抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的抗性回交3代子1代和子2代的适合度

王晓蕾，王建，张庆玲，闫静，强胜，宋小玲

(南京农业大学杂草研究室，江苏 南京210095)

抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的抗性回交3代子1代和子2代的适合度

王晓蕾，王建，张庆玲，闫静，强胜，宋小玲*

(南京农业大学杂草研究室，江苏 南京210095)

如果抗除草剂转基因油菜的抗性基因渗入到野芥菜中，会给野芥菜的防除带来很大困难。因此在抗除草剂转基因油菜环境释放前对抗性基因向野芥菜的渗入开展深入的研究非常必要。以抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的携带抗性基因回交3代子1代和子2代(BC3mF2和BC3pF2及BC3mF3和BC3pF3，m表示以野芥菜为母本的回交后代，p表示以野芥菜为父本的回交后代)为材料，在田间条件下研究了它们在不同密度(低密度为15株/区，高密度为30株/区)及不同种植比例(单种，野芥菜与回交后代以4∶1、3∶2、1∶1混种)时的适合度成分和总适合度。结果表明，无论是低密度还是高密度条件下，单种时BC3F2和BC3F3的总适合度均与野芥菜无显著差异。低密度混种时，在4∶1和3∶2下，只有BC3mF3的总适合度与野芥菜无显著差异，其余各后代的总适合度均显著小于野芥菜；以1∶1混种时，只有BC3mF2和BC3mF3的总适合度与野芥菜无显著差异。高密度混种时，3个比例混种下4种供试回交后代的总适合度均显著小于野芥菜。相关性分析结果表明，BC3mF3的各适合度成分都与混种比例不相关。表明携带抗性基因的BC3F2和BC3F3在野外都具有生存定植的可能性，且BC3mF3定植的可能性较其他供试回交后代更大。因此在防范转基因油菜基因逃逸的策略上，在防范初始杂交发生的同时，也应该防范回交后代的产生。

抗草丁膦转基因油菜；野芥菜；回交后代；适合度

转基因油菜(Brassicanapus)是生物技术的重点研究领域，自商业化种植以来，其种植面积不断增加，2015年已达1亿hm2左右，占总转基因作物面积的5%[1]。转基因作物的大面积种植在带来可观的经济和社会效益的同时也可能造成一定的生态风险，其中抗性基因向野生近缘种特别是近缘杂草的漂移问题备受关注[2-4]。我国目前虽还没有转基因油菜的商业化种植，但其研究相当活跃，已经培育出一批抗除草剂的转基因油菜[5]。同时每年进口大量的转基因油菜籽用于食用油的加工生产，油菜籽在运输、加工过程中可能会散落而发生转基因的逃逸[6-9]。因油菜是异花授粉植物，花粉传播距离远且活力保持时间长，同时在我国存在很多可交配的野生近缘种，因此转基因油菜的基因漂移问题更值得关注[5,10]。

转基因作物和野生近缘种能否发生初始杂交、抗性基因在杂交和回交后代中能否传递下去及杂交或回交后代的适合度(fitness)是抗性基因能否成功地漂移至野生近缘种的关键因素[11-13]。其中适合度是指个体在特定环境下的生存和繁殖能力。转基因逃逸是否会带来生态风险很大程度上取决于杂交或回交代的适合度[14]。研究表明，转基因作物和野生近缘种的杂交或回交后代的适合度受亲本基因组[15-17]、基因型[18-19]和测试环境条件[20-23]等因素的影响，因此通过杂种适合度大小来评估抗性基因漂移风险时要综合考虑各方面因素。

