风向因素对转基因抗虫棉花基因漂移效率的影响

朱家林，贺 娟，牛建群，张青文，刘小侠

(中国农业大学昆虫学系， 北京 100193)

风向因素对转基因抗虫棉花基因漂移效率的影响

朱家林，贺 娟，牛建群，张青文，刘小侠*

(中国农业大学昆虫学系， 北京 100193)

在转基因作物获准进行环境释放并实行大面积商品化推广的同时，基因漂移所引起的生态环境安全问题不容忽视。以含有双价抗虫基因(Bt/CpTI)的转基因棉花SGK321为花粉供体材料，以常规非转基因棉花品种石远321、中棉35、吉扎1号为花粉受体材料，在温室中人工创造定向风和非定向风条件，应用PCR与蛋白检测相结合的方法，检测外源基因发生基因漂移的效率。结果表明：随着与转基因棉花SGK321距离的增加，外源基因转移至非转基因棉花的基因漂移频率呈现波动性变化。在定向风处理中，基因漂移频率在距离转基因棉花6.4m处达到峰值33.33%，在测定范围内基因漂移最远距离为25.6m；而在非定向风处理中，基因漂移频率在距离转基因棉花12.8m处达到峰值36.67%，在测定范围内基因漂移最远距离为36m。非定向风可显著提高转移至海岛棉吉扎1号的基因漂移频率。外源基因从SGK321转移至其非转基因亲本石远321的基因漂移频率显著高于转移至陆地棉中棉35和海岛棉吉扎1号的漂移频率。为转基因棉花的生态安全性分析提供一定的理论参考价值。

转基因棉花；Bt基因；基因逃逸；定性PCR；生物安全性

转基因生物技术的迅速发展和转基因作物的不断培育推广，为全球特别是第三世界国家的粮食保障和经济发展带来了新的机遇[1]。但是，转基因作物的环境释放和商品化生产同时引起了全世界对其潜在的环境生物安全问题的极大关注和争议[2- 3]，如外源基因向非转基因植物逃逸的生态风险[4- 7]、转基因作物长期种植导致靶标生物的抗性进化[8- 11]、以及转基因作物对非靶标生物[12- 13]、土壤生物群落[13- 15]、农业生态系统及系统外生物多样性[16- 17]、转基因产品食品安全性[18]的潜在影响等。

在转基因作物商品化推广的过程中，基因漂移是引起生态环境安全问题的最主要风险。基因漂移，又称为基因流(gene flow)，是指遗传物质(一个或多个基因)从某一个生物群体(或居群)转移到另一个生物群体(或居群)的过程[19- 21]，是生物进化的一个重要过程和非常普遍的自然现象。在植物中，基因漂移的途径大致分为自然杂交和基因水平转移两种[21- 22]。花粉介导，作为自然杂交的主要途径，会引起不同的植物个体之间发生杂交和渗入，从而导致一系列的生态学和进化生物学反应。由于通过花粉介导的基因漂移有其规律性可循，其研究成果既具有重要的理论意义，又具有指导生产实践的应用价值，因而是植物基因漂移研究中最受关注的焦点[23- 26]。

棉花是常异花授粉，花朵较大，易造成外媒传粉的发生。虽然棉花花粉自身的传播距离十分有限[27]，但是如果借助昆虫和风力的传播就可使漂移距离明显提高。目前关于转基因棉花基因漂移的研究主要集中在棉花品种间的异花传粉的杂交亲和性[28- 31]、自然条件下基因漂移的可能性和空间范围[29,32]、昆虫传粉对基因漂移的影响[31- 32]等方面。在我国，除新疆地区外，棉花种植区多属于季风气候区[33]。转基因棉花体内的外源基因在风力条件下向周围漂移的距离和频率以及是否受到风向的影响引起我们的关注。明确这些问题，充分利用气候条件，从而有效地设置隔离带，减少甚至杜绝基因漂移的发生。目前有关这方面的报道并不多见。因此，为初步确定风向和基因漂移的关系，本研究通过设置定向风和非定向风不同处理，对温室内转基因棉花基因漂移效率进行分子生物学检测，从而有效评估转基因抗虫棉花环境释放的生态风险性。

