抗蟲轉基因對栽培稻和雜稻適合度的影響.pdf

1、全球面臨嚴峻的糧食安全問題,目前全世界約有15％的人口處于饑餓或營養(yǎng)不良的狀況。而轉基因生物技術的應用有助于緩解傘球糧食安全問題,因而轉基因生物技術和轉基因作物在近20多年來得到迅速發(fā)展和廣泛應用。其中,抗蟲轉基因作物是應用較廣的轉基因作物類型之一,占轉基因作物總種植面積的15％和總收益的40％。2009年底,兩個轉基因水稻品系華恢1號和Bt-秈優(yōu)63獲得了我國農(nóng)業(yè)部頒發(fā)的生物安全證書,表明抗蟲轉基岡水稻即將進入商品化種植階段,這為防治

2、水稻蟲害,降低產(chǎn)量損失提供了一條有效途徑。但是抗蟲轉基因水稻的商品化種植面臨兩個問題:
　　(1)如何對抗蟲轉基因水稻進行科學的管理,以最大化地利用抗蟲轉基因水稻的優(yōu)勢;
　　(2)抗蟲轉基因水稻的商品化種植,有可能導致環(huán)境生物安全問題,尤其是轉基因逃逸導致的生態(tài)風險,必須對其科學地進行評價。
　　在我國水稻種植區(qū)域內(nèi)分布著普通野生稻、雜草稻等栽培稻的野生近緣種,它們與栽培稻可通過天然雜交發(fā)生基因漂移。隨著抗蟲轉基因水

3、稻的商品化種植,人們擔心抗蟲轉基因逃逸到普通野牛稻或雜草稻群體后會改變其適合度,進而導致環(huán)境生物安全問題。對轉基因逃逸及其生態(tài)風險的科學評價,需要依次對以下三個環(huán)節(jié)進行研究:
　　(1)轉基因的逃逸頻率;
　　(2)轉基因在野生近緣種/雜草種中的表達狀況;
　　(3)轉基因對野生近緣種適合度的影響。
　　目前,對抗蟲轉基因從栽培稻向普通野生稻、雜草稻逃逸頻率和規(guī)律的研究已經(jīng)獲得了大量數(shù)據(jù)和結果,但對抗蟲轉基因逃逸

4、后的表達以及轉基因對野牛近緣種群體適合度的影響的研究仍然十分欠缺。同時,研究轉基因對作物野生近緣種的適合度帶來的變化,對于判斷轉基因逃逸是否會導致生態(tài)風險至關重要,因此對需要此環(huán)節(jié)加強研究。理論上,抗蟲轉基因對植物適合度的效應包括兩個方面:
　　(1)在靶標蟲害水平較高的環(huán)境中,抗蟲轉基因會提高受體適合度,表現(xiàn)出適合度利益;
　　(2)在靶標蟲害水平很低的環(huán)境中,抗蟲轉基因可能會導致受體適合度的下降,這就是轉基因潛在的適合度

5、成本。
　　評估抗蟲轉基因在不同環(huán)境條件下的適合度利益-成本效應,對科學管理轉基因栽培稻和評價抗蟲轉基因逃逸的生態(tài)后果,都有重要意義。本文立足于對轉基因逃逸導致生態(tài)風險的科學評價,以評估抗蟲轉基囚對栽培稻及雜草稻適合度的影響為核心研究內(nèi)容,首先研究了抗蟲轉基因在栽培稻及栽培稻×普通野生稻雜交后代中的表達狀況,進而研究了抗蟲轉基因在靶標蟲害水平不同的環(huán)境中對栽培稻及逃逸后對不同栽培稻×雜草稻雜交組合F1代及其自交產(chǎn)生的F2代適合度的

6、影響,分析了抗蟲轉基因的適合度利益-成本效應,探討轉基岡逃逸的生態(tài)風險。本論文的主要發(fā)現(xiàn)和結論如下:
　　1.通過研究抗蟲轉基因在栽培稻中和在普通野生稻×栽培稻的雜交后代中的表達狀況,發(fā)現(xiàn)抗蟲轉基因在栽培稻中和逃逸后在栽培稻×普通野生稻的雜交后代中均能正常表達,提示抗蟲轉基因逃逸后能在野牛近緣種種群中正常表達并帶來抗蟲性狀、影響其適合度,可能進一步導致生態(tài)后果。
　　2.通過評估轉基因對栽培稻適合度的影響,發(fā)現(xiàn)抗蟲轉基因水稻

7、在靶標蟲害水平較高的環(huán)境中,相較非轉基因水稻對照品種有更好的產(chǎn)量表現(xiàn),這就是抗蟲轉基因對栽培稻的適合度利益。
　　3.在沒有靶標蟲害或靶標蟲害水甲較低的環(huán)境中,抗蟲轉基因水稻無法在田間表現(xiàn)上體現(xiàn)出優(yōu)勢,甚至在某些品系中出現(xiàn)產(chǎn)量下降的現(xiàn)象,這就是抗蟲轉基因對栽培稻的適合度成本。為有效利用抗蟲轉基因水稻的適合度利益而避免其適合度成本,可以根據(jù)對蟲害的準確預報,策略性地對轉基因水稻進行選擇性布局。
　　4.Bt轉基因不會對稻飛虱等

8、非靶標類害蟲的種群動態(tài)造成影響,非靶標蟲害會對抗蟲轉基因水稻的產(chǎn)量造成影響,因此存種植轉基因水稻時需要加強對非靶標害蟲的控制和管理。
　　5.抗蟲轉基因在靶標蟲害水平較高的環(huán)境中會為栽培稻×雜草稻F1代提供巨大的適合度利益,最高可達109％。
　　6.在靶標蟲害水平較高環(huán)境中,抗蟲轉基岡對不同栽培稻×雜草稻F1代群體提供的適合度優(yōu)勢在程度和顯著度上有差異,提示我們在研究轉基因逃逸至自然種群產(chǎn)生的生態(tài)后果時,必須考慮到自然種群