【毕业学位论文】（Word原稿）富阳地区稻田杂草及抗除草剂水稻99-1bar基因漂移评价研究农药学硕士论文

密级 ： 论文编号： 中国农业科学院 学位论文 富阳地区稻田杂草及抗除草剂水稻 99-1 因漂移评价研究 9 F N ND F 9摘 要 本文调查了杭州富阳地区稻田杂草的情况，研究了抗除草剂转基因水稻 99田间与雄性不育系水稻 草和千金子之间以花粉为媒介的基因漂移，并通过调查明确了转基因水稻与常规水稻农艺性状的差异。结论如下： 通过对杭州富阳地区水稻秧田、直播田、抛秧田、移栽田和稻茬田杂草调查，明确和验证了直播田杂草的危害明显重于移栽田和抛秧田，抛秧田杂草发生的种类和群落与直播田的情况基本相同，草害以喜湿性的杂草为主，如鸭舌草、节节菜、丁香蓼等，并且杂草的种类及比例相对于其他几种栽培方式更加多样化和平均化。移 栽田后期草害要轻于直播田等轻型栽培方式。同时杂草种类也有所减少。 稗草，鸭舌草，丁香蓼三种杂草单位面积发生密度大，发生频率高，在这四种稻田内均是主要杂草，是稻田杂草防除的主要对象。通过对稻田杂草花期的调查，杂草的花期较长，并且多种田间杂草与早、中、晚稻的花期相重合，增大了与水稻发生花粉交流的可能性。而稗草与千金子不仅在前四种稻田内为主要杂草，而且经过调查，这两种杂草的花期与水稻花期重合。从亲缘关系上来说，这两种杂草与水稻的亲缘关系最近，在田间与水稻的杂交可能性最大。 以抗除草剂转基因水稻 99雄性不育系水 稻 草无芒稗和千金子为研究材料，初步研究了抗除草剂转基因水稻在田间与常规水稻和杂草杂交的可能性。 无芒稗和千金子在田间均为辐射状种植。采用生物测定和 测定方法，对 间自然杂交 U F F F 杂种后代进行检验，证实了 99 生了基因漂移，产生了对草丁膦有抗性的后代。对 实率的分析表明，抗性个体比例与水稻花期时的盛行风向及距离 99远近有关。测进一步证实了此结论。采用生物测定的方法对稗草和千金子的种子进行检测，没有发现抗性个体的存在， 测也没有发现相关特异性片段。因此在本试验的条件下， 99有与 无芒稗 和千金子发生基因漂移。 调查了转基因水稻 99禾 201，常规水稻秀水 11、丙 94田间杂草多样性和生物量影响，并比较了四个品种之间农艺性状的差异。结果显示，四种水稻之间对稻田杂草多样性和生物量的影响没有差异。在株高、分蘖数、分蘖角度、剑叶角和千粒重这几项农艺性状上，秀水 11 的株高和千粒重均在 平上与其它三种水稻存在差异。而在其余三项指标上，这 4 种水稻均无显著差异。转基因水稻 99嘉禾 201 的农艺性状处于中等水 平，与其它的两种水稻相比并不具有生存竞争性。 关键词 ：抗除草剂转基因水稻，基因漂移，稻田杂草，水稻农艺性状 9-1 to L.) on of It of In in in to in of in an As in in in of of to on to a of s in of L.) of of 9as of By CR to of 9of no 9on of on by 9901 1, 4no on 1 no in 99-1 01 in of 录 第一章 引言 1 国农田杂草研究进展 1 除草剂转基因作物的研究现状和进展 3 除草剂转基因作物的贡献 5 除草剂转基因作物的环境威胁 6 除草剂转基因作物外源基因的逃逸途径 7 价抗除草剂转基因作物基因漂移的途径 8 基因水稻花粉漂移风险的判断 9 因作物的研究进展 10 第二章 杭州市富阳地区水稻 田间杂草调查 14 2 材料和方法 14 结果与分析 16 讨论 24 第三章 抗除草剂转基因水稻 99因漂移的研究 26 转 因水稻 99雄性不育系 杂交及 因的检测 26 99 33 因的 定 36 论 40 第四章 转基因水稻与非转基因水稻田中杂草及水稻农艺性状的调查 42 验材料和方法 42 果与分析 43 论 49 第五章 结论与讨论 51 参考文献 52 致谢 58 作者简历 59 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 1 第一章 引言 1. 