1 材料与方法

1.1 供试材料

花粉供体材料为转基因抗虫棉花SGK321，SGK321具有人工合成的GFMCryⅠA(C)和经过修饰的CpTI的高效双价杀虫基因。花粉受体材料为SGK321的非转基因亲本陆地棉石远321和陆地栽培种中棉35。鉴于海岛棉与陆地棉可以杂交，故本试验常规棉品种选用了世界栽培种海岛棉吉扎1号。以上材料均由中国农业科学院棉花研究所提供。

1.2 试验设计

试验于2010年在北京市中国农业大学上庄试验基地(40°08′22.92″N, 116°12′16.98″E)的温室(60m×8m)内进行。试验分别在两个温室内进行，见图1。温室1设置A、C处理区，温室2设置B、C处理区，A为定向风处理区，B为非定向风处理区，C为对照处理区，均自北向南依次种植非转基因品种中棉35、石远321、吉扎1号。不同常规棉品种种植区域之间用透明薄膜隔开，以防止非转基因棉花之间发生传粉。转基因棉花SGK321分别种植于两个温室的中部，种植面积为32m2。株距30cm，行距80cm。栽培方法和田间管理均按常规棉花生产方式进行。

在SGK321种植区各设置了3台落地电风扇(FS40-8A2型，广东美的环境电器制造公司)，扇叶5片，其直径约为50cm，高度约为2m，面向A、B处理区用于鼓风，以使转基因棉花花粉充分扩散。A、B处理区在每个品种分布区的上方分别设置了8台风程约为5m的电风扇(FB40- 1205型，上海华生电器有限公司)，扇叶3片，其直径约为50cm。电风扇设置于距地面垂直高度2m的栏杆处，水平倾角约为25°，每隔4.5m设置1台，以使处理区内均匀持久受风。由于棉花仅白天开花，电风扇工作时间设置为每天6:00—21:00。A处理为定向风处理，风向垂直于棉花栽种行的方向，自西向东，保持恒定不变；B处理为非定向风处理，风向以棉花栽种行的垂直方向为中心，左右呈90°匀速变化；C处理为对照处理，仅作种植，不设人工风力条件。

风速测定使用热球微风仪(ZRQF F303型，北京检测仪器有限公司)，在A、B、C三个处理区内，每隔4.5m为一个测量点，水平测定处理区的风速数值。为了避免误差，于当天的上午、下午各测量两次，记录数值并分析汇总测定结果。

图1 温室各处理的种植布局Fig.1 Field design

1.3 研究方法

1.3.1 非转基因棉花F1代种子采集处理

棉花吐絮后，对非转基因棉花F1代种子进行采集。各处理以与转基因棉田交界处记为0m，A、B处理在距离转基因棉田0.8、1.6、3.2、6.4、12.8、19.2、25.6、36m处进行取样；C处理在距离转基因棉田0.8、1.6、3.2、6.4、12.8、19.2m处进行取样。有研究表明转基因棉花的异交率与所采种子在其植株上的位置基本不存在相关性[29]，因此，每个取样点分别自常规棉品种的上、中、下部各摘取棉桃，作为3次重复，分别置于低温干燥环境下保存。待轧花脱绒后，采用土培法(蛭石∶草炭=3∶1)室内种植，每个样点每个品种随机选择F1代棉苗30株，用于棉叶总DNA提取，取样共计2520株棉苗。

1.3.2 PCR分析

取1cm2幼嫩棉花叶片，采用改良的CTAB抽提法提取样品的总DNA[34]，利用NanoDrop2000测定DNA的浓度和质量，将DNA稀释到40ng/μL，置于-20℃冰箱中保存，待PCR时使用。