在我国与转基因油菜亲缘关系最近的杂草是野芥菜(wildB.juncea)。野芥菜是西北地区和长江流域荒地及农田的重要杂草[24]。在自然条件下油菜包括转基因油菜和野芥菜能自发杂交[10,25-26]。本实验室前期研究发现，以野芥菜为母本，抗草丁膦转基因油菜为父本，人工杂交获得的F1代表现出对草丁膦的抗性，但结实率很低[10]。以携带抗草丁膦基因的F1和野芥菜回交，发现以野芥菜为母本的回交1代(正向回交1代)和以野芥菜为父本的回交1代(反向回交1代)自交的结实率都明显低于野芥菜的自交结实率；但以野芥菜和正向回交1代以及野芥菜和正向回交2代为亲本，回交获得的正向回交2代和正向3代的自交结实率已和野芥菜相当，但反向回交2代和反向回交3代的自交结实率仍显著低于野芥菜[27]。这说明通过不断回交，携带抗草丁膦基因的回交后代适合度在不断提高，抗性基因有可能渗入到野芥菜中。但上述研究是在温室条件下进行的，尚没有对回交后代在田间条件下的适合度进行研究。

本试验在田间条件下研究了携带抗草丁膦基因的正反回交3代子1代以及正反回交3代子2代与野芥菜在单种和3种比例(4∶1、3∶2、1∶1)混种时的适合度。目的是获得回交3代自交子代在田间条件下的适合度及变化规律，为进一步开展抗草丁膦转基因油菜的抗性基因向野芥菜渗入的研究提供试验基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

野芥菜(wildB.juncea)采集于南京江浦，抗草丁膦转基因油菜(Swallow, Liberty Link, event HCN92)来自加拿大。宋小玲等[10]以野芥菜为母本，抗性油菜为父本人工杂交获得携带抗性基因的F1；以野芥菜为母本，F1或者回交代为父本获得正向回交1代(BC1mF1)、正向回交2代(BC2mF1)、正向回交3代(BC3mF1)，以F1或者回交代为母本，野芥菜为父本获得反向回交1代(BC1pF1)、反向回交2代(BC2pF1)、反向回交3代(BC3pF1)[27]。以BC3mF1与BC3pF1连续套袋自交及抗性筛选获得携带抗性基因的正向回交3代子1代(BC3mF2)和正向回交3代子2代(BC3mF3)与反向回交3代子1代(BC3pF2)和反向回交3代子2代(BC3pF3)为研究对象。详细过程见图1。

图1 野芥菜和抗草丁膦转基因油菜杂交和回交框架图Fig.1 Crossing scheme of hybridization and backcrossing between wild Brassica juncea and transgenic glufosinate-resistant oilseed rape ×前面的作母本，后面的作父本；m表示野芥菜为母本的后代；p表示野芥菜为父本的后代；L表示携带抗草丁膦基因；BC表示回交后代。Combinations involved in this study are indicated as maternal plants×paternal plants. Plants in front of × are always maternal, and plants in the back of × are always paternal. m denotes backcross progeny obtained with wild B. juncea as maternal plants. p denotes backcross progeny obtained with wild B. juncea as paternal plants. L denotes F1 and backcross progeny with glufosinate-resistant gene. BC: Backcross generation.

1.2 试验方法

1.2.1种植方法 试验于2012和2013年进行，每年11月初将经过抗性筛选的长势良好携带抗性基因的植株幼苗移栽至试验田。田间试验按照随机区组设计，小区面积为3 m2(2.5 m×1.2 m)，重复3次。种植密度按照低、高两种密度即15和30株/区进行种植，其中低密度1∶1混种时，为了使野芥菜与回交后代株数相同且不改变株距，小区面积相应扩大。各密度下分别设计单种和混种，混种时野芥菜与各回交后代两两混合种植，混种比例为野芥菜∶回交后代=4∶1，3∶2，1∶1。小区内回交后代和野芥菜随机排列。其中低密度下每小区种植3行×5列，行距为0.4 m，株距为0.5 m。高密度下每小区种植6行×5列，行距为0.2 m，株距为0.5 m，小区具体设计见图2。

图2 野芥菜与回交后代混种时小区植株分布Fig.2 Layout of field experiment in mixed plot △代表野芥菜Represents B. juncea;▲代表回交后代Represents progeny of the first backcross generation.