1 我国农田杂草研究进展 国农田杂草的发生情况 杂草危害一直是制约全球农作物生产的重要因素，在一些除草设备完善、技术水平高的发达国家，如美国，每年投入 61 亿美元用于除草，草害仍然造成作物减产 12，损失约计 330 亿美元（ et 2002）。在我国，每年由于杂草危害造成农作物产量损失 10 20（苏少泉， 2001）。“六五”期间，我国第一次进行农田草害调查研究，初步 查明农田共有杂草 77 科 580种，水田、旱地和水旱田杂草各占 22%、 74%和 4%，最常见的杂草种类为禾本科、菊科、莎草科和蓼科，各占 18%、 13%、 7%和 7%。其中危害严重又难以防除的恶性杂草有 15 种：野燕麦（ 看麦娘 (马唐 (狗尾草 (牛筋草(柳叶蓼 (反枝苋 (香附子 (白茅 (稗草 (异型莎草 (鸭舌草 (眼子菜 (扁杆藨草 (；农田草害面积约 4300 万公顷，其中严重受害面积约 1000 万公顷（涂鹤龄， 2001；杨健源等， 1998）。 在我国对农业生产造成危害的主要农田杂 草有 60 多种，危害面积约 4000 万公顷，每年造成粮食产量损失 10%左右。随着农村种植业结构的调整、耕作制度的改变，单一类型除草剂的长期使用，农田杂草的种群变化和群落演替加速，除一些次要杂草逐渐成为主要杂草外，一些多年生杂草在农田的发生危害也日趋严重，抗性杂草 (如抗杀草丹的稗草 )业已出现。加上我国农村劳动力大量向其它行业转移，农田管理放松，一些地区农田草害已呈加重趋势（张朝贤等， 2000）。 水稻是我国重要的粮食作物，我国南方 14 省 (长江以南 )种植面积最大，播种面积为 公顷，约占全国种植面积 公顷的 冯维卓等， 2000）。 由于轮、耕作制度的改变，农村劳动力转移及化学除草水平较低，加快了农田杂草群落种群演替，一些次要杂草逐渐上升为主要杂草，多年生恶性杂草发生加重。 原来一些严重影响水稻生长的眼子菜、萍类、牛毛毡等杂草已基本解决， 矮慈姑 (野荸荠 (水莎草 (荆三棱 (千金子 (双穗雀稗 (等明显增加（涂鹤龄， 2001）。 此外， 随着麦田套稻、水直播、旱育抛载和塑盘抛栽等稻田轻型栽培方式的推广，杂草发生也有了新的变化，这给杂草防除带来了新的挑战（张夕林等，1999）。根据调查，稻田杂草的危害程度与稻田耕作方式有关，一般来说，轻型的稻田栽培如水稻直播、抛秧、旱育秧等有利于杂草的发生。在直播田内，由于杂草与水稻同步生长，稻株密度小，生长空间大，因此杂草危害比较重。在不同时期的稻作田间，如早稻、晚稻及单季稻，构成杂草群落的杂草种类及其所占的比例也不 相同。早稻田以稗草为主，其他的杂草则相对较少。晚稻田则以稗草及其它杂草共同构成的群落为害，其中仍然主要是稗草，但是单草的危害程度明显下降（王强等， 2000）。 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 2 草防除面临的问题 田杂草抗药性增加 抗药性杂草是全球关注的问题。由于常年施用化学除草剂，使敏感型得到有效控制的同时，耐药性杂草迅速发展。自 20 世纪 70 年代中期以来，全球抗药性杂草生物型一直呈上升趋势。在我国，东北地区玉米田因长期使用阿特拉津，恶性杂草马唐对其抗药性上升（涂鹤龄， 2001）；在长期使用丁草胺的稻田，稗草对 其产生了抗性（付仲文， 2000）；麦田杂草日本看麦娘也对氯甲磺隆产生抗药性（许定平， 2002），这将是杂草防除面临的新挑战。 