选用特异性引物对样品内的CryⅠA(c)基因进行PCR定性检测。上下游引物分别为5′ GAAGGATTGAGCAATCTCTAC 3′ 和5′ CAATCAGCCTAGTAAGGTCGT 3′。 PCR反应体系：2×Taq PCR Master Mix(PC0902，北京艾德莱生物科技有限公司)10μL，上下游引物(10u/mol)各0.5μL(上海生工生物技术有限公司合成)，DNA模板2μL，双蒸水7μL。

反应程序采用：预变性95℃4min，变性94℃1min、退火56℃1min、延伸72℃1.5min，30个循环，循环结束后总延伸72℃5min，4℃保存。扩增基因CryⅠA(c)的目的片段长度大约为340bp，使用2%的琼脂糖凝胶电泳检测[35]。出现相应条带的样本记为阳性结果，其余样本记为阴性结果。

1.3.3 蛋白检测

对PCR检测出含有CryⅠA(c)基因的F1代样品进行Bt蛋白表达的定性检测[36]。取所测样品幼嫩叶片1cm2，按1g叶片组织对10ml水的比例加入蒸馏水，充分研磨，3000r/min离心5min，取上清，插入蛋白试纸条(金标BT-Cry1Ab/Ac免疫检测试剂盒，北京银土地生物技术有限公司)，5min后观察结果。检测线和质控线均出现紫红色条带的样本记为阳性结果，说明Bt蛋白在F1代植株体内正常表达；检测线未出现条带，质控线出现紫红色条带的样本记为阴性结果，说明Bt蛋白在转入Bt基因的F1代植株体内未表达；检测线和质控线均未出现条带，说明纸条存在质量问题或试验中操作不当，需重新测量。

1.4 数据处理

将PCR检测结果和蛋白试纸检测结果均呈阳性的样本记为阳性结果，将PCR检测结果呈阳性、蛋白试纸检测结果呈阴性的样本记为假阳性结果，将PCR检测结果和蛋白试纸检测结果均呈阴性的样本均计为阴性结果。记录阳性结果和假阳性结果的取样位点和数目。

基因漂移频率=(含外源Bt基因并表达的F1代个体数，即阳性结果个数/总检测个数)×100%

假阳性频率=(假阳性结果个数/PCR检测阳性结果个数)×100%

所得数据采用Duncan法多重比较常规棉品种之间和与转基因棉不同距离之间的差异水平，采用多因素方差分析方法比较风向和与转基因棉花的距离二者对基因漂移影响的大小，采用独立样本t检验比较定向风和非定向风之间的差异水平。Plt; 0.05视为有显著差异。

2 结果与分析

2.1 处理区风速测定结果

通过风速测定可知(图2)， 定向风区(A区)最高风速为0.78m/s，最低风速为0.39m/s；非定向风区(B区)最高风速为0.74m/s，最低风速为0.39m/s，对照区(C区)最高风速为0.04 m/s，最低风速为0.01 m/s。结果表明，在不同的测量位点，A区和B区全程风速均显著高于C区(Plt;0.05)，而二者之间无显著性差异(Pgt;0.05)，二者的区别在于前者风向恒定，后者风向不恒定，因而达到了实验设计的风速相近而风向不同的预期效果。

图2 A、B、C三个处理区的风速测定结果Fig.2 The measurement of wind velocities in A, B, C treatments小写字母表示特定样点距离A、B、C区之间风速差异的比较结果

2.2 转基因棉花的基因漂移

2.2.1 定向风对转基因棉花基因漂移的影响

定向风区(A区)存在阳性结果共计32个，对照区(C区)全部取样位点基因漂移频率皆为0，A定向风处理区发生的基因漂移频率显著地高于C对照处理区(Plt;0.05)。