1.2.2适合度成分的测量 所测指标包括营养生长指标(株高[28]、茎粗[29]、一次分支数[30]、地上部单株生物量[31])和生殖生长指标(单株有效角果数[32]、单株种子重量[33]、角果长[19]、每角果饱粒数[34])。具体方法见表1。统计每小区内的全部植株，计算平均值。

1.2.3数据的统计分析 采用SPSS 20.0软件进行统计分析。单种条件下多重比较采用Duncan复极差测验(Duncan’s Multiple Range Test)的方法，混种条件下采用配对样本T检验的方法。把同年的各回交后代及亲本野芥菜在相同密度、相同比例下的相同适合度成分进行方差分析，比较差异显著性。

以各自亲本野芥菜的各适合度成分为标准“1”， 回交后代的各适合度成分与野芥菜相应适合度成分之比为回交后代该适合度成分的相对适合度值。每一回交后代的总适合度(composite fitness)值是其各项适合度成分相对适合度值的加权平均数[36-37]。

在SPSS 20.0软件中运用Pearson相关系数，对各回交后代的适合度成分与单种和混种时密度以及混种比例的相关性进行分析。

表1 适合度成分及测定方法Table 1 Fitness components and the measurement methods

2 结果与分析

2.1 单种时各回交代与野芥菜的适合度

2.1.1低密度 各适合度指标的测定结果见表2。从表2中可以看出，BC3mF2与BC3pF2的株高、茎粗、单株有效角果数分别为151.00、150.47 cm、1.33、1.32 cm与1714.20、1580.33个，均显著小于野芥菜的176.33 cm、1.51 cm、2442.97个。但一次分支数、地上部单株干生物量、种子重量、角果长以及每角果饱粒数均与野芥菜无显著差异。而BC3mF3和BC3pF3除了茎粗显著小于野芥菜，其余各适合度成分均与野芥菜无显著差异(表2)。各后代的总适合度为0.86～1.02，均已达到与野芥菜相当的水平(图3)。

2.1.2高密度 各适合度成分的测定结果见表2。只有BC3mF3的株高与野芥菜无显著差异，其余后代株高显著低于野芥菜12.93～29.27 cm；各后代的茎粗为1.22～1.36 cm，地上部单株干生物量为98.00～115.43 g，单株有效角果数为1129.73～1263.57，均显著小于野芥菜。此外BC3pF2的每角果饱粒数为15.30粒, 显著小于野芥菜的17.89粒(表2)。各后代的总适合度为0.85～0.89，均与野芥菜无显著差异(图4)。

低密度条件下，BC3mF2和BC3pF2的株高、单株有效角果数显著低于野芥菜，但其自交后代BC3F3的这两个适合度成分提高到与野芥菜相当的水平。高密度下，BC3mF2和BC3pF2的株高、单株有效角果数仍显著低于野芥菜，只有BC3mF3的株高与野芥菜相当。但是无论是低密度还是高密度条件下，各后代的总适合度均与野芥菜无显著差异。

表2 单种时回交3代子1代及子2代(BC3F2、BC3F3)与野芥菜的适合度成分比较Table 2 Comparison on fitness components between wild B. juncea and the first and second progenies of the third backcross generation (BC3F2、BC3F3) in pure plots

注：同列不同字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

Note： The different letters within the same column denote significant differences atP<0.05, the same below.

2.2 混种时各回交代与野芥菜的适合度

2.2.1低密度混种条件下 在低密度混种条件下，野芥菜与供试后代生长良好。各适合度成分的测定结果见表3。在低密度4∶1混种时， BC3mF2、BC3pF2与BC3pF3的株高为105.39～132.67 cm，茎粗在0.87～1.15 cm之间，都显著小于野芥菜，而BC3mF3的株高和茎粗分别为137.33 cm和1.24 cm，与野芥菜无显著差异；BC3pF2的地上部单株生物量显著小于野芥菜42.65 g，其余后代的地上部单株生物量为105.64～134.67 g，与野芥菜无显著差异；BC3F2与BC3F3的一次分支数、单株有效角果数、种子重量、角果长以及每角果饱粒数均与野芥菜无显著差异(表3)。BC3mF2、BC3pF2与BC3pF3的总适合度为0.87～0.89，均显著小于野芥菜，只有BC3mF3的总适合度为0.93，与野芥菜无显著差异(图5)。

