《复合性状转cry1C*/bar基因水稻T1c-19与杂草稻杂交F1的适合度》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: zhangyi8606
  • 发布时间:2019-12-12
  • 转基因水稻的种植在带来经济和社会效益的同时也存在一定的生态风险,其中重要的风险之一就是抗性基因通过花粉漂移到杂草稻中,导致抗性杂草稻的产生。由于复合性状转基因作物的基因漂移比单一性状的基因漂移可能引起的生态风险更为复杂,因此更应该全面评价。

    近期,南京农业大学宋小玲研究团队以复合性状转基因水稻T1c-19、受体水稻MH63和3种杂草稻(广东茂名WRMM、江苏泰州WRTZ和湖南益阳WRYY)的杂交F1为材料(F1+和F1-分别表示以转基因水稻和受体水稻为亲本的F1),通过分析评估自然虫压与无虫压下,单种时F1+与杂草稻及F1-的适合度;F1+与杂草稻混种时的适合度;单种时,F1+喷施与未喷施草铵膦下的适合度,评价T1c-19释放可能带来的生态风险。相关研究以题为“Fitness of F1 hybrids between stacked transgenic rice T1c-19 with cry1C*/bar genes and weedy rice”(doi:10.1016/S2095-3119(19)62662-6)发表在Journal of Integrative Agriculture(JIA)杂志。

    结果表明,与各自的F1-和杂草稻相比,在自然虫压单种下,F1+表现出了显着的适合度优势或与各自的F1-和杂草稻的适合度相似;在无虫压单种下,F1+没有表现出明显的适合度优势。在混种自然虫压或无虫压下,与各自杂草稻相比,F1+表现出了明显的适合度优势或与其杂草稻相似。在单种喷施或未喷施草铵膦下,F1+的适合度与相应杂草稻相比均未表现出显着差异。与杂草稻的落粒性相比,除F1YY-的落粒性与WRYY相似外,其余F1的落粒性均显着低于各自杂草稻。

    综上所述,由于在自然虫压下,T1c-19与杂草稻的杂交F1+表现出了更高的适合度优势,所以在T1c-19环境释放过程中,应防范T1c-19向杂草稻的基因漂移。

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    • 编译者:zhangyi8606
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    • 7月5日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所国家基因研究中心韩斌研究组与上海师范大学黄学辉研究组、中国水稻所和福建农科院合作在《自然-通讯》(Nature Communications)杂志上发表了题为Dissecting a heterotic gene through GradedPool-Seq mapping informs a rice-improvement strategy 的研究论文。该研究开发了一种新的数量性状(QTL)定位方法,并快速克隆到水稻产量性状杂种优势基因GW3p6(OsMADS1),为杂种优势育种和品种改良提供了新的策略。 杂种优势育种极大地提高了粮食产量,为解决粮食危机做出了巨大贡献。该研究组之前的工作已经揭示了水稻产量相关的杂种优势遗传机制:杂种优势的遗传机制不是由于双亲基因“杂”产生的超显性互作效应,而是主要基于双亲优良基因以显性和不完全显性的聚合效应。然而,与水稻产量杂种优势相关的优良基因所知甚少,之前尚没有水稻杂种优势基因(Heterotic gene)或QTL被克隆,其中一部分原因就是克隆杂种优势基因非常耗时耗力。 韩斌研究组以此为出发点,开发了一套新的数量性状基因定位方法—GradedPool-Seq(GPS)。该方法基于F2样品材料混合池测序的策略,直接从表型差异大的双亲F2后代中精确定位基因。该方法不仅提高了定位基因的分辨率,而且大幅度降低了成本。通过该方法,成功在多套杂交稻群体中定位到已知与未知的杂种优势相关基因,并且在“广两优676”杂交稻F2群体中定位到与千粒重相关的杂种优势基因GW3p6。进一步图位克隆发现来自于雄性不育系(母本)中的GW3p6是OsMADS1的等位基因,并且GW3p6剪切方式的改变造成粒重与产量的增加。通过构建近等基因系发现,GW3p6显著提高水稻产量、增加粒重和粒长,但是不影响其他农艺性状。同时将GW3p6与另一个分蘖相关杂种优势基因PN3q23聚合,进一步提高了水稻产量。这些结果证明在自交系中聚合优良的纯合型杂种优势基因,可以不通过培育杂交稻的方式,同样实现杂种优势类似的产量增加。另外GPS方法与该研究也为杂种优势育种以及品种改良提供了新的高效设计育种思路。 分子植物卓越中心博士生王长盛和唐诗灿为该论文的共同第一作者,韩斌与黄学辉为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和中国科学院先导B项目的资助。
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