对转移至不同常规棉品种的基因漂移频率进行比较分析(表1)，结果表明在距离转基因棉区1.6、6.4、19.2m处，SGK321的非转基因亲本石远321相对于中棉35和吉扎1号存在显著差异，转移至前者的基因漂移频率显著地高于转移至后两个常规棉品种。转移至亚洲棉中棉35和海岛棉吉扎1号的基因漂移频率在所有的取样位置并未出现显著差异。

对转移至不同距离位点常规棉的基因漂移频率进行比较分析(表1)，结果表明在距转基因棉区的不同距离发生的基因漂移频率呈较大波动性变化。石远321在距转基因棉区1.6、6.4、19.2、25.6m处检测到基因漂移的发生，在6.4m处达到最高值33.33%，最远漂移距离为25.6m，漂移频率在不同距离间呈现显著差异(F7,16=5.481，Plt;0.05)。中棉35在距转基因棉区6.4、19.2m处检测到基因漂移的发生，频率均为3.33%，最远漂移距离为19.2m，漂移频率在不同距离间差异不显著(F7,16=0.857，Pgt;0.05)。吉扎1号在距转基因棉区0.8、3.2、6.4、12.8m处检测到基因漂移的发生，漂移频率均为3.33%，最远漂移距离为12.8m，漂移频率在不同距离间差异不显著(F7,16=0.571，Pgt;0.05)。

表1 定向风区(A区)SGK321发生的基因漂移频率

平均值(±标准误)为3次重复的均值，不同的小写字母表示不同品种在相同距离的取样位点差异显著(Plt;0.05)

2.2.2 非定向风对转基因棉花基因漂移的影响

非定向风区(B区)存在阳性结果共计40个，对照区(C区)全部取样位点基因漂移频率皆为0，B非定向风处理区发生的基因漂移频率显著地高于C对照处理区(Plt;0.05)。

对转移至不同常规棉品种的基因漂移频率进行比较分析(表2)，结果表明在距离转基因棉区3.2、12.8、36m处，SGK321的非转基因亲本石远321相对于中棉35和吉扎1号存在显著差异，转移至前者的基因漂移频率显著地高于转移至后两个常规棉品种；在距离转基因棉区0.8、6.4m处，海岛棉吉扎1号相对于石远321和中棉35存在显著差异，转移至前者的基因漂移频率显著地高于转移至后两个常规棉品种；在距离转基因棉区25.6m处，转移至石远321和吉扎1号的基因漂移频率差异不显著，并在此处显著地高于转移至中棉35的漂移频率。中棉35在B区并未检测出基因漂移的样本。

对转移至不同距离位点常规棉的基因漂移频率进行比较分析(表2)，结果表明在距转基因棉区的不同距离发生的基因漂移频率呈较大波动性变化。石远321在距转基因棉区3.2、12.8、25.6、36m处检测到基因漂移的发生，在12.8m处达到最高值36.67%，最远漂移距离为36m，漂移频率在不同距离间呈现显著差异(F7,16=15.121，Plt;0.05)。中棉35在所有设定的取样位置均未检测出基因漂移的样本。吉扎1号在距转基因棉区0.8、6.4、12.8、25.6m处检测到基因漂移的发生，在6.4m处达到最高值23.33%，最远漂移距离为25.6m，漂移频率在不同距离间呈现显著差异(F7,16=9.143，Plt;0.05)。

表2 非定向风区(B区)SGK321发生的基因漂移频率

平均值(±标准误)为3次重复的均值，不同的小写字母表示不同品种在相同距离的取样位点差异显著(Plt;0.05)

2.2.3 定向风和非定向风处理间转基因棉花基因漂移频率的比较

对在定向风区和非定向风区所有取样位点的基因漂移频率进行比较分析，结果表明，对于常规棉石远321和中棉35，定向风区和非定向风区检测到的基因漂移频率之间没有显著差异；而对于常规海岛棉吉扎1号，定向风区和非定向风区检测到的基因漂移频率之间存在显著差异(Plt;0.05)，非定向风区的漂移频率显著地高于定向风区(表3)。由此推测，风向是否恒定对Bt基因漂移至海岛棉吉扎1号的影响较显著，且相对于定向风，非定向风可以显著提高转移至海岛棉吉扎1号的基因漂移频率。