低密度3∶2混种时，BC3mF2、BC3pF2与BC3pF3的株高分别比其混种的野芥菜显著低20.84、25.26和36.95 cm，茎粗分别显著低0.39、0.42和0.35 cm，只有BC3mF3的株高和茎粗均与野芥菜无显著差异；BC3pF2的地上部单株干生物量为112.87g，显著小于野芥菜46.76 g，其余后代的地上部单株干生物量与野芥菜无显著差异；BC3F2与BC3F3的一次分支数、单株有效角果数、种子重量、角果长以及每角果饱粒数均与野芥菜无显著差异(表4)。低密度3∶2混种条件下BC3mF2、BC3pF2与BC3pF3的总适合度分别为0.87、0.86、0.87，都显著小于野芥菜，只有BC3mF3的总适合度为0.94，与野芥菜相当(图6)。

图3 田间低密度单种下野芥菜和回交3代子1代及子2代的总适合度Fig.3 Composite fitness of wild B. juncea and the first and second progenies of the third backcross generation in pure 15 plants/plot

图4 田间高密度单种下野芥菜和回交3代子1代及子2代的总适合度Fig.4 Composite fitness of wild B. juncea and the first and second progenies of the third backcross generation in pure 30 plants/plot

1:WildB.juncea;2:BC3mF2;3:BC3pF2;4:BC3mF3；5:BC3pF3.不同小写字母表示差异性显著(P<0.05)，下同。The different letters mean the significant differences atP<0.05, the same below.

表3 4∶1混种时回交3代子1代及子2代(BC3F2、BC3F3)与野芥菜适合度成分的比较Table 3 Comparison on fitness components between B. juncea and backcross generation (BC3F2, BC3F3) in mixed 4∶1 planting proportion

图5 田间低密度4∶1混种下野芥菜和回交3代子1代及2代的总适合度Fig.5 Composite fitness of wild B. juncea and the first and second progenies of the third backcross generation in mixed 15 plants/plot under 4∶1 planting proportion

图6 田间低密度3∶2混种下野芥菜和回交3代子1代及子2代的总适合度Fig.6 Composite fitness of wild B. juncea and the first and second progenies of the third backcross generation in mixed 15 plants/plot under 3∶2 planting proportion

低密度1∶1混种时，各回交后代的适合度成分均达到了与野芥菜无显著差异。但是BC3pF2与BC3pF3的总适合度分别为0.90、0.87，仍显著小于野芥菜，而BC3mF2与BC3mF3的总适合度分别为0.95、0.91，与野芥菜无显著差异(图7)。

2.2.2高密度混种条件下 4∶1混种下，BC3F2和BC3F3的株高在116.03～137.95 cm之间，茎粗为0.90～1.11 cm，地上部单株生物量在40.53～70.32 g之间，单株有效角果数在614.97～705.56之间，种子重量为11.19～13.27 g/株，都显著小于野芥菜；而BC3F2和BC3F3的一次分支数在9.74～12.87之间，角果长为3.40～3.74 cm，每角果饱粒数为13.38～15.57粒，均与野芥菜无显著差异(表3)。最终，BC3F2和BC3F3的总适合度为0.75～0.79，也都显著小于野芥菜(图8)。

图7 田间低密度1∶1混种下野芥菜和回交3代子1代及子2代的总适合度Fig.7 Composite fitness of wild B. juncea and the first and second progenies of the third backcross generation in mixed 15 plants/plot under 1∶1 planting proportion

图8 田间高密度4∶1混种下野芥菜和回交3代子1代及子2代的总适合度Fig.8 Composite fitness of wild B. juncea and the first and second progenies of the third backcross generation in mixed 30 plants/plot under 4∶1 planting proportion

