王峰　周仲華

摘要：為檢測轉Cry5Aa基因棉花品系的遺傳穩(wěn)定性，為品種安全性評價提供依據，本研究結合大田性狀比較、卡那霉素檢測和PCR分子檢測，研究轉Cry5Aa基因棉花品系雜交后代遺傳特性和群體遺傳特性的穩(wěn)定性，結果表明：F1代均為抗性個體，F(xiàn)2代正反交組合抗性分離比例均接近3：1，表明外源基因為顯性并穩(wěn)定插入到基因組中，說明JX0010品系抗蟲性狀純合度高，性狀一致性好。

關鍵詞：轉基因；Cry5Aa；棉花；遺傳穩(wěn)定性

中圖分類號：S562.035 文獻標識碼：A 文章編號：2095—3143（2016）06—0003—04

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2016.06.001

0引言

從20世紀80年代初開始，育種學家應用分子生物學手段，將外源抗蟲基因轉入農作物體內以期獲得轉基因抗蟲品種。1987年Agracetus公司第一次以柯字312為受體培育成功遺傳工程棉，中國農業(yè)科學院生物技術研究所郭三堆等，1992年通過人工合成（Bt）GFM-CryIA殺蟲基因和能在棉花體內高效表達的調控元件序列，培育成功擁有自有知識產權的轉基因抗蟲棉品種并在全國大力推廣，目前我國轉基因抗蟲棉占棉花種植面積的一半以上。但是，含Cryl4單價抗蟲基因的棉花品種在我國棉花生產中已推廣應用10多年，棉鈴蟲對Bt基因耐受性逐年增加，抗性風險已越來越大。Cry5Aa基因是兼抗鱗翅目害蟲及線蟲的抗蟲基因，本課題組2001年將Cry5Aa基因采用花粉管通道法導人“湘棉12號”，2002年夏獲得轉基因抗蟲棉株系，2003年育成轉基因抗蟲棉品系（代號為JX0010）。作為一個新的轉基因抗蟲棉品系，其遺傳穩(wěn)定性對于該品系的應用具有重要的意義，因此，作者結合大田性狀比較、卡那霉素檢測和PCR分子檢測，研究其雜交后代遺傳特性和群體遺傳特性的穩(wěn)定性，為該品系的應用提供依據。

1材料與方法

1.1材料

棉花遺傳標準系TM-1、中棉所12號均由中國農業(yè)科學院棉花研究所棉花種質資源室提供，湘棉10號、轉Cry5Aa棉花品系JX0010均由湖南農業(yè)大學棉花研究所提供。

1.2試驗時間及地點

2007年和2008年分別在湖南省南縣民山頭大木橋二組、華容縣菜市鎮(zhèn)橋頭村五組、常德市鼎城區(qū)牛鼻灘鄉(xiāng)三星村、大通湖區(qū)河壩鎮(zhèn)慶成村、澧縣張公廟五組和湖南農業(yè)大學棉花研究所校內科研基地共6個地點進行。

1.3雜交測試

以JX0010、TM-1、湘棉10號和中棉所12號為父母本，配制6個以JX0010正反交雜交組合，組合以A、C、D、E、F、G編號（見表1）。人工去雄雜交，所得種子種植在指定的試驗基地，通過自交獲得F₂代種子。對F2代進行卡那霉素檢測，對卡那霉素檢測出的陽性株再進行PCR分子檢測，確定Cry5Aa基因的遺傳規(guī)律和遺傳穩(wěn)定性。

1.4抗蟲基因的PCR檢測

1.4.1棉花基因組提取及檢測 參照Paterson，等和張金發(fā)，等的CTAB法從子葉中快速提取棉花基因組DNA，在1%的瓊脂糖凝膠上電泳檢查提取的基因組DNA，經溴化乙錠（EB）染色后紫外觀察照相。1.2.2

Cry5Aa基因的PCR擴增PCR反應總體積為25 uL，其中含有Mg²⁺（25 mM）1.5 uL，dNTPs（10 mM）0.5 uL，上下游引物（10 M）各1 uL，TaqDNA聚合酶（1U/uL）1 uL，10 Reaction buffer 2.5 uL，模板DNA（50ng/uL）1 uL，ddH20 16.5 uL；DNA擴增反應是在ABl2720 PCR儀上進行，反應程序：95T：預變性4 min，94%變性1 min，55℃退火50 s，72%延伸50 s，經30個循環(huán)，72%延伸10 min，4℃保存，0.8%瓊脂糖凝膠電泳分析。

