(2)以转基因抗除草剂杂交稻“株1 S/Bar68 -1”为材料,常规除草剂2次除草方式为对照,比较了草铵膦除草剂1次除草方式在直播栽培中的应用效果.结果表明:与常规除草相比,草铵膦除草对供试材料株叶形态无明显影响,但使田间杂草数量(主要为千金子)减少577％,同时显著增加了有效穗数和直链淀粉含量,极显著增加了千粒重,实际增产49.4％,节约成本37.5％.(3)以转基因抗除草剂杂交稻“香125S/Bar68 -1”为材料,常规除草剂2次除草方式为对照,比较了草铵膦除草剂1次除草方式在抛秧栽培中的应用效果.结果表明:草铵膦除草处理区杂草茎数(主要为双穗雀稗)仅为常规除草剂处理区的11.7％,实际增产12％,节约成本42％.(4)以转基因抗除草剂杂交稻组合“株1 S/Bar68 -1”为材料,采用草铵膦除草剂1次除草的除草方式,进行了手插和抛秧的栽培示范研究.结果表明,草铵膦1次除草效果良好,手插和抛栽区基本无可见杂草,手插栽培产量和有效穗数均比抛秧栽培高5.2％,但差异不显著.综合上述研究结果初步提出了转基因抗除草剂杂交稻栽培中应用草铵膦1次除草的技术要点为:草铵膦有效成分浓度0.6 g/L,每公顷用量480 ～ 960 L(有效成分剂量288～ 576 g/hm2),于分蘖盛期或末期(视杂草发生情况而定)紧挨冠层均匀喷雾,冒头杂草重点喷施.同时认为开展培育矮秆少蘖的转基因抗除草剂杂交稻应用于直播栽培研究、大田应用草铵膦同时除草除杂技术研究和草铵膦施用浓度及喷施技术研究等,将能进一步发挥转基因抗除草剂杂交稻的巨大优势.     

抗虫抗除草剂转基因水稻B1C893的获得与鉴定

利用农杆菌介导法将Cry1Ca#和Bar基因转化水稻恢复系R893,获得6株再生植株。经过分子鉴定,发现Bar基因和Cry1Ca#基因成功整合到水稻基因组并稳定表达。测定其中单拷贝且可育的转基因株系苗期不同器官中Cry1Ca蛋白的表达量,发现根系中最低而叶片中最高,其中最高的第6号株系叶片中含量达到35.07μg/g。获得的转基因株系对除草剂草铵膦和稻纵卷叶螟均具有良好的抗性。     

Cecropin B转基因水稻及其后代抗白叶枯病研究初报

 就单株自交繁殖得到的京引119的Cecropin B转基因水稻T0代到T5代共6个世代的不同单株株系对白叶枯病的抗性进行了初步研究。结果表明,Cecropin B转基因水稻对白叶枯病的抗病性在后代中出现分离,但能传递到高世代,在T4代中得到两个抗病性提高的株系。从白叶枯病菌侵染抗病性不同的株系的动态变化结果表明,Cecropin B转基因水稻能抵抗白叶枯病的轻度感染,但要彻底改进转基因水稻抗病性,必须有高水平的杀灭病菌的物质表达。     

抗除草剂转基因红麻的分子验证

本文通过PCR分析及Southern杂交技术对抗除草剂转基因红麻进行分子水平上的验证，结果表明：外源抗除草剂基因已整合入红麻基因组。     

国外转基因抗除草剂甜菜研究

对国外抗除草剂甜菜的创制原理、方法以及在修饰基因、除草效果、经济效益、食品安全评价和抗性基因漂移研究方面进行了综述。     

Recent Advances in Development of Herbicide Resistant Transgenic Hybrid Rice in China

In addition to weed control in direct seeding field of hybrid rice, herbicide resistance genes were used by Chinese scientists to increase and identify the purity of hybrid seeds, and to realize the mechanization of hybrid seed production. The elite restorer lines, such as Minghui 63, R752, T461, R402, D68 and E32 were transformed directly with herbicide resistance genes, in which D68 and E32 are restorer lines of two-line system and the others are of three-line system. Because almost all of important restorer lines are indica varieties and are recalcitrant in transformation, many herbicide resistant near-isogenic restorer lines were developed by sexual hybridization of indica and japonica varieties and backcross with indica restorer lines later, such as Ce 64, Minghui 63, Teqing, Milyang 46, R402 and 9311, in which 9311 is a restorer line of two-line system. The elite photoperiod-sensitive/thermo-sensitive genic male sterile lines, such as Pei'ai 64S, P88S, 4008S and 7001S, were transformed with herbicide resistance genes. A few herbicide resistant male sterile lines were developed through sexual hybridization and subsequently systemic selection, such as Bar1259S, Bar2172S, 05Z221A and 05Z227A. With the employment of herbicide resistant male sterile lines or herbicide resistant restorer lines, a few herbicide resistant hybrid rice combinations were developed, such as Xiang 125S/Bar 68-1 and Pei'ai 64S/Bar 9311. Based on herbicide resistance, the research was marching on to investigate the parental lines of hybrid rice with insect resistance, drought tolerance, etc.     

