[发明专利]一种转基因水稻杂草化基因漂移风险的评估方法及应用

说明书

本发明公开了一种转基因水稻杂草化基因漂移风险的评估方法及应用，该方法包括以下步骤：通过隔行种植或包围种植的方式混种，分别收获转基因水稻与杂草稻的后代种子，正向漂移检测和筛选幼苗抗性，存活植株再检测抗性基因；反向漂移检测子实中红皮Rc基因。根据抗性基因和Rc基因的检出率，合并计算转基因水稻基因漂移率，评价基因漂移风险。该方法克服了以往仅考虑正向漂移风险忽视反向漂移风险而低估实际漂移风险的弊端，从而可以更准确评估转基因水稻通过花粉介导的基因漂移风险大小，为转基因水稻商业化过程中的环境安全评价和管理提供技术支撑。

技术领域

本发明属于生物安全评估领域，具体涉及一种转基因水稻杂草化基因漂移风险的评估方法及应用。

背景技术

转基因作物已经被广泛种植，给社会带来巨大获益，与此同时，也潜在着一定的生态风险。已有大量研究表明转基因作物通过花粉介导向常规品种和野生近缘种的基因漂移风险的存在。虽然世界转基因水稻商业化种植尚处于起步阶段，而我国还没有商业化种植，转基因水稻的抗性基因可通过花粉漂移至常规水稻中，污染常规稻种子。并且转基因水稻的抗性基因还可通过花粉漂移介导的基因漂移(Gene flow)逃逸到野生近缘杂草中，使之抗性基因在杂草种群中延续、蔓延，谓之杂草化。其中，转水稻野生近缘种杂草稻是最值得关注的水稻近缘杂草。

由于杂草稻和栽培水稻同属于稻属稻种，且与栽培水稻在形态结构和生理生化代谢等方面极其相似，因此杂草稻是最难防除的农田杂草之一，在世界各地大多数水稻种植区均有发生，严重影响水稻产量。如果转基因水稻的抗性基因漂移到杂草稻种群，提高了杂草稻的种群适合度，特别是抗除草剂基因的漂移，转基因抗除草剂水稻使用目标除草剂将完全失效。已经有大量研究工作证实转基因水稻和杂草稻能发生初始杂交，后代中可以稳定获得转基因水稻的目标基因。

目前已有大量关于转基因水稻花粉向杂草稻漂移介导的正向基因漂移的研究报道，为此，也建立了相应的基因漂移风险评价的方法。但是，很长时间以来由于人们普遍关注正向基因漂移，忽略了近缘杂草的基因也通过花粉漂移到转基因作物导致的转基因作物后代的杂草化，导致基因逃逸，也可能会给农业生产带来潜在生态风险。这也就是说转基因作物与野生近缘杂草种间的基因漂移是双向的。因此，迄今，基于转基因作物花粉向野生近缘杂草种漂移介导的基因漂移检测评估技术体系，几乎过半的风险被低估了。转基因水稻与杂草稻间的基因漂移也是双向的，例如张晶旭等(2015)发现杂草稻向抗除草剂转基因水稻的反向花粉漂移会导致转基因水稻快速演化为抗性杂草稻，这样就导致抗性基因的逃逸。所以，建立双向基因漂移风险的安全检测和评估十分必要。

转基因水稻向非转基因水稻、杂草稻及野生稻的基因漂移的抗性检测方法主要有生物学检测和分子检测。收获的种子种植后根据筛选标记的生化特性对水稻幼苗进行检测是否含有抗性基因，如对抗除草剂性状，可以采用叶面喷洒除草剂的方法进行检测，即将检测的种子直接种植于田间，生长到一定时期用适合浓度的除草剂喷雾处理，根据植株是否死亡，判断该植株是否含有抗性基因。除此之外还可以将种子用一定浓度的除草剂溶液浸泡来进行检测，如将检测的种子用浓度为40mg/L的草铵膦溶液浸泡，放在温室内培养10d后测量胚芽鞘的长度。若胚芽鞘长度大于2cm，则认为该幼苗携带有抗性基因。分子生物学的方法需要对收获的非转基因材料幼苗中的DNA或蛋白质进行检测。