2結果分析

2.1雜種F₁代的測試結果

以JX0010為母本的雜種F₁代3個組合，分別編號為A、C、D，稱之為正交組合；以JX0010為父本的雜種F₁代3個組合，分別編號為E、F、G，稱之為反交組合。各組合在湖南農業(yè)大學科研基地種植1500株，成活1300株左右，定苗1200株。8葉期用1200 ug/ml卡那霉素點涂主莖倒數第3葉，點涂后5～7 d調查卡那霉素陽性反應株。結果表明：A、E兩個組合陽性株率達100%，是所有組合中最高的；D、G兩個組合陽性株率略低，分別為99.2%、99.5%；而C、F兩個組合則達99.9%。且大田抗蟲性正反交各組合之間無顯著差異（P>0.05），表明F₁代均為抗性個體，JX0010品系抗蟲性狀純合度高，抗蟲性狀一致性好。

2.2 F₂代的抗性遺傳分析

雜交F1代自交獲得的F2代種子，6個組合每個組合種植480m²，1500株左右，棉株8葉期用卡那霉素（1200 ug/ml）點涂主莖倒數第3葉，5 d后調查陽性株率。隨后對陽性反應株采用Cry5Aa特異引物進行PCR檢測，去除假陽性株。通過卡平方檢驗分析遺傳率和遺傳穩(wěn)定性。

分析結果表明：不同親本正反交組合問存在差異，但均未達到顯著水平，其抗蟲性基本符合顯性單基因3（抗蟲）：1（非抗蟲）的遺傳規(guī)律，且組合間穩(wěn)定性較好，以JX0010為母本的正交組合經過PCR檢測的陽性株數（檢測結果見圖1）與陰性株數之比為3.13：1，而以JX0010為父本的反交組合其比值為2.97：1，兩者間無顯著差異（表2）。表明轉Cry5Aa基因棉花品系JX0010抗蟲性的遺傳穩(wěn)定性好。

2.3 F₁回交一代的抗性分析

A、C、D、E、F、G雜交組合F₁與各自的非抗蟲親本回交，共獲得6個回交一代，種植后于棉株8葉期左右用卡那霉素點涂主莖倒數第3葉，卡那霉素點涂濃度為1200 ug/ml，5 d后調查點涂葉片有無黃顏色斑點，凡無黃色斑點的植株，記為卡那霉素陽性反應植株，以卡那霉素陽性株除以點涂總株數計算出陽性株率（結果列于表3）。表明該基因符合單基因顯性遺傳規(guī)律（1：1）。

3結論與討論

本研究結合大田性狀比較、卡那霉素檢測和PCR分子檢測，研究了轉Cry5Aa基因品系雜交后代遺傳特性的分離規(guī)律和群體的遺傳穩(wěn)定性，結果表明F₁代均為抗性個體，F(xiàn)₂代正反交組合抗性分離比例（抗蟲：非抗）均接近3：1，表明外源基因為顯性并穩(wěn)定插入到基因組中，JX0010品系抗蟲性狀純合度高，性狀一致性好。

對于轉基因作物來說，外源基因能否在后代中穩(wěn)定地遺傳和表達是基因工程技術實用化研究中的關鍵問題。在理論上，外源基因一旦整合進入受體的核基因，插入的外源基因能在減數分裂中留存下來，就能夠穩(wěn)定地通過有性繁殖傳遞給后代，并保持減數分裂的穩(wěn)定性。但是，在實際操作中，常遇到多拷貝與重復轉基因序列造成的基因沉默，使外源基因不能在轉基因作物中穩(wěn)定表達，甚至不表達。特別是花粉管通道法由于外源基因插入的隨機性而更易于這種現(xiàn)象的發(fā)生。本研究通過花粉管通道法獲得了一個轉基因品系，通過實驗證明外源基因為顯性并穩(wěn)定插入到基因組中，為該基因的應用提供了較好的支撐。