一種利用蜜源植物防止轉(zhuǎn)基因棉花基因漂移的方法
【專利摘要】本方法涉及一種簡單、易行、可操作性強(qiáng)的測試轉(zhuǎn)基因棉花花粉基因漂移距離的一種有效方法。采用生產(chǎn)上用的棉花不育系種植于轉(zhuǎn)基因棉花四周的不同位置，作為轉(zhuǎn)基因棉花的花粉漂移區(qū)。如果不育系棉花正常座鈴結(jié)籽，就可基本確認(rèn)是異交，然后再進(jìn)一步分析其中的轉(zhuǎn)基因棉花的比率。該方法很容易評價棉花的傳粉比率，傳粉來源，避免了大量田間監(jiān)測次數(shù)和減少了實驗室棉葉DNA提取和外源基因檢測的工作量。其主要特點是快捷、準(zhǔn)確，可操作性強(qiáng)。
【專利說明】一種利用蜜源植物防止轉(zhuǎn)基因棉花基因漂移的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種防止轉(zhuǎn)基因棉花通過花粉生物傳播的方式進(jìn)行基因漂移的一種生物隔離的有效方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展，轉(zhuǎn)基因作物取得具大的成就。統(tǒng)計材料顯示，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物自1996年開始規(guī)模種植以來，一直保持著較快的增長勢頭。到2009年，全球25個國家轉(zhuǎn)基因作物的種植面積已超過1.34億公頃。目前，全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積最大的國家是美國，其次是巴西和阿根廷。世界大豆產(chǎn)量的77%來自轉(zhuǎn)基因作物，世界棉花產(chǎn)量的48%是轉(zhuǎn)基因的，轉(zhuǎn)基因玉米和油菜的比例分別超過25%和20%。轉(zhuǎn)基因植物因其具有巨大的市場潛力而日益受到人們關(guān)注。隨著轉(zhuǎn)基因植物研究和應(yīng)用的快速發(fā)展，轉(zhuǎn)基因植物的生物安全性問題也越來越引起人們的重視，引發(fā)了世界各國對轉(zhuǎn)基因植物的生態(tài)影響、轉(zhuǎn)基因食品安全性等方面問題的激烈爭論，甚至進(jìn)一步引發(fā)了歐盟和美國的農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易戰(zhàn)。
[0003]轉(zhuǎn)基因植物對生態(tài)環(huán)境造成的可能危害:一是打破生態(tài)平衡，發(fā)生重組的基因有可能導(dǎo)致出乎意料的結(jié)果，產(chǎn)生有害的新的生物類型。二是基因污染，轉(zhuǎn)基因植物攜帶的基因通過花粉傳播給其野生種或其他近緣物種，可能造成某種雜草泛濫或產(chǎn)生I種新的毒草，即所謂雜草化，如抗蟲轉(zhuǎn)基因植物通過花粉傳播外源基因到其近緣物種，使該植物具有抗蟲特性，就可能對依賴它生存的某些昆蟲產(chǎn)生毒害作用。三是減少生物遺傳多樣性，轉(zhuǎn)基因植物的外源基因大多數(shù)來自植物甚至是轉(zhuǎn)化受體植物的近緣物種，人為打破了植物通過漫長的生物進(jìn)化過程形成的植物生殖隔離造成的基因交流障礙，而這種生殖隔離是生物界維持其生物多樣性的基礎(chǔ)。大量轉(zhuǎn)基因植物的產(chǎn)生，使物種間的基因交流頻率大大增加，從而減少生物遺傳多樣性。
[0004]轉(zhuǎn)基因作物與其近緣野生種間的基因漂移是目前生物學(xué)界最為關(guān)注的基因漂移事件，這就是所謂的“基因污染”。國際上普遍認(rèn)同的降低轉(zhuǎn)基因植物外源基因漂移率及相關(guān)生態(tài)風(fēng)險的措施是在轉(zhuǎn)基因植物和潛在的基因接受植物間設(shè)立隔離帶或者采取花期錯開等方法。根據(jù)大量的研究數(shù)據(jù)，不少國家轉(zhuǎn)基因作物安全管理部門對轉(zhuǎn)基因和相應(yīng)非轉(zhuǎn)基因作物間的隔離距離及隔離措施提出了相應(yīng)要求或建議。如我國在1996年首次出臺的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例中，曾提出了不同轉(zhuǎn)基因作物的參考隔離距離，如水稻100m，玉米(Zea mays) 300m,大豆 100m,棉花(Gossypium hirssittum) 150m,油菜 1000m (中國農(nóng)業(yè)部，1996)。