表3 不同风向因素下SGK321发生的基因漂移频率

平均值(±标准误)为同一常规棉品种在该处理区内所有取样点的均值，不同的小写字母表示同一常规棉品种在定向风区和非定向风区差异显著(Plt;0.05)

2.2.4 风向和距离因素间的交互作用对转基因棉花基因漂移的影响

对于常规棉品种石远321，风向是否恒定对基因漂移频率影响不显著(F石远风向=2.857，Pgt;0.05)，而与转基因棉田的距离对漂移频率存在显著影响(F石远距离=3.706，Plt;0.05)，风向和距离因素间的交互作用对漂移频率影响显著(F石远交互=14.416，Plt;0.05)。对于常规棉品种中棉35，风向是否恒定和与转基因棉田的距离对漂移频率均不存在显著影响(F中棉风向=0.857，Pgt;0.05；F中棉距离=0.857，Pgt;0.05)。对于常规棉品种吉扎1号，风向是否恒定和与转基因棉田的距离对漂移频率均存在显著影响(F吉扎风向=23.273，Plt;0.05；F吉扎距离=7.065，Plt;0.05)，且相对于与转基因棉田的距离，风向是否恒定对漂移频率的影响更大(F吉扎风向=23.273gt;F吉扎距离=7.065)，二者之间的交互作用显著影响漂移频率(F吉扎交互=4.987，Plt;0.05)。

由此可知，对于常规陆地棉(石远321)和海岛棉(吉扎1号)，与转基因棉田的距离对转移至二者的基因漂移频率影响显著；且相对于与转基因棉田的距离，风向是否恒定对转移至常规海岛棉的基因漂移影响更大。

2.2.5 基因转入和蛋白表达的一致性分析

试验检测常规棉F1代样本共2520株，测得阳性结果72株，假阳性结果3株，阴性结果2445株，假阳性频率为4.17%。假阳性样本全部为石远321的F1代，中棉35和吉扎1号未测得假阳性结果。定向风处理检测F1代样本共计720株，阳性结果32株，假阳性结果3株，阴性结果685株，假阳性频率为9.38%；非定向风处理未测得假阳性结果。对定向风处理和非定向风处理的假阳性频率使用独立样本t检验，结果表明，不同风向对假阳性频率影响不显著(Pgt;0.05)。

3 结论与讨论

本研究发现，转基因抗虫棉花基因漂移的频率最高为36.67%(非定向风区、石远321、距转基因棉花12.8m处)，其他研究者得到的最高漂移频率均低于本研究结果[29,35,37- 39]。在本试验测定范围内，转基因抗虫棉花基因漂移最远检测距离为36m(非定向风区、石远321、此处漂移频率为26.67%)。不同研究者所得到的转基因棉花基因漂移最远距离存在明显差异，大都介于20m至100m之间[29,35,37- 39]，但也有研究发现最远可达1625m[32]。本试验采用相对封闭的温室环境，设置充足集中的风力条件，可能导致温室内空气中花粉密度的相对提高。同时相对于大田环境，温室内部的温度略高，加剧了花粉微粒的布朗运动，增加了花粉的扩散速率，导致基因漂移频率在一定程度上增加。另外，不同转基因花粉供体所携带不同目的基因的第二效应(如在自然状态下的发芽率和生存能力)所选用的不同转基因花粉受体的品种特性(如自身花粉量、自交进程速度及接受外源花粉能力)均可以在一定程度上影响基因漂移结果[40]。其他因素，诸如实验进行的自然条件(风力、降雨、温湿度)、虫媒的种类和数量、转基因作物释放的面积[41]等都会影响基因漂移的最远距离。

