转基因甘蓝型油菜的环境释放导致外源基因扩散到其野生近缘种形成超级杂草已引起人们广泛关注。加拿大已经在野生白菜种群中发现了抗除草剂外源基因。因此,转基因油菜的生态安全研究重点应在降低转基因向其近缘种扩散的生态风险上,而降低外源基因向A或AB基因组物种扩散的几率是解决转基因甘蓝型油菜生态风险的关键因素之一。根据芸薹属物种间相互杂交的细胞遗传学研究成果,甘蓝型油菜与白菜和芥菜类植物间有同源的A基因组,但无同源的C基因组染色体。因此,甘白或甘芥杂种在与B.rapa或Bjuncea回交或自交时,在染色体重组过程中C染色体由于没有与其同源的染色体配对而很容易丢失,即当外源基因位于甘蓝型油菜C染色体上时基因扩散的生态风险可能小。 本研究通过将bar基因转入芥蓝(CC)基因组中,以转基因芥蓝(CC,2n=18)与非转基因白菜(AA,2n=20)正反交,以人工合成不同胞质甘蓝型油菜(AACC,2n=38)的方式,获得C基因组转bar基因甘蓝型油菜。并对获得的C基因组转bar基因甘蓝型油菜进行了分子生物学、细胞遗传学、转基因遗传、花粉育性及农艺性状等研究。主要研究结果如下: 1.通过对影响芥蓝遗传转化的各个条件,如再生体系、外植体种类、农杆菌菌液浓度及共培养时间等参数的优化研究,建立了高效的农杆菌介导的芥蓝遗传转化体系,以子叶为外植体的最高转化频率达到了8.48%,以下胚轴为外植体的最高转化频率为7.17%。 2.通过白菜和转bar基因芥蓝的正反交,利用子房培养和胚培养的方法人工合成了分别具有白菜和甘蓝细胞质的C基因组转bar基因甘蓝型油菜,建立了不同胞质人工合成甘蓝型油菜的胚培养体系。以白菜为母本的正交共获得75个人工合成油菜株系,杂种苗诱导率(HPR)为2.32%;反交获4个株系,杂种苗诱导率(HPR)为1.16%。 3.PCR、PCR-Southern blot和PPT抗性检测结果表明,有31个株系是转基因阳性株系;对转基因芥蓝及人工合成油菜进行基因组Southern blot的比较结果表明,C基因组上的外源基因在人工合成油菜中未发生改变,即位于人工合成的甘蓝型油菜C基因组上。 4.对人工合成的甘蓝型油菜减数分裂行为观察结果表明,A、C2个染色体组在甘蓝型油菜细胞内保持独立,在减数分裂前期Ⅰ表现分裂速度存在差异,在后期Ⅰ,末期Ⅰ以及第二次减数分裂过程中很少出现染色体的异常配对现象。而人工合成油菜最初几代的染色体结构变化可能更多的来源于基因组内部的易位和重组。 5.C基因组转bar基因甘蓝型油菜中的外源基因向白菜和芥菜扩散规律研究初步结果表明,甘白杂种(34%以下)和甘芥杂种(28%以下)的育性都低,但甘白杂种的生存适合度高于甘芥杂种。甘白杂种与白菜回交一代的抗性转基因植株比例为33.03%,与Metz等的研究结果类似,初步表明外源基因在C基因组上能够降低转基因甘蓝型油菜的基因漂移风险。后续研究工作还在进行之中。