草剂药害 新型高活性除草剂的开发应用在为农业生产带来益处的同时，由于一些除草剂品种在土壤中的残效期过长 (如氯磺隆、甲磺隆、普施特等 )，连续使用在土壤中造成积累，加之我国复杂的轮作、套种方式，这些除草剂也在一些地区对后茬敏感作物造成了严重药害，给农业生产带来了较大的经济损失。此外，由于施药技术和方法问题，也造成某些地方药害的发生。 物技术在杂草综合治理中 的作用 我国田间杂草的防治一直是以化学为主，“六五”以来，我国农田杂草综合治理已从单一作物、农田单一杂草防除发展到不同农业生态区 5 大作物轮作、套作田生态调控与化学除草相结合的农田杂草综合治理（张朝贤等， 2000）。但是杂草化学防除也面临着一些问题，如创制新品种的难度加大，新品种登记的要求越来越高，除草剂的污染日益严重，抗性杂草的迅速发展等。这促使人们考虑用其他途径来控制杂草。 上世纪末至今，以基因工程为代表的生物技术得到了飞速发展，随着 遗传密码子的破译，限制性内切酶、 接酶，尤其是 粒特异 性功能的发现，使人们进一步明确了基因在生物体中所发挥的重要作用，并且可以对遗传基因进行人为控制。一些控制表达除草剂抗性的基因也已经被发现并且被克隆出来，通过人工转化，它们已经成功的被转入到植物中去，使植物也具有对除草剂的抗性。抗除草剂基因最早是与其它基因共同整合到质粒中，作为外源基因转化的标记基因。通过对转化后植物使用除草剂，观察其是否有除草剂的抗性，判断目标基因是否成功的转入。 由于化学除草存在的问题，抗除草剂转基因作物也引起了人们的重视。通过种植抗除草剂转基因作物，可以使用灭生性除草剂而不会杀死作物。目 前，抗除草剂转基因作物主要是针对抗草甘膦和草丁膦两种除草剂。这两种除草剂均为灭生性茎叶处理剂，在土壤中易降解，对环境影响小。在作物生长季节使用 1 2 次灭生性除草剂就可以达到除草目的，而作物不受影响。这减少了田间除草剂的用量，使田间管理更加容易，减少了农药污染和药害的发生。因此抗除草剂是转基因作物中发展最快的插入性状。近年来其使用面积占转基因作物使用总面积的 70。美国目前种植的 1 2 的大豆、 1 3 的油菜均为抗除草剂转基因品种（闫新甫， 2003）。 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 3 除草剂转基因作物的研究现状和进展 自从 1983年首次 成功的利用农杆菌 粒将外源基因导入烟草，获得转基因植株以来，经过十几年的发展，转基因技术已经在 200多种植物中获得成功应用。全球转基因作物（ 种植面积由 1996 年的 170 万 加到 2002 年的 5,870 万 7 年间增加了 35 倍 (002)。各种出色的转基因植物不断面世，它的迅猛发展将会使人类面临的粮食、能源和环境等问题得到相当程度的缓解，满足了人们日益增长的需求。美国至今批准进入大田实验的转基因作物已经包括了小麦、玉米、大豆、棉 花等重要的粮油和纤维作物以及蔬菜、水果、牧草和花卉等经济作物，现在已经有几十个转基因作物品种已经作为商品上市。 除草剂在世界上有着广泛的应用，在控制农田草害中发挥了重要的作用。然而随着人们对环境安全的要求越来越高，新型除草剂的开发难度也越来越大（ et 1989）。开发抗除草剂的农作物品种，让植物去适应现有的化学除草剂更合算。同时，从经济的角度上来讲，通过开发抗除草剂的作物，可以扩大除草剂的使用范围，增大除草剂的销量。在过去的十几年中，世界上有许多公司已经成功开发了耐除草剂的转基因作物。 孟山都公司是开发抗除草剂基因工程技术最早也是最成功的公司，它的研究主要是针对自己开发的除草剂草甘膦。有耐草甘膦大豆、油菜、棉花、玉米、甜菜等产品，在 19972004年 2 月 经过我国农业部的批准，孟山都的 5 个转基因产品被获准 进入中国，包括 大豆一种，玉米和棉花各两种 。