转基因棉花基因漂移频率变化的趋势是备受关注的焦点。相关研究证实，随着转基因作物种植区与非转基因作物之间距离的增加，基因漂移频率不断降低[42- 43]。这是由于随着与转基因花粉源距离的增加，空气中的花粉密度逐渐降低[44]。同时，在非转基因花粉受体周围存在其他非转基因花粉时，不同来源的花粉相互竞争导致了基因漂移频率的迅速下降[45]。而本研究发现基因漂移频率并未出现随着与转基因棉花距离的增加而下降的趋势，而是呈现较大的波动性。不同取样位点微环境风速的差异可能影响基因漂移频率。为使转基因棉区花粉充分扩散，本试验在转基因棉区设置了3台电风扇，这造成了A、B处理区初始取样位点附近风速的相对提高。因此，3个常规棉品种初始取样位点(0.8、1.6m)检测到的漂移频率较小，可能与该处风速较大有关。同时，本试验在定向风区和非定向风区每间隔4.5m设置一台电风扇以造成持续的风力条件，因此每隔4.5m都存在风速不恒定的梯度风场，造成基因漂移频率的波动性较大。这种波动性还可能是由于每个样点采集的种子范围和检测数量有限造成的。另外，有研究表明基因漂移PCR检测和蛋白检测结果不能完全吻合，存在基因转入但未表达的假阳性检测结果[46]。本研究发现假阳性样本3株，假阳性频率为4.17%，基因转入和蛋白表达检测结果呈现较高的一致性。因此，检测方法的灵敏度也影响着基因漂移的结果。Rieger[47]等研究结果表明，在授粉媒介和花粉源的双重效应下，随着与花粉源距离的增加，花粉活力下降的趋势较不明显，基因漂移发生的分布性较为随机。

本试验设置了两种理想状况，即风向恒定不变和匀速变化，发现非定向风可以显著提高转移至海岛棉吉扎1号的基因漂移频率，且相对于与转基因棉田的距离，风向是否恒定对其基因漂移的影响更大。原因可能在于海岛棉植株茂密，株型大，对携带有外源基因的花粉和人工设置的风力在空间的传播形成了较大的阻力；而植株内部风速小，增加了授粉的可能性。另外，由于风向并不恒定，水平方向上缺少恒定气流，因而延长了花粉定向水平传送的时间，影响花粉颗粒的沉降速度和垂直扩散速度等一系列复杂的因子，取样位点外源花粉在空中滞留或下降，不易带出，致使花粉易杂交。

转基因作物与其亲缘种之间的杂交是基因漂移的主要形式，也是二者之间基因流动的证据。Dale认为只有亲缘关系较近，即仅包含在同一个属的种之间才可能是亲和的[48]。本试验研究结果表明，外源基因转移至SGK321非转基因亲本石远321的基因漂移频率显著地高于转移至亚洲棉中棉35和海岛棉吉扎1号。沈法富等研究表明，在6m内陆地棉品种之间发生的基因流高于陆地棉和海岛棉品种间的基因流[39]，与本试验结果基本一致。这表明基因漂移的发生，不仅需要转基因棉花的花粉漂流，而且存在着不同花粉的竞争和授粉选择。原因可能与花粉活性及其识别、接受、杂交过程有关。与中棉35相比， 石远321虽同为陆地棉， 但其为转基因棉花SGK321的非转转基因亲本，即SGK321是由石远321转入双价抗虫基因所得，二者亲缘关系最近，花粉亲和性和接受程度最高，因而转移至石远321的基因漂移频率显著高于其他品种。SGK321属于栽培陆地棉，是具有A、D两染色体组的异源四倍体， 而海岛棉吉扎1号亦是分为A、D两组的异源四倍体，与SGK321的F1代形成配子时减数分裂正常，因此是可育的，但其后代会出现一些不孕植株，其原因是配对的染色体之间存在结构上的细微差异，或由于不同种间基因系统的不协调，即基因不育。由此推测，转基因棉花的外源基因漂移至亲缘关系较近的非转基因亲本的可能性较大。