3∶2混种下，BC3F2和BC3F3的株高为109.58～137.46 cm，茎粗为0.96～1.18 cm，地上部单株生物量在48.17～76.08 g之间，单株有效角果数为592.20～857.81，种子重量为10.54～18.07 g，均显著小于野芥菜；而BC3F2和BC3F3的一次分支数为9.24～13.60，角果长为3.44～3.89 cm，每角果饱粒数在14.32～17.31粒之间，与野芥菜无显著差异(表4)。各回交后代的总适合度为0.76～0.84，也都显著小于野芥菜(图9)。

表4 3∶2混种时回交后代(BC3F2、BC3F3)与野芥菜适合度成分的比较Table 4 Comparison on fitness components between B. juncea and backcross generation (BC3F2， BC3F3) in mixed 3∶2 planting proportion

1∶1混种下，BC3F2和BC3F3的株高为115.73～133.17 cm，茎粗为0.98～1.14 cm，地上部单株生物量为61.85～78.55 g，单株有效角果数为799.09～882.18，种子重量为16.36～20.23 g，均显著小于野芥菜；而BC3F2和BC3F3的一次分支数为11.14～12.84，角果长为3.51～3.96 cm，每角果饱粒数为13.60～16.41粒，与野芥菜无显著差异(表5)。各回交后代的总适合度为0.77～0.84，也都显著小于野芥菜(图10)。

2.3 各后代适合度成分与密度的相关性分析

图9 田间高密度3∶2混种下野芥菜和回交3代子1代及子2代的总适合度Fig.9 Composite fitness of wild B. juncea and the first and second progenies of the third backcross generation in mixed 30 plants/plot under 3∶2 planting proportion

图10 田间高密度1∶1混种下野芥菜和回交3代子1代及子2代的总适合度Fig.10 Composite fitness of wild B. juncea and the first and second progenies of the third backcross generation in mixed 30 plants/plot under 1∶1 planting proportion

表5 1∶1混种时回交后代(BC3F2、BC3F3)与野芥菜适合度成分的比较Table 5 Comparison on fitness components between B. juncea and backcross generation (BC3F2， BC3F3) in mixed 1∶1 planting proportion

表6 BC3F2、BC3F3的地上部单株干生物量、单株有效角果数和种子重量与单种和混种时密度的相关性以及混种比例的相关性分析Table 6 Correlation analysis between above-ground dry biomass/plant, silique number/plant and seed weight of backcross generation BC3F2， BC3F3 and the density in pure and mixed plot and the ratio in mixed plot

*表示显著性在0.05水平，**表示显著性在0.01水平。

* Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed); ** Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed).

BC3F2和BC3F3的地上部单株干生物量、单株有效角果数和种子重量与单种和混种时密度以及混种比例的相关性见表6。可以看出，各回交后代在单种和混种时这3个适合度成分均与种植密度呈显著负相关关系。说明随着密度的增大，各后代的地上部单株干生物量、单株有效角果数和种子重量都呈下降的趋势。与比例的相关性中，低密度种植条件下，各回交后代的地上部单株干生物量、单株有效角果数和种子重量与混种比例无显著相关关系；高密度种植条件下，BC3mF2的种子重量，BC3pF2的地上部单株干生物量、单株有效角果数和种子重量以及BC3pF3的地上部单株干生物量和种子重量与混种比例呈显著正相关关系，而BC3mF3的各适合度成分都与混种比例不相关，这说明了BC3mF3具有较强的生存竞争能力。

3 讨论

适合度是衡量个体或种群在不同生境下的适应程度或者是个体对群体基因库的相对贡献程度，即特定基因型个体在同种生物群体中生存和繁殖后代的能力[14,38]。转基因作物的抗性基因能否逃逸到野生近缘种中很大程度取决于杂交1代和随后后代的适合度[18,39-41]。本试验在田间条件下评估了抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的回交3代子1代及子2代的适合度，结果表明，在单种条件下，无论是低密度还是高密度，正反回交3代子1代和子2代都有和野芥菜相似的适合度，这就意味着携带抗性基因的回交3代子代在田间环境下具有较强的生存能力，因此抗草丁膦转基因油菜向野芥菜的基因逃逸风险不可忽视。

