利用Real-time PCR对4个转Bt基因水稻的非预期效应研究

【作者】 王春雷； 孙玥； 欧阳林娟； 周大虎； 傅军如； 贺晓鹏； 陈小荣； 朱昌兰； 贺浩华； 彭小松；

【机构】 江西农业大学农学院/作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室/江西省超级稻工程技术研究中心/双季稻现代化生产协同中心；

【摘要】 【研究背景】自转基因开始商业化以来,转基因技术发展迅猛。外源基因的导入会使水稻特定性状发生改变,并能稳定遗传。但是将外源基因导入水稻体内是一个复杂的过程,其中一些性状的改变是无法控制和预期的,这些无法控制和预期的变化可能会在转基因水稻体内形成新的代谢产物、影响原有基因的转录和表达并造成除目的性状以外的其他农艺性状的改变等。因此人们对于转基因水稻和基因产物依然存在戒备心理,并且这些不利于农业生产的非预期效应一直受到科学界的广泛关注。【材料与方法】以江西农业大学选育的4个转Bt基因恢复系为实验材料,通过反向PCR扩增侧翼序列并比对,用216对SSR引物对供试材料进行全基因组背景分析,再以real-time PCR检测外源基因插入位点上下游100Kb内所有基因表达差异,并对光合色素含量及9个主要农艺性状进行显著性分析,以探究转基因水稻是否存在非预期效应。【结果与分析】结果发现cry1C侧翼序列片段大小为1276bp,定位在水稻11号染色体上,cry2A侧翼序列片段大小为948 bp,定位在水稻12号染色体上;昌恢121T、昌恢891T、昌恢T025T、R205选T的遗传背景回复率分别为95.60%、88.43%、93.52%、94.44%,除昌恢891T的实际遗传背景回复率低于理论遗传背景回复率,其他3个材料的实际遗传背景回复率均高于理论遗传背景回复率;基因表达分析显示实验组和对照组在cry1C、cry2A插入位置上下游100kb内所有侧翼基因的表达水平均没有显著性差异,说明cry2A、cry1C的插入不会对其附近基因的转录表达造成影响;对实验组和对照组进一步调查发现四个转基因材料与其对应轮回亲本中,虽有部分色素含量发生显著或极显著差异,但整体上并没有规律性的变化,由此推测,它们之间的叶绿素含量变化可能与其遗传背景、光照强度等因素相关,并不一定说明cry1C和cry2A的插入对于色素含量产生了非预期效应;在4个转基因材料中,只有个别材料间部分农艺性状存在显著差异,绝大多数材料间农艺性状均未存在显著差异,由此推测,本研究中所使用的转基因水稻原有的农艺性状没有因为抗虫基因的插入而改变。【结论】研究表明,cry1C和cry2A插入水稻基因组没有改变侧翼100kb内基因表达水平,并且4个转基因水稻并未产生非预期效应。本研究结果为探究转基因水稻的非预期效应评价提供了一定的理论参考。更多还原