一种利用蜜源植物防止转基因棉花基因漂移的方法

一种利用蜜源植物防止转基因棉花基因漂移的方法
【专利摘要】本方法涉及一种简单、易行、可操作性强的测试转基因棉花花粉基因漂移距离的一种有效方法。采用生产上用的棉花不育系种植于转基因棉花四周的不同位置，作为转基因棉花的花粉漂移区。如果不育系棉花正常座铃结籽，就可基本确认是异交，然后再进一步分析其中的转基因棉花的比率。该方法很容易评价棉花的传粉比率，传粉来源，避免了大量田间监测次数和减少了实验室棉叶DNA提取和外源基因检测的工作量。其主要特点是快捷、准确，可操作性强。
【专利说明】一种利用蜜源植物防止转基因棉花基因漂移的方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种防止转基因棉花通过花粉生物传播的方式进行基因漂移的一种生物隔离的有效方法。
【背景技术】:
[0002]随着生物技术的快速发展，转基因作物取得具大的成就。统计材料显示，转基因农作物自1996年开始规模种植以来，一直保持着较快的增长势头。到2009年，全球25个国家转基因作物的种植面积已超过1.34亿公顷。目前，全球转基因作物种植面积最大的国家是美国，其次是巴西和阿根廷。世界大豆产量的77%来自转基因作物，世界棉花产量的48%是转基因的，转基因玉米和油菜的比例分别超过25%和20%。转基因植物因其具有巨大的市场潜力而日益受到人们关注。随着转基因植物研究和应用的快速发展，转基因植物的生物安全性问题也越来越引起人们的重视，引发了世界各国对转基因植物的生态影响、转基因食品安全性等方面问题的激烈争论，甚至进一步引发了欧盟和美国的农产品进出口贸易战。
[0003]转基因植物对生态环境造成的可能危害:一是打破生态平衡，发生重组的基因有可能导致出乎意料的结果，产生有害的新的生物类型。二是基因污染，转基因植物携带的基因通过花粉传播给其野生种或其他近缘物种，可能造成某种杂草泛滥或产生I种新的毒草，即所谓杂草化，如抗虫转基因植物通过花粉传播外源基因到其近缘物种，使该植物具有抗虫特性，就可能对依赖它生存的某些昆虫产生毒害作用。三是减少生物遗传多样性，转基因植物的外源基因大多数来自植物甚至是转化受体植物的近缘物种，人为打破了植物通过漫长的生物进化过程形成的植物生殖隔离造成的基因交流障碍，而这种生殖隔离是生物界维持其生物多样性的基础。大量转基因植物的产生，使物种间的基因交流频率大大增加，从而减少生物遗传多样性。
[0004]转基因作物与其近缘野生种间的基因漂移是目前生物学界最为关注的基因漂移事件，这就是所谓的“基因污染”。国际上普遍认同的降低转基因植物外源基因漂移率及相关生态风险的措施是在转基因植物和潜在的基因接受植物间设立隔离带或者采取花期错开等方法。根据大量的研究数据，不少国家转基因作物安全管理部门对转基因和相应非转基因作物间的隔离距离及隔离措施提出了相应要求或建议。如我国在1996年首次出台的农业转基因生物安全管理条例中，曾提出了不同转基因作物的参考隔离距离，如水稻100m，玉米(Zea mays) 300m,大豆 100m,棉花(Gossypium hirssittum) 150m,油菜 1000m (中国农业部，1996)。
[0005]对于转基因抗虫棉的研究表明，无论是从国外引进的和我国自己培育的转Bt基因抗虫棉和转tfdA基因抗除草剂棉花，研究了外源Bt基因和tfdA基因向周围环境遗传漂流的频率和距离。结果表明:无论是我国自行培育的转基因棉花，还是从国外引进的转基因棉花；无论是转Bt基因棉花，还是转tfdA基因棉花，导入到棉株体内的外源基因均可向周围环境漂流，其最闻漂流频率为10.48最远漂流距尚可达50m。防止外源基因向周围环境扩散的最有效方法是设置一定的隔离带，隔离带的距离以50m~IOOm为好。(张宝红，郭腾龙.转基因棉花基因花粉散布频率及距离的研究[J].应用与环境生物学报，2000，6 (I):39-42.)。我们的研究也表明，在新疆北疆生态隔离的距离是30m~50m。
[0006]当前，防止基因漂移的主要方法是生物隔离和物理隔离。生物隔离可选择采用如去掉转基因作物的花、移去与作物有亲和性的种类、调整播种时间使转基因作物及其亲和性物种的开花时间相互错开及在周围种植同种的非转基因作物以作为缓冲区等物理方法。物理隔离的一种主要方式为距离隔离，它是农业生产中为保证种子纯度而经常使用的防止作物串粉的手段之一。转基因作物释放时采用距离隔离可在某种程度上阻断转基因花粉的漂移。关于转基因作物的传粉距离，已经积累了一些研究成果，在转基因棉花和转基因马铃薯中均有相关报道。但上述方法只适合于转基因作物的小规模田间释放试验，而对于大面积商品化生产采用高杆作物设立隔离带等物理隔离来防止转基因通过花粉的扩散是不切实际的，必须考虑其它对策。
[0007]棉花是常异交作物，造成棉花异交的主要原因是昆虫传粉，风传的几率很小，其中主要以蜜蜂为主，蜜蜂飞行的半径通常在2km~3km。所以利用高杆作物作为隔离带本身就是值得商榷的问题。内罗毕发展研究所的科学家报告说，蜜蜂可能成为转基因作物向几千米之外的野生亲缘种逃逸的媒介。(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]蜜蜂对蜜源植物是有选择性的。伦敦大学的科学家经过研究发现，蜜蜂有着自己最钟情的花色。蜜蜂对 某些植物有特别偏好，例如对玄参科(&nbspScrophulariaceae)、唇形科(&nbspLabiatae)及豆科(&nbspLeguminosae)等的蓝色及黄色花特别喜好,对菊科(&nbspCompositae)黄色的花也有喜好,而这种本能在它们寻找花蜜的过程中起着至关重要的作用。已前的研究也证明这一点。蜜蜂在有正常蜜源的情况下，倾向于采集有愉悦气味的正常蜜源，而在正常蜜源缺乏的情况下，为了采集到食物，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.;郭艳红,谭垦.东方蜜蜂对昆明山海棠有毒蜜的识别行为研究[J].蜜蜂杂志，2008，⑵:7-8)。
[0009]我们在田间发现，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。在蜂农的生产实践中也观察到:水稻与玉米同时开花时，绝大多数蜜蜂会去采集玉米花粉；玉米与西瓜同时开花时，绝大多数蜜蜂会去采集西瓜花粉。蜜蜂对花粉的选择性，从总体上看是:虫媒花粉对它们的引诱力大于风媒花粉，蜜蜂对花粉粒大的虫媒花粉也不太喜欢，如:棉花、南瓜。特别是棉花，花蕊内花粉量大，但蜜蜂很少能采回巢。其次棉花自身含有较多的棉酚，这对于蜜蜂的口味有一定的影响，如果有更好的蜜源植物它会更倾向于后者。为了验证这个结果，2012年，我们选择与棉花花期相近的薄荷等作为蜜源植物，与棉花一起种植，结果与我们预期的一致。蜜蜂主要采集薄荷等植物的花粉，基本上不采集棉花花粉。