通过花粉传播产生的基因漂移是自然界客观存在的事实。影响转基因棉花基因漂移的因素非常复杂，风向只是其中的一个重要因素。为了进一步明确风媒因素对基因漂移的影响，风速是不可忽视的因子。在未来的研究中，可利用相对封闭的条件设置不同的风速探索其对基因漂移的影响。另外，本试验选择Bt基因作为标记基因，CpTI基因的基因漂移效率及其与Bt基因在漂移时的互作效应需要深入研究。

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Theinfluenceofwinddirectiononpollen-mediatedgeneflowintransgenicinsect-resistantcotton

ZHU Jialin, HE Juan, NIU Jianqun, ZHANG Qingwen, LIU Xiaoxia*

DepartmentofEntomology,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China

With the extensive environment release and large scale cultivation of genetically modified (GM) crops, the ecological environment security problems, caused by transgene escape from GM crop to its non-GM counterpart and wild relatives, have appeared gradually. During the early years of breeding and seed increase, there are some uncertainty among regulators about containment measures needed to prevent the movement of regulated GM traits into adjacent fields and possibly into the human or animal food chain. Cotton, one of the wind-pollinated and highly outcrossing cash crops, is planted on millions of hectares annually and is the third most abundant GM crop.

This study investigated the occurrence of gene flow from transgenic cotton to non-transgenic cottons under closed conditions using an insect-resistant gene as a tracer marker. The selectable marker used in this study was the syntheticGFMCryⅠA(C)gene which encoded Bt insecticidal protein with resistance to cotton bollworm. In order to determine the impacts of wind direction on pollen-mediated gene flow (PGF), two greenhouse experiments under different wind conditions (directed and indirected) were establishied. The growth area for each treatment was 480m2, and the row and plant spacing was 80cm×30cm. To observe the frequency and distance of gene flow, the transgenic cotton, SGK321 (GossypiumhirsutumL.), was used as a pollen donor, and conventional varieties Shiyuan321 (GossypiumhirsutumL.), Zhongmian35 (Gossypiumhirsutum( L.) and Jizha1 (GossypiumbarbadenseL.) were applied as pollen recipients, separately. Following natural pollination under the wind conditions, the seeds were collected from each conventional varieties at varying distances and sown in pot culture. DNAs were extracted by the CTAB procedure during cotyledon period, then screened forCryⅠA(C) gene by PCR assays. The positive samples in the PCR assays were identified for Bt insecticidal protein by dipstick assay. The results showed that there was a variation of PGF with increasing distances from the donor plots. The highest frequencies of gene flow were (33.33±12.02)% at 6.4m in thg directed-wind treatment and (36.67±6.67)% at 12.8 m in the indirected-wind treatment. The maximal gene flow distance observed were 25.6m in the directed-wind treatment and 36m in the indirected-wind treatment. PGF to the island cotton (Jizha1) was higher under the indirected-wind treatment than that under the directed-wind treatment, associated with the possibility that the gargantuan island cotton could hinder the wind, leading to cross pollination. PGF to non-transgenic counterpart (Shiyuan321) was obviously higher than those to the island cotton (Jizha1) and the upland cotton (Zhongmian35), indicating that genetic relationship played an important role in cross-pollination with non-GM crops.

Such control by individual factor (wind direction) under closed conditions in affecting the occurrence of gene flow rather than open-field trial designs could also be proved very useful in studying the influence of a certain factor on the gene flow. Our research may provide some reference value for the ecological safety assessment of transgenic cotton with the aim of establishing strategies to prevent pollen dispersal.

transgenic cotton;Btgene; transgene escape; qualitative PCR; biosafety

转基因生物新品种培育科技重大专项(2011ZX0811-002)

2012- 07- 04;

2012- 10- 26

*通讯作者Corresponding author.E-mail: liuxiaoxia611@cau.edu.cn

10.5846/stxb201207040932

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