[0005]對于轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的研究表明，無論是從國外引進(jìn)的和我國自己培育的轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉和轉(zhuǎn)tfdA基因抗除草劑棉花，研究了外源Bt基因和tfdA基因向周圍環(huán)境遺傳漂流的頻率和距離。結(jié)果表明:無論是我國自行培育的轉(zhuǎn)基因棉花，還是從國外引進(jìn)的轉(zhuǎn)基因棉花；無論是轉(zhuǎn)Bt基因棉花，還是轉(zhuǎn)tfdA基因棉花，導(dǎo)入到棉株體內(nèi)的外源基因均可向周圍環(huán)境漂流，其最聞漂流頻率為10.48最遠(yuǎn)漂流距尚可達(dá)50m。防止外源基因向周圍環(huán)境擴(kuò)散的最有效方法是設(shè)置一定的隔離帶，隔離帶的距離以50m~IOOm為好。(張寶紅，郭騰龍.轉(zhuǎn)基因棉花基因花粉散布頻率及距離的研究[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報，2000，6 (I):39-42.)。我們的研究也表明，在新疆北疆生態(tài)隔離的距離是30m~50m。
[0006]當(dāng)前，防止基因漂移的主要方法是生物隔離和物理隔離。生物隔離可選擇采用如去掉轉(zhuǎn)基因作物的花、移去與作物有親和性的種類、調(diào)整播種時間使轉(zhuǎn)基因作物及其親和性物種的開花時間相互錯開及在周圍種植同種的非轉(zhuǎn)基因作物以作為緩沖區(qū)等物理方法。物理隔離的一種主要方式為距離隔離，它是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為保證種子純度而經(jīng)常使用的防止作物串粉的手段之一。轉(zhuǎn)基因作物釋放時采用距離隔離可在某種程度上阻斷轉(zhuǎn)基因花粉的漂移。關(guān)于轉(zhuǎn)基因作物的傳粉距離，已經(jīng)積累了一些研究成果，在轉(zhuǎn)基因棉花和轉(zhuǎn)基因馬鈴薯中均有相關(guān)報道。但上述方法只適合于轉(zhuǎn)基因作物的小規(guī)模田間釋放試驗，而對于大面積商品化生產(chǎn)采用高桿作物設(shè)立隔離帶等物理隔離來防止轉(zhuǎn)基因通過花粉的擴(kuò)散是不切實際的，必須考慮其它對策。
[0007]棉花是常異交作物，造成棉花異交的主要原因是昆蟲傳粉，風(fēng)傳的幾率很小，其中主要以蜜蜂為主，蜜蜂飛行的半徑通常在2km~3km。所以利用高桿作物作為隔離帶本身就是值得商榷的問題。內(nèi)羅畢發(fā)展研究所的科學(xué)家報告說，蜜蜂可能成為轉(zhuǎn)基因作物向幾千米之外的野生親緣種逃逸的媒介。(Remy S.Pasquet, Alexis Peltier, MatthewB.Hufford, Emeline Oudin |, Jonathan Saulnier |, Lenaic Paul| |, Jette T.Knudsen,Hans R.Herren § and Paul Gepts.Long-distance pollen flowassessment throughevaluation of pollinator foraging range suggests transgene escapedistances.PNAS,20081.105(36):13456-13461.)