【发明内容】
:[0010]本发明涉及一种防止转基因棉花通过花粉传播的方式进行基因漂移的一种生物隔离的有效方法。我们能够利用蜜蜂选择性采蜜的特性，采用蜜蜂喜欢的多年生的蜜源植物如薄荷、薰衣草、罗布麻、大亚白麻，补血草等作为转基因棉花花粉漂移的生物隔离带，种植于转基因棉花四周，来代替高杆作物玉米等能够优先吸引蜜蜂主要采集蜜源植物花蜜，而不采集棉花的花粉，从而有效的减少棉花花粉的异交率，防止转基因棉花对非转基因棉花的基因污染。其优点是开花时间和花期与棉花基本同步、花期长、花香蜜浓、对授粉昆虫有更强的吸引力，对于转基因棉花的花粉漂移有更好的生物隔离效果，能够减少转基因棉花种植时布局困难，更有利于转基因的棉花的种植和推广。
【专利附图】

【附图说明】:
[0011]图1是试验种植示意图【具体实施方式】:
[0012] 试验所涉及的蜜源植物材料可购买商品化的根茎苗如薄荷(椒样薄荷、欧薄荷、留兰香、山薄荷)、熏衣草(H-701、薰NKS-L1)或采集野生罗布麻、大叶白麻、补血草等种子，育苗后移植栽培。操作方法按生产上常规的处理方式进行。不同地区可选择不同的的蜜源植物。
[0013]实施例:
[0014]春季棉花播种时，在转基因棉花种植区四周，留出机耕作业的位置，按667m2施有机肥500kg~800kg，按60cm畦宽深翻平整地作畦。在大条田，可按150m~200m进行分割。
[0015]按棉花膜下滴灌模式铺设地膜和毛管，在平整的畦面上按株距15cm~20cm，行距30cm,深度7cm~10cm种植选择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进行水肥管理。全生育期滴水10次~12次，每次30m2，随水给肥。不同生态区，可按生产常规的种植方式进行种植和管理。
[0016]在蜜源植物生长旺盛期，通过打顶，平头修剪方法促时侧枝萌发，调整开花时间以期与棉花开花同步。入冬前，等枝条养分回流后，留IOcm~15cm平茬，促进根系发育，保证蜜源植物明春的正常萌动生长。
【权利要求】
1.选择与棉花花期较一致的多年生的蜜源植物，作为转基因棉花花粉漂移的生物隔离带种植于转基因棉花种植区的周围。
2.根据权利1的要求，蜜源植物主要是多年生的薄荷、薰衣草、罗布麻、大叶白麻，补血草等，其主要特征是花期与棉花的花期相近，蜜源植物蜜粉丰富对授粉昆虫比棉花有更强的吸引力。
【文档编号】A01H1/02GK103891593SQ201210567510
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月25日 优先权日:2012年12月25日
【发明者】王爱英, 祝建波, 宋丽娟, 冯玉杰, 沈海涛, 刘红玲 申请人:石河子大学