转基因稻田中存在抗虫基因的作物

By admin - 时间: 星期一, 十月 15, 2012

——杂草杂交后代的适合度优势有限

编译:薛堃

摘要:

背景:转基因抗虫性状通过基因流扩散到共存的杂草稻中是转基因水稻商业化种植过程中需要考虑的重点问题。流向杂草稻的转基因流似乎是不可避免的。因此,我们有必要对由作物-杂草转基因流引起的潜在的适合度效应进行评估。

方法:抗虫转基因(Bt/CpTI)水稻和杂草品系的杂交F4代的适合度相关特征的大田表现是评估的重点。我们将阳性转基因后代与阴性转基因后代、杂草亲本以及混种的转基因和非转基因植株在自然条件下和低虫压条件下的表现进行了比较。结果显示,在自然虫压下,与非转基因植株相比,抗虫转基因可以有效抑制目标昆虫,并明显提高纯转基因植株的适合度。相反,在低虫压条件下则没有明显的适合度差异。然而,这样的适合度的提高在混种转基因和非转基因植株中则没有发现,应该是因为混种降低了虫压的缘故。

结论:抗虫转基因与杂交后代相比,可能由于作物-杂草转基因流而在转基因作物生长过程中产生明显降低靶标昆虫压力的效应,而具有有限的适合度优势。在抗虫转基因作物的扩展种植将会最终降低靶标虫压的条件下,商业化种植的转基因大田中的杂草种群中抗虫转基因的快速扩散很可能不会发生。

背景介绍:

基因工程作物在农业生产中的商业化应用议题在全球范围内引起了极大的关于生物安全方面的讨论,其中种植转基因作物而引起的潜在的环境影响是争论最多的话题。转基因作物向野生种群或杂草的转基因流及其潜在的生态风险被认为是关键问题。在过去的很长一段时间,有关作物的基因流的报道很多,但是,我们对有关具有选择优势并能改变野生品系或杂草种群进化过程的新性状的渗入基因的作用了解还很有限。因此,在转基因作物商业化之前评估其大面积种植引发的潜在环境风险成为实践中的一般策略。有关野生近缘种,尤其是共生和特定杂草的基因流产生的潜在生态后果将会为环境风险评价提供坚实的基础。通过基因流获得的转基因的杂草种群的命运有很大的不同,依赖于在给定的环境条件下渗入基因的适合度效应。如果渗入基因可以提高适合度,那么转基因将会增强杂草种群的竞争力,导致转基因在杂草种群中的快速扩散。估计这样的转基因在杂草种群中的适合度效应是最主要的。

水稻是世界范围内的重要作物,是全球将近一半人口的主粮。中国转基因水稻的研发已经广泛开展起来,并已经育成了许多转基因水稻品系,例如抗虫、耐除草剂和提高谷物质量等。2009年,中国官方为两个包含Bt转基因的抗虫转基因水稻品系签发了生物安全证书,这意味着转基因水稻可以在不久的将来实现商业化生产。通过基因流从转基因水稻向其共生的杂草稻扩散的转基因成为环境生物安全关注的主要方面。在世界范围内,杂草稻都会造成水稻产量和品质的明显下降。具有选择优势的转基因渗入可能极大的增强杂草稻的扩散,引起更严重的杂草问题。杂草稻是栽培稻的一年生近缘种,从栽培稻到杂草稻的转基因流不可避免通过相似的花期而实现。所以,确定杂草稻种群中抗虫转基因的适合多效应是风险评估不可或缺的一部分。

抗虫转基因的适合度很大程度上和环境中的虫压有关。然而适合度效应和虫压之间的关系还没有被很好的描述过。大量有关作物-杂草杂交的研究都是不同昆虫发生情况下抗虫转基因产生的适合度效应。这些研究显示出一个趋势,即抗虫转基因增强适合度总是和高的靶标植食者压力相关的,在低植食者压力的情况下,抗虫转基因的益处将会降低。因此,分析设定的不同虫压实验条件下抗虫转基因的适合度效应应该是确定转基因适合度效应的关键。

已有研究揭示不同环境下作物-野生种或作物-杂草杂交后代中Bt转基因的效应。我们之前针对作物-杂草F1-F3后代及抗虫水稻衍生品系的前期研究表明当靶标昆虫数量很大时转基因具有增强适合度的效应。然而,不同虫压和相应适合度变化的关系还没有很好的解决。在本研究中,我们试图解释如下问题:1)抗虫转基因在自然虫压下产生的抗虫水稻-杂草杂交F4代中是否还有抗虫效果?2)在自然虫压下,转基因F4种群是否具有比非转基因F4种群和杂草稻明显高的适合度?3)会由于转基因植物混种明显降低非转基因植株的虫压,而造成实验田中抗虫基因潜在适合度优势的减少么?这些问题的答案要通过对抗虫水稻向杂草稻的抗虫转基因流的长期生态影响的研究而获得。

分类 生物安全与生物技术, 食品和农业 • • TOP