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《沈阳农业大学》 2007年
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转基因杨树环境安全评价研究

陈兴玲  
【摘要】: 基因工程育种技术的日益成熟,为林木育种提供了更快捷有效的手段。随着转基因林木研究的不断深入,已经从实验室、田间试验,发展到环境释放、进行商品化阶段。在我国转Bt基因杨树已在生产上得到商业化应用,种植面积达250公顷。与此同时,转基因杨树的环境安全问题受到普遍关注,其中以转基因杨树基因漂移为研究重点。然而由于杨树以无性繁殖为主,以往对杨树花粉传播规律的研究相对较少,并且国外对转基因林木的田间试验要求严格,必须在开花之前砍伐,所以对转基因林木基因漂移等环境安全性评价研究相对滞后。本文主要对转基因杨树的遗传稳定性、与近缘种的杂交亲和性、转基因杨树与近缘种的花期相遇问题、转基因杨树花粉传播规律及影响因素、转基因杨树天然杂交后代的繁殖及更新能力进行了研究,进而对转基因杨树的环境安全进行评价。 通过对种植在田间多年的转基因杨树植株,以及与近缘种控制授粉杂交后代进行PCR检测,研究转基因杨树Bt基因的遗传稳定性,并探讨其与近缘种的杂交亲和性,为评价基因漂移提供证据。本研究对14个转基因杨树无性系的分析表明,转基因杨树在大田种植12年后,Bt基因在转基因植株中稳定存在,没有发生丢失现象。在此基础上,随机选取其中一个系号进行遗传分析。结果表明,转基因无性系172(♀)中Bt为一显性基因,能够稳定遗传至下一代,杂交后代分离遵从孟德尔遗传规律。同时,对非转基因杨树(♀)×转基因杨树(♂)、少先队杨(♀)×转基因杨树(♂)进行人工控制授粉,获得了大量育性正常的杂交后代说明转基因杨树与非转基因杨树、少先队杨杂交高度亲和,并且对转基因杨树及少先队杨开花散粉情况的调查显示,转基因杨树与少先队杨的花期相遇,授粉期持续约5天,为开展转基因杨树基因漂移研究提供依据。 转基因植物的基因漂移规律及影响因素一直备受关注。花粉传播是转基因植物基因漂移的主要途径,本研究采用PCR检测方法对转基因杨树花粉进行跟踪研究,分析了转基因杨树花粉传播的规律及影响因素,从花粉传播的角度对转基因杨树基因漂移进行评价。本研究得到如下转基因杨树花粉传播的规律:(1)转基因杨树花粉传播频率在0m处1.642‰,200m处0.485‰,500m处0.33‰,到800m未检测到转基因杂交后代,随着转基因杨树与少先队杨之间距离的增加花粉传播频率不断降低。(2)一般认为杨树花粉传播距离通常在1km左右。本研究中,SE3(800m)点没有检测到转基因杂交后代,原因可能是相对于周围大量的非转基因杨树(♂)群体(1000株),转基因杨树(♂)数量较小(22株),转基因花粉没有传播到这里,或者传播频率太低,没有达到检测水平。(3)风向、风速和隔离带是转基因植物花粉传播的主要影响因素。本试验在东南和东北两个方向的少先队杨分别采样,东南方向500m的距离检测到转基因杂交后代,频率为0.33‰,而在东北方向386m最近距离处,没有检测到转基因杂交后代。 转基因植物杂交后代繁殖及生存竞争能力,是转基因植物中外源基因能否成功转移至环境的关键性环节。为了研究转基因杨树后代生存竞争能力和天然更新能力,本试验对转基因杨树种子在不同保存条件下生活力的持续时间以及在田间播种的发芽率和保存率进行分析。结果表明,在室外无阳光直射条件下,仅经过一周时间种子发芽率就降低到12%,而在4℃冰箱中保存的种子到四周后发芽率仍能达到48%,可见天然条件下,转基因杨树种子生活力的持续时间非常短。同时,田间播种试验中,在没有任何田间管理措施条件下,转基因种子的萌发率为0,而采取浇水、整地、除草等措施时,幼苗的保存率可达6.1%,说明在天然条件下,降雨量低的地方,转基因杨树再生是非常困难的。 综上所述,虽然转基因杨树的Bt基因能够稳定遗传,与近缘种杂交亲和,花期相遇,外源基因能够在短距离(500m)内有效传播,然而转基因杨树的种植区主要分布在中国的北方地区,不具备转基因杨树天然更新的条件,也不存在转基因杨树近缘种天然林,因此我国北方转基因杨树外源基因通过花粉和种子方式向周围环境扩散或逃逸的可能性很小,不会对该地区产生生态风险。
【学位授予单位】:沈阳农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:S792.11

【引证文献】
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