同时，其他的大型农化公司也开发出不少转基因的作物，如艾格福 (抗胺草灵转基因油菜、玉米、大豆等。美国氰胺公司的抗除草剂的 对咪唑啉酮类除草剂 咪草烟（ 商品名为 普杀特、普施特、咪 唑乙烟酸 ）有较好的耐受性，并于 1996年商品化 (张丽萍等， 1999)。 表 1. 除草剂主要作用靶标及植物抗除草剂基因工程的策略（引自杨竹平等， 1996） . et 1996) 抑制途径 除草剂 主要靶标 抗除草剂基因工程策略 修饰靶标 解毒作用 光合作用 突变体 因（植物） 因（植物） 因（细菌） 氨基酸生物合成 氨酰胺合成酶（ 因扩增 因（细菌） 酰乳酸合成酶（ 突变 因扩增 3 因扩增 突变体 因(细菌 ) 生长调节 2,4详 因（细菌） 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 4 表 少泉， 1998；汪灿明， 2000；梁雪莲等， 2001） (998;000;et 2001) 除草剂品种 抗性基因 基因来源 靶标酶 转化作物 草甘膦 拟南芥属 菜 烟草和其它 草和其它 草丁膦 丁膦乙酰转化酶（ 番茄、烟草、马铃薯、大豆、玉米、小麦、糖用甜菜、水稻、油菜 磺隆 酰乳酸合成酶（ 水稻、油菜、芥菜、烟草 . 烟草 . 烟草 氟草敏 氢番茄红素 脱氢酶 烟草 溴苯腈 水解酶 烟草、棉花、苜蓿、油菜 2,4-D 氧化酶 油菜、棉花 茅草枯 卤化酶 氨化钙 胺基氢化酶 烟草 异丙甲草胺 玉米 谷胱甘肽转移酶（ 烟草 绿麦隆 大鼠 草 莠去津 去津氯水解酶草、马铃薯 稀禾定 玉米 咪草烟 玉米 除草剂 主要通过以下几个途径对杂草发生作用：光合作用（如阿特拉津等）、氨基酸生物合成（如草丁膦、草甘膦等）、生长调节（如 2,4 D 等）。通过抑制这几个途径 中的关键酶，就可以迅速杀灭靶标杂草 (表 1)。相应的，抗除草剂基因工程是通过以下两个途径来实现：一是利用中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 5 点突变修饰来降低植物的除草剂作用靶标对除草剂的敏感性，或诱导除草剂靶标酶或靶标蛋白质过量生产，使作物吸收除草剂后仍能够进行正常的代谢活动 ， 主要是对光合作用抑制剂尤其是光合系统 及氨基酸合成抑制剂的靶标；二是引入降解除草剂的酶和酶系统，在除草剂发生作用之前将其降解或解毒。如将控制 酰转移酶合成的 因导入到水稻内 ,使水稻体内可以合成降解草丁膦的 而使水稻具有抗草丁膦的能力。 通 过研究人员的不断努力，发现了许多对除草剂具有抗性基因的微生物（表 2），并将其成功分离、导入作物之中，获得到了一些市场前景十分看好的作物品种。其中一部分基因是控制对除草剂敏感的靶标蛋白的合成，通过过量合成该种蛋白，使它的量足以在除草剂存在的情况下细胞仍能够执行其正常功能。另外还可以使细胞过量产生一些针对特定除草剂结构的多糖和蛋白等，使其快速地与除草剂结合从而使除草剂丧失活性（张宏军， 2003）。 除草剂转基因作物的贡献 杂草危害是农作物生产的主要障碍之一。据估计，在中国每年由于杂草为害而造成的农作物产 量损失为 10 20%(苏少泉， 2001)。随着中国经济的发展，农民迫切地需要提高生产效率，因此化学除草越来越受到广大农民的欢迎。然而，中国的化学除草也存在很多问题，首先是自己开发除草剂的能力差，生产的除草剂品种少，而且品种老化严重，对环境的污染大。二是种植制度复杂，加之除草剂施用技术研究不深入和杂草科学知识普及不够，常常由于施用除草剂不当造成大面积作物药害。 除草剂今后向着高效、低毒、低残留的方向发展，如草甘膦、草丁膦等，但是它们大多是灭生性除草剂，在使用的时候，如果措施不当，极有可能对作物造成药害，或因杀 草谱的限制，无法防除田间各种杂草。