后代的结实能力是评价其适合度的重要指标之一，且受亲本亲缘关系的影响[12,17]。亲本基因组的同源性越高，杂交或回交后代的结实能力就越强。转基因作物和近缘种的杂交1代的染色体组来源于母本和父本，如果亲本的染色体组不同，杂种染色体在减数分裂中不能进行正常配对和分离，导致杂交1代的育性降低甚至高度不育。转基因油菜(2n=38, AACC)和近缘杂草野芥菜(2n=36, AABB)有一个共同的AA基因组，因此F1的染色体组成应该是AABC，2n=37，F1几乎不结实[10]。尽管如此，但F1和野芥菜有回交的可能性，并产生携带抗性基因的回交后代[9,27,35]，因此评价携带抗性基因回交后代的结实能力对正确评估转基因油菜的抗性基因向野芥菜的逃逸可能引起的生态风险有重要意义。

转基因油菜与近缘种的杂交后代可以不断自交或与野生近缘种回交，使得携带抗性基因后代的染色体会越来越接近野生种甚至与野生近缘种相同，因此后代的结实能力也会不断提高。这在转基因油菜与芜菁(B.rapa)的回交后代中[42]以及转基因油菜与野萝卜(Raphanusraphanistrum)的杂交和回交后代中得到证实[12,16-17]。理论上讲转基因油菜和野芥菜的回交后代的染色体数量应该是变化的，且变化范围介于20 (2A)+8(B)+0-8 (B)+0-9 (C)之间。 C染色体由于在减数分裂过程中没有同源染色体配对而随着代数的增加逐渐丢失[43]，因此随着回交或自交次数的增加，后代染色体趋于稳定。因此理论上讲，相同条件下，相比回交3代子1代，回交3代子2代应具有相似或更高的适合度。本研究单种下的试验结果也证实这一推论。从单个适合度成分来看，在低密度下，正反回交3代子1代的株高、茎粗和单株有效角果数都显著低于野芥菜，而正反回交3代子2代的适合度成分部分和野芥菜相当。在高密度下，正反回交3代子1代的株高、地上部干生物量和单株有效角果数以及反向回交3代子1代的每角饱粒数都显著低于野芥菜，而正向回交3代子2代的株高以及反向回交3代子2代的每角果饱粒数和野芥菜相当，这说明随着自交代数的增加，后代的适合度也呈提高的趋势，且正向回交3代子2代具有更高的适合度。因此在防范转基因油菜抗性基因逃逸的策略上在防范初始杂交发生的同时，也应该防范回交后代的产生。

植物竞争是植物间对限制性资源(肥、水、光、空间等)需求的一种相互关系，只要植物共享某种资源就会存在竞争[44]。许多研究表明竞争是影响后代适合度的主要因子之一。Halfhill等[45]发现无竞争条件下，转基因油菜与芜菁的回交后代的干生物量显著大于亲本转基因油菜，但种间竞争条件下，回交后代的单株干生物量明显低于亲本转基因油菜。在与小麦竞争的情况下，栽培向日葵(Helianthusannuus)与野生向日葵的杂交1代及野生向日葵的结实能力均明显下降[22]。在无竞争的情况下，野萝卜的结实能力明显大于栽培萝卜(R.sativus)和野萝卜的杂交后代，但在竞争的条件下， 野萝卜的结实能力显著下降，从而缩小了杂交后代与野萝卜在生殖适合度上的差异[21]。在竞争环境条件下，野萝卜和栽培萝卜的杂交后代能产生更多的种子，提高了杂种定植成功的可能性[23]。因此在田间条件下，研究携带抗性基因的回交后代在竞争条件下的适合度对深入了解转基因油菜向野芥菜的渗入有重要参考价值。

