课题基金 / 基金详情

抗草丁膦转基因油菜与野芥菜回交后代抗性基因沉默的机制及潜在的生态效应

批准号:
32071656
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
宋小玲
依托单位:
学科分类:
可持续生态学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
宋小玲

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
转基因作物抗性基因通过花粉介导向野生近缘种的基因漂移风险是存在的。我们前期的研究发现携带EPSPS和PAT基因的抗草甘膦和抗草丁膦油菜与野芥菜的回交1代后代中仅后者存在抗性基因沉默现象,且沉默植株PAT基因强启动子CaMV35S发生了甲基化,进一步发现沉默植株部分后代的抗性基因恢复表达,但机制尚不清楚。本项目以抗性基因表达和沉默后代为对象,系统研究抗性基因的传递和表达规律;检测抗性基因的插入位点及启动子甲基化位点;DNA和组蛋白的甲基转移酶与去甲基化酶及RdDM途径相关因子mRNA水平的表达量;观察后代染色体行为;综合分析插入位点、染色体行为、甲基化和基因沉默的相互关系;并测定后代在无选择压下的适合度。旨在阐明抗性基因的沉默机制,揭示抗性基因表达和沉默后代潜在的生态效应,为油菜的抗性基因向杂草漂移的风险评估提供依据,也为培育低基因漂移风险油菜的分子育种提供思路。
英文摘要
If herbicide-resistant transgenes of genetically modified herbicide-resistant crop introgress into their weedy relatives through pollen flow, weeds with the herbicide-resistant trait might pose threat for agricultural eco-environments. It was found that transgene silencing had been occurred in progenies of the first backcross generation carried PAT gene between glufosinate-resistant transgenic Brassica napus and wild Brassca juncea. However, transgene silencing did not occur in progenies of the first backcross generation carried EPSPS gene between glyphosate-resistant transgenic Brassica napus and wild Brassica juncea. Moreover a number of methylation sites appeared in CaMV35S promoter of PAT in transgene silence progenies, and some of offspring produced by transgene silencing plants expressed transgene again. However, the mechanism is not known. We will take the progenies of first backcross generations either expressing or silencing transgene PAT as materials to study the transmission and expression rule of transgene, test the insertion site of transgene and methylation sites, detect the transcription level of DNA/histone methyltransferase, demethylase and related factors of RdDM pathway,observe the behavior of chromosomes. Furthermore relationship among the insertion site of transgene, behavior of chromosomes, methylation and transgene silence will be analyzed. The fitness of progenies without selective pressure will be assessed. We aim to clarify the mechanism of transgene silencing, the adaptability and potential ecological effect of the progenies either expressing or silencing transgene. Overall, it will provide a scientific and theoretical basis for risk assessment on gene fow from transgenic oilseed rape into relative weed, and also provide ideas for the molecular breeding of herbicide resistant oilseed rape with low gene flow risk.
抗除草剂转基因作物的商业化可能会增加基因漂移的风险。因此,抗除草剂转基因作物向其野生近缘种(尤其是杂草)基因漂移的风险倍受农业研究人员的关注。.当转基因作物和野生近缘种的后代发生转基因沉默时,后代会在目标除草剂选择压下死亡,从而降低基因漂移所带来的生态风险。我们发现野生芥菜(AABB,2n=36)和抗草丁膦转基因油菜(AACC,2n=38,PAT基因位于C染色体)的回交后代存在携带抗性基因但能不正常表达的植株(抗性-沉默植株),即发生了基因沉默现象。同时,在基因沉默后代的PAT启动子上发现了5至9个甲基化位点,而在表达抗性基因的后代(抗性-表达植株)启动子上则没有发现甲基化位点。还发现5-氮杂胞苷(5-Azac)对后代种子的预处理可降低基因沉默的发生频率,从侧面证明了启动子处的甲基化是导致基因沉默发生的重要因素。荧光定量检测结果表明:表达抗性基因的后代PAT基因mRNA表达水平远高于基因沉默后代。在抗性-表达植株中,喷施草丁膦六小时后去甲基化酶ROS1和DME1在表达植株中的表达量显著升高。抗性-沉默植株甲基转移酶MET1表达量显著高于抗性-表达植株。预示了MET1,ROS1,DME1可能通过对PAT启动子区域的去甲基化水平调控从而影响PAT基因的表达。抗性-沉默和表达植株均为混倍体且抗性沉默植株的遗传稳定性高于抗性表达植株。由抗性-沉默分离的后代中,抗性沉默和表达植株的体细胞均向36条染色体数的方向稳定,体细胞组成为AABB。抗性-表达植株分离的后代中,抗性-沉默植株的体细胞均向36条染色体数(AABB)的方向稳定;抗性表达植株的体细胞均向37条染色体数(AABB+C)的方向稳定。此外,基因沉默后代与表达抗性基因的后代适合度均与野生芥菜相似,这说明抗性基因即使位于异源染色体,仍能完成基因渐渗。. 综上所述,本项目结果阐述了转基因作物与其野生近缘种回交后代转基因沉默事件的发生,且抗性基因启动子发生的DNA甲基化是导致基因沉默的重要因素。将外源基因整合在异源染色体,对降低抗除草剂转基因油菜的生态风险具有重要意义。
抗草甘膦转基因油菜的抗性基因向野芥菜渗入的研究
  • 批准号:
    31270579
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    77.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    宋小玲
  • 依托单位:
野芥菜(Brassica juncea)种群多样性及其对转基因油菜(B.napus)抗性基因接受后效应的研究
  • 批准号:
    30400059
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    宋小玲
  • 依托单位:
国内基金
海外基金