种植采用基因工程方法，导入除草剂抗性基因的作物，既可以有效地解决以上的问题，又是增加除草剂选择性和安全性的一条新的有效途径。 抗除草剂转基因作物在美国、加拿大等国已广泛种植，并产生了巨大的经济效益。这项技术在中国也有广阔的应用前景，能进一步加快化学除草的发展，降低农作物的生产成本。其具体表现在如下几个方面： 入产出比高 由于人们对环境的日益关心，新除草剂品种登记时所需要的材料越来越多，使得开发除草剂的成本越来越高。开发出一个除草剂品种需要从上万个新化合物中筛选， 耗费几千万甚至上亿美元，投资风险大。培育一种抗除草剂作物品种，扩大老除草剂的使用范围，同样起到新除草剂的作用，可是它的投资则比开发一种新除草剂小得多。 低对进口除草剂的依赖 随着经济的全球化，农产品的价格竞争愈来愈激烈。降低农产品的生产成本，在很大的程度上依赖于除草剂的使用，因为化学除草的成本远低于人工除草的费用。然而，由于种种原因，中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 6 目前中国开发新除草剂品种的能力还很有限，生产的化学除草剂品种少，不能满足生产的需要，有些作物上施用的除草剂品种仍依赖进口。随着中国市场的开放，这种依赖国外除草剂的局 面将会进一步加剧。扭转这种局面的一种有效手段是培育抗除草剂作物。选育抗除草剂作物品种可充分利用我国现有的除草剂品种，扩大使用范围，延长使用寿命，降低对国外除草剂品种的依赖。 决农业生产的草害问题 在中国，有些作物（如棉花、油菜、蔬菜）田杂草为害严重，而在这些作物上还没有比较合适的选择性防除阔叶杂草的除草剂，特别是苗后处理除草剂。培育抗除草剂的棉花、油菜、蔬菜品种，将可有效地防除这些作物田杂草。对于水稻来讲，不但田间施用除草剂的工作非常繁重，而且目前抗性杂草的发生比较严重，有些抗性杂草用常规除草剂 无法防除。种植抗除草剂水稻后，田间可以使用灭生性除草剂如草甘膦、草丁膦等，将抗性杂草杀死，使田间杂草管理变得容易（张宏军， 2003）。 高除草效果、减少药害和农药环境污染 目前，在中国使用的除草剂以土壤处理剂为主。土壤处理剂的除草效果受环境条件影响较大，使用技术要求高，加之中国杂草知识普及不够，常常因使用不当或除草剂本身的选择性差而造成除草效果不理想或发生药害。近几年，我国每年都有因除草剂使用不当而产生大面积药害的事件，给农民造成了极大的损失。培育抗茎叶处理除草剂的作物品种，将会增加农民施药的灵 活性，提高除草效果，防止药害产生。另外，在我国使用的有些除草剂对环境影响较大，如阿特拉津对地下水污染严重。培育抗除草剂作物，可用对环境友好、对人畜安全的除草剂来替代那些不安全除草剂，降低对环境的污染，减少人畜毒害。 进耕作制度和种植方式的改变 种植抗除草剂作物可促进耕作制度和种植方式的改变，有利于中国农业的持续发展和农业劳动生产力的提高。例如，旱稻具有省工、节水的优点。由于没有好的旱稻除草剂，在推广这项技术中遇到杂草难以防治的问题。在北方小麦 麦秸秆还田和免耕或少耕技术能提高土壤的 有机质，改善土壤的团粒结构，减少水土流失等优点，防止小麦秸秆焚烧对空气的污染。在该项技术的推广中也同样遇到杂草难防除的问题。培育抗除草剂的旱稻、玉米品种，可解决杂害的问题，可加快这些技术的推广。 1. 4 抗除草剂转基因作物的环境威胁 尽管转基因作物有诸多的优点，但是抗除草剂转基因植物同时也可能带来一系列生态风险，如抗性基因的漂移、杂草化、对生物多样性的影响等问题。所谓基因漂移 (指基因通过花粉授精杂交等途径在种群之间扩散的过程（樊龙江等， 2001）。 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 7 一些学者早就证实抗除 草剂转基因作物可以与其他同种栽培种植物发生杂交，从而使抗性基因漂移（ et 2001），使除草剂抗性通过基因流在同一个物种中从抗性植物转入到敏感植物中。 （ 1996）用 5种抗草丁膦转基因甜菜做父本与野生甜菜进行人工杂交，研究了抗性基因随花粉漂移的可能性。结果表明，抗性基因可以通过授粉而漂移。 1999）对抗草丁膦小麦与野生的圆柱山羊草（ 交种进行了研究，结果发现杂种可以在田间自发地与野生圆柱山 羊草回交。 （ 1998）研究了抗草丁膦转基因水稻和杂草红稻杂交的可能性，结果证明抗性基因完全可以从抗性水稻漂移到杂草红稻中去。杂交的 2000）也通过试验证实了转基因作物可以和野生种杂交，使得抗性基因发生漂移。 一些生态学家认为抗除草剂转基因作物变为杂草的可能性与本地杂草变为优势杂草的可能性相当。抗除草剂转基因作物释放到环境中后，由于它具有抗除草剂特性，在除草剂存在的条件下会变为优势作物。当收获时不可避免的有种子散落，它在下茬作物中就 有可能成为杂草，而且抗除草剂作物所具有的植株高度、叶面积、抗逆性等特征，可以使它变成一个更为“成功”的杂草。实践证明，在作物轮作种植的地方，如果下茬是抗同种除草剂的转基因作物，且该作物和上茬作物均对除草剂有相同的抗性，那么上茬转基因作物很有可能会在下茬作物中变为杂草（ et 1997）。 1. 5 抗除草剂转基因作物外源基因的逃逸途径 基因作物花粉的散布 由于目前大多数转基因植物的转化采用组成型启动子，使得外源目的基因在所有组织和器官中均有表达，因此，转基因植物花粉的散布成为外源基因 逃逸的主要渠道之一。这方面国内外已有不少报道 (张长清等 , 1997;et 1996; et 1995; et 1997)。实际上 ,花粉的散布在非转基因植物中也相当普遍 ,包括水稻、玉米、小麦、马铃薯、棉花、油菜和甜菜等主要粮食和经济作物。植物育种学家对如何保护作物不受外来花粉污染的研究已进行了半个多世纪 ,根据外来花粉与保护作物杂交的频率来确定传粉隔离距离。这种方法为转基因花粉散布距离的研究提供了宝贵的思路。 近 10 年来人们对不同转基因作物 的传粉距离进行了研究 ,发现不同作物的传粉距离是有差别的。如转基因油菜、马铃薯、芥菜、棉花和向日葵花粉的逃逸距离分别为 12、 20、 35、 100和1000m(et 1994; et 1998)。 2001)测试了抗除草剂转基因水稻的基因漂移情况，结果显示，在两种水稻相邻种植的情况下，杂交频率为稍低于 在非转基因水稻环绕转基因水稻的种植条件下，在盛行风下风向的杂交频率为 然而在上风向距离转基因水稻 5这与水稻的生物学传粉特性有关。水稻属于自花授粉的植物，水稻种子有 90%左右是自花授粉形成的，加之水稻的花粉寿命比较短，一般只有几分钟，水稻的单朵花的开花时间也较短，其开放时间从 6分钟到 1个小时不等（ 1986），因此异花授粉的几率比较小。另外水稻与其它水稻杂交成功与否与周围植物类型、密度、其他水稻的花期和气象条件等因素有关，转基因水稻的种植面积大小也影响到它的传粉距离 (国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 8 1997)。 基因作物作为野生亲缘种花粉的受体形成杂种 转基因作物除了花粉散布造 成外源基因的空间逃逸外 ,若作为花粉受体与野生亲缘种杂交 ,形成的杂交种子在土壤中存留，在下茬作物田间变为具有除草剂抗性的杂草。在条件适宜的情况下 ,转基因作物与其野生亲缘种的杂交种可以与野生亲本不断回交，从而导致具有抗性基因的植株的基因组成越来越接近野生的亲本，并且抗性的性状不断纯化。 1997， 1998， 2000）研究了抗草丁膦油菜与野萝卜（ .）和野欧白芥（ 作为父本 )杂交后 4个世代植株花粉的可育性和染色体数目。结果 发现，随着世代的增加，植株染色体数目逐渐减少，杂种的染色体数目逐渐接近野生小萝卜的染色体数。