[0008]蜜蜂對蜜源植物是有選擇性的。倫敦大學(xué)的科學(xué)家經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，蜜蜂有著自己最鐘情的花色。蜜蜂對 某些植物有特別偏好，例如對玄參科(&nbspScrophulariaceae)、唇形科(&nbspLabiatae)及豆科(&nbspLeguminosae)等的藍(lán)色及黃色花特別喜好,對菊科(&nbspCompositae)黃色的花也有喜好,而這種本能在它們尋找花蜜的過程中起著至關(guān)重要的作用。已前的研究也證明這一點。蜜蜂在有正常蜜源的情況下，傾向于采集有愉悅氣味的正常蜜源，而在正常蜜源缺乏的情況下，為了采集到食物，不得已去采集有毒蜜源(AD LER, L.S.The ecological significance of toxic nectar [J].0ikos, 2000,91:409-420.;郭艷紅,譚墾.東方蜜蜂對昆明山海棠有毒蜜的識別行為研究[J].蜜蜂雜志，2008，⑵:7-8)。
[0009]我們在田間發(fā)現(xiàn)，如果有田旋花、野西瓜苗，蜜蜂主要采集田旋花、野西瓜苗的花粉。在蜂農(nóng)的生產(chǎn)實踐中也觀察到:水稻與玉米同時開花時，絕大多數(shù)蜜蜂會去采集玉米花粉；玉米與西瓜同時開花時，絕大多數(shù)蜜蜂會去采集西瓜花粉。蜜蜂對花粉的選擇性，從總體上看是:蟲媒花粉對它們的引誘力大于風(fēng)媒花粉，蜜蜂對花粉粒大的蟲媒花粉也不太喜歡，如:棉花、南瓜。特別是棉花，花蕊內(nèi)花粉量大，但蜜蜂很少能采回巢。其次棉花自身含有較多的棉酚，這對于蜜蜂的口味有一定的影響，如果有更好的蜜源植物它會更傾向于后者。為了驗證這個結(jié)果，2012年，我們選擇與棉花花期相近的薄荷等作為蜜源植物，與棉花一起種植，結(jié)果與我們預(yù)期的一致。蜜蜂主要采集薄荷等植物的花粉，基本上不采集棉花花粉。

【發(fā)明內(nèi)容】
:[0010]本發(fā)明涉及一種防止轉(zhuǎn)基因棉花通過花粉傳播的方式進(jìn)行基因漂移的一種生物隔離的有效方法。我們能夠利用蜜蜂選擇性采蜜的特性，采用蜜蜂喜歡的多年生的蜜源植物如薄荷、薰衣草、羅布麻、大亞白麻，補(bǔ)血草等作為轉(zhuǎn)基因棉花花粉漂移的生物隔離帶，種植于轉(zhuǎn)基因棉花四周，來代替高桿作物玉米等能夠優(yōu)先吸引蜜蜂主要采集蜜源植物花蜜，而不采集棉花的花粉，從而有效的減少棉花花粉的異交率，防止轉(zhuǎn)基因棉花對非轉(zhuǎn)基因棉花的基因污染。其優(yōu)點是開花時間和花期與棉花基本同步、花期長、花香蜜濃、對授粉昆蟲有更強(qiáng)的吸引力，對于轉(zhuǎn)基因棉花的花粉漂移有更好的生物隔離效果，能夠減少轉(zhuǎn)基因棉花種植時布局困難，更有利于轉(zhuǎn)基因的棉花的種植和推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0011]圖1是試驗種植示意圖【具體實施方式】:
[0012] 試驗所涉及的蜜源植物材料可購買商品化的根莖苗如薄荷(椒樣薄荷、歐薄荷、留蘭香、山薄荷)、熏衣草(H-701、薰NKS-L1)或采集野生羅布麻、大葉白麻、補(bǔ)血草等種子，育苗后移植栽培。操作方法按生產(chǎn)上常規(guī)的處理方式進(jìn)行。不同地區(qū)可選擇不同的的蜜源植物。
[0013]實施例:
[0014]春季棉花播種時，在轉(zhuǎn)基因棉花種植區(qū)四周，留出機(jī)耕作業(yè)的位置，按667m2施有機(jī)肥500kg~800kg，按60cm畦寬深翻平整地作畦。在大條田，可按150m~200m進(jìn)行分割。
[0015]按棉花膜下滴灌模式鋪設(shè)地膜和毛管，在平整的畦面上按株距15cm~20cm，行距30cm,深度7cm~10cm種植選擇的蜜源植物根莖或幼苗。按667m2滴水20_30m2。然后,按棉花正常的管理模式進(jìn)行水肥管理。全生育期滴水10次~12次，每次30m2，隨水給肥。不同生態(tài)區(qū)，可按生產(chǎn)常規(guī)的種植方式進(jìn)行種植和管理。
[0016]在蜜源植物生長旺盛期，通過打頂，平頭修剪方法促時側(cè)枝萌發(fā)，調(diào)整開花時間以期與棉花開花同步。入冬前，等枝條養(yǎng)分回流后，留IOcm~15cm平茬，促進(jìn)根系發(fā)育，保證蜜源植物明春的正常萌動生長。
【權(quán)利要求】
1.選擇與棉花花期較一致的多年生的蜜源植物，作為轉(zhuǎn)基因棉花花粉漂移的生物隔離帶種植于轉(zhuǎn)基因棉花種植區(qū)的周圍。
2.根據(jù)權(quán)利1的要求，蜜源植物主要是多年生的薄荷、薰衣草、羅布麻、大葉白麻，補(bǔ)血草等，其主要特征是花期與棉花的花期相近，蜜源植物蜜粉豐富對授粉昆蟲比棉花有更強(qiáng)的吸引力。
【文檔編號】A01H1/02GK103891593SQ201210567510
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月25日
【發(fā)明者】王愛英, 祝建波, 宋麗娟, 馮玉杰, 沈海濤, 劉紅玲 申請人:石河子大學(xué)