Bar基因及转Bar基因水稻的研究和利用

Ｂａｒ基因是广泛应用于基因工程育种中的除草剂抗性基因,也是遗传转化中的标记基因。综述了Ｂａｒ基因的作用机制、Ｂａｒ基因在转基因植物中的表达和遗传及其对转基因水稻农艺性状的影响,讨论了转Ｂａｒ基因水稻在杂种优势利用中的途径和前景     

几个转bar基因水稻外源基因的遗传学行为研究

利用春江03等4个品种的转基因株及后代稳定系进行遗传研究表明,bar基因作为一个显性单位已整合在水稻核基因组中,转基因株稳定系TR3、TR4、TR5、TR6对除草剂Basta的抗性均受1对显性基因控制,且4个转基因株稳定系间bar基因互不等位,不同位点的bar基因之间存在基因互作,表现为基因重叠作用。Southern杂交分析结果表明,TR5、TR6的bar基因整合位点互不相同,但可通过杂交育种重组到同一个水稻核基因组中。     

草铵膦在转基因抗除草剂杂交稻直播栽培中的应用效果

以转基因抗除草剂杂交早稻“株1S／Bar68—1”为材料,常规除草剂2次除草方式为对照,探讨了草铵膦1次除草方式在水稻直播栽培中的应用效果。结果表明：与常规除草（效果表现为千金子草害）相比,灭生性除草剂草铵膦除草对供试材料株叶形态无显著影响,但使田间杂草数量减少85．3％,减少产量损失33．1％,节约成本37．5％。“株1S!Bar68—1”直播栽培中应用草铵膦除草剂1次除草的技术要点为：草铵膦有效成分0．6g／L,每公顷用量720—960L（有效成分剂量432～576g／hm2）,于分蘖末期紧挨冠层均匀喷雾,冒头杂草重点喷施。     

转几丁质酶基因（RC24）水稻中大2号抗纹枯病特性研究

导入外源几丁质酶基因“RC24”的水稻中大2号接种纹枯病菌的结果表明,接种病菌后病斑扩展速率和田间病情指数小,表现为对水稻纹枯病高抗。组织病理学研究表明纹枯病菌能侵入中大2号,并引发纹枯病,入侵时间和症状出现的时间与非转基因感病对照没有显著差异,但病菌菌丝体消解现象出现早于对照,其抗病性主要表现为限制病菌扩展。以中大2号与非转基因水稻材料配制的杂交组合的抗病性表明,杂交组合的抗病性均高于非转基因亲本,但其抗病性也会因母本的不同而有所变化。     

Characteristics of Resistance to Rice Sheath Blight of Zhongda 2, a Transgenic Rice Line as Modified by Gene “RC24”

The transgenic rice, Zhongda 2, which was genetically modified from an indica rice line Zhuxian B by rice chitinase gene (RC24), had high resistance to rice sheath blight (Rhizoctonia solan!) in laboratory and a two-year field experiment. The pathogen could invade sheath of Zhongda 2 and induce symptoms of the disease. No difference was noted in time of penetration or incubation period between Zhongda 2 and non-transgenic rice control, Zhuxian B, but the hyphae lysate could be observed earlier than control. Its resistance expressed as to inhibit the growth of mycelium in host tissue. Fis from Zhongda 2(4) crossed with other five non-transgenic rice lines showed higher resistance than donor non-transgenic parents, but the resistance was different along with the different maternal parents.     

温室条件下抗除草剂转基因水稻与杂草稻杂交和回交后代的适合度分析

在温室条件下,将抗除草剂转基因水稻Y0003和99-1与马来西亚杂草稻和国内安徽塘稻人工授粉获得的携带抗性基因的F1、F2与相应杂草稻回交,统计回交结实率和携带抗性基因的比例,并对携带抗性基因的杂交/回交代的适合度进行了测定,综合判断抗性基因漂移的风险。研究表明,在人工授粉的条件下,携带抗性基因的杂交代都能与相应的杂草稻回交并结实,结实率为15%～60%。F1的种子绝大多数都对草丁膦表现出了良好的抗性,F2和回交代分别表现为3∶1和1∶1的抗性分离比例,符合孟德尔遗传规律。适合度研究表明,杂交代、回交代与相应的杂草稻相比没有明显差异,大多数的杂交种的适合度和回交代相差不大,个别杂交代的适合度没有回交代高。以上研究结果表明在无除草剂选择压下,携带转基因水稻Y0003和99-1的抗性基因的2种杂草稻的杂交和回交后代有在适宜环境条件下生存定植的可能性。     

水稻恢复系C224对条纹叶枯病的抗性遗传模型分析

应用植物数量性状"主基因+多基因混合遗传模型"方法分析了C224对条纹叶枯病抗性的遗传效应,并考查了C224与7个保持系组配的杂交组合对条纹叶枯病的抗性。结果表明,C224对条纹叶枯病的抗性遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因的混合遗传模型(E-1),两对主基因的加性效应分别为-12.47和-24.75,均呈负向显性,上位性和互作效应明显;主基因的遗传率为92.12%,多基因遗传率为2.74%,抗性遗传存在明显的主基因效应。在C224与7个保持系组配的杂交组合中,有5个组合对条纹叶枯病的抗性达到高抗或中抗水平。