在这个过程中，每一代植株的可育性不断增加。由此表明 ,经过不断的回交 ,转基因作物中的外源基因可进入野生亲缘种的遗传背景 ,从而造成转基因的逃逸。 1. 6 评价抗除草剂转基因作物基因漂移的途径 目前抗除草剂转基因作物还没有在我国得到应用，它可能会带来的问题还没有机会完全显现。但是，随着抗除草剂转基因作物的应用、推广，从安全的角度、风险管理的角度，对转基因作物进行基因漂移评估和环境安全性评价是完全必要的。 基因漂流是转基因植物可能 引起的生态问题中主要的风险，所以一直是转基因植物生态风险评价和管理的关键问题和研究热点。另外由于各种抗除草剂转基因作物特性不同，目前还不能将其综合起来研究，无法对所有的抗除草剂转基因作物定一个统一的评价其生态风险大小的标准或得出一个普遍性的结论。目前大多数学者都赞同“一事一论”的研究方法（ 即针对某一种转基因作物进行研究，评价其生态风险的大小，但不推广到其他种类的转基因作物上。抗除草剂转基因作物基因漂移的评价主要是从基因漂移以及对环境的影响两方面来研究其安全性的。 对转 基因植物进行基因漂移的评价涉及到很多的方面，包括从微观到宏观。根据 （ 1997） ,可从以下几个方面着手 (钱迎倩等， 1998)： 1 细胞及分子生物学水平的实验 鉴定外源存在的方法是多种多样的 ,包括形态学特征分析、细胞学方法 (如减数分裂和染色体配对分析 )、蛋白质及同工酶电泳分析、 (如 以及统计分析方法 (如 等 (1997)。这其中以 些研究方法并不是孤立的 ,而是相互渗透、相 互结合的。 1990)将形态学、同工酶和叶绿体 研究转基因玉米与其野生亲缘种间的花粉逃逸。 (1993)则结合利用染色体计数的方法来分析转基因甘蓝型油菜与其亲缘种间的杂交频率。 1999)利用 2个体水平的试验 个体水平的试验一般是在实验室或温室中进行。个体水平风险分析可测量花粉供体的活性、中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 9 花粉传播、异花或自花授粉、基因流、杂交以及植物竞争等项目。可把转基因植物在 竞争能力 ,胁迫耐受情况以及繁殖产量等方面与正常的非转基因植物来作比较。在研究转基因花粉传播距离时 ,各国学者和科学家均采用以转基因作物为中心，在不同方向、不同距离上测定转基因作物的花粉与非转基因作物的杂交频率，从而确定该转基因作物的传粉距离。当然 ,转基因花粉散布的测定方法是多种多样的 ,包括亲本分析、花粉计数、花粉收集和花粉活力测定等 (997)。目前主要运用的是亲本分析法。具体操作方法一般是先在中心设置一个转基因作物栽种区域 ,然后在其四周种植非转基因作物或其亲缘种 ,在田间进行自然杂交。作物成 熟后在不同方向、不同距离上随机采集一定数量的植株或种子 (果实 ),分析成熟种子或果实中存在转基因的个体比例 ,其结果作为该转基因作物传粉的频率。 3种群水平的试验 进行一些发育试验和种群大小波动试验 (包括建模 )可以为影响分析提供有价值的参数。该水平的测试项目有种群动态、补充、交配系统、遗传多样性、遗传稳定性、遗传漂变和渐渗等。 4生态系统水平试验 除非事先已采取了严格的预防措施 ,并特别小心 ,从环境保护角度出发并不希望在某个生态系统中做实验 ,但是它却可以为评价转基因植物基因漂移提供最直接和完全的信息。在自然 条件下，由于气温、风向、降雨、病虫害等环境因素的影响，两次重复实验之间的差别可能很大。因此要尽可能在一个能有较高程度的控制条件的生态系统里来做试验 ,使环境等影响因素的变动幅度尽可能的小。近代发展的一种微型或中等水平宇宙 (制系统 ,已被用于作为陆生生态系统中植物生命活动观察和测试的场所 (997; et 1994)。受控环境设施 (被用作研究陆生生态系统的环境变化 ,并用来模拟