种植密度对物种的竞争能力有显著影响。高密度下的个体间在光照、养分和生长空间方面竞争激烈，单株占有空间少，获得的光照、养分也相对少，这就阻碍了其高度、叶面积和生物量等的增长[46]。张岚[47]对高羊茅(Festucaarundinacea)、黑麦草(Loliumperenne)、早熟禾(Poaannua)单种与混种的初期竞争动态的研究发现，各物种的鲜生物量的增速随群落密度的增大而降低。张宏彬等[48]对含有转基因和不含转基因的转Bt基因栽培稻和杂草稻的F2群体进行了田间混种试验，发现高密度下混种的群体适合度小于低密度混种下的适合度。除种植密度，混种比例对后代植物的竞争能力也有显著影响。一般在混合种植时，数量上占优势的植株能产生更多的种子，表现出更优异的生存竞争能力。这在黑麦草(Loliummultiflorum)和箭筈豌豆(Viciasativa)[49]以及小黑麦在不同混种比例下的竞争能力中得到证实[50]。在转基因油菜与野生近缘种后代的适合度研究中也有类似的研究结果。Johannessen等[51]在以油菜作为母本和芜菁为父本的基因漂移研究中证实高密度能降低油菜的营养生长能力，且油菜比例增加能提高其生物量。

本试验在田间条件下研究了抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的回交3代子1代、子2代和野芥菜在低、高两种密度下混种(4∶1、3∶2、1∶1比例)时的适合度。试验结果表明，在低密度4∶1和3∶2条件下，正反回交3代子1代以及反向回交3代子2代的适合度都显著低于野芥菜，只有正向回交3代子2代的适合度与野芥菜相似，在1∶1条件下，正向回交3代子1代和子2代的适合度与野芥菜相当；在高密度下，正反回交3代子1代和子2代的适合度都显著低于野芥菜。各后代的地上部单株干生物量、单株有效角果数以及种子重量与种植密度、比例的相关性分析也显示这些适合度成分与密度呈显著负相关，且高密度下与混种比例呈正相关。

竞争条件下即混种与无竞争条件即单种的结果明显不同，竞争导致转基因油菜与野芥菜的回交3代子1代和子2代适合度降低。因此在田间或野外环境存在竞争的情况下，携带抗性基因的回交3代子1代和子2代的生存竞争能力较野芥菜弱。尽管如此，在本试验条件下，供试的回交后代都能正常生长，完成开花结实，平均最低也能产生约800个有效角果，且每角饱粒数最低也在14粒，单株能形成11200粒种子。因此即使在竞争条件下后代的适合度有所降低，还是可能给杂草防除带来威胁。

选择压对后代适合度也有显著影响。Londo等[52]报道路边喷施草甘膦的雾滴漂移也能导致携带抗性基因的抗草甘膦油菜和芜菁回交后代适合度的提高。农田除草剂的喷施对转基因作物-杂草的杂交后代提供了选择压，转基因使抗性后代表现出选择优势，从而提高了后代的适合度，这可能会增加后代的杂草性。Londo等[53]的研究发现，当没有虫压和除草剂选择压时，抗虫和抗草甘膦转基因油菜的生物量、种子产量、相对繁殖力均比非转基因油菜低；而当存在虫压和除草剂选择压时，抗虫和抗草甘膦转基因油菜的种子产量有所提高，适合度也有所提高。因此，本试验有待进一步研究除草剂选择压特别是不同草丁膦选择压对抗性后代适合度的影响。

本试验设计的田间条件下，在有竞争的条件下，供试回交后代的生存适合度大多数情况下都没有野芥菜高，但是在农田生态系统的转基因油菜田中，在人工喷施除草剂后，没有抗性基因的野芥菜或回交后代会死亡，而携带抗性基因的后代则会存活下来，因此在田间实际环境条件下可能引起的生态风险不容忽视。

4 结论

本试验中，单种条件下，在低密度(15株/区)时，抗草丁膦转基因油菜与野芥菜的正反回交3代子1-2代的总适合度与野芥菜相当；混种条件下，在低密度(15株/区)各混种比例下，正向回交3代子2代的总适合度与野芥菜相当。因此，务必防范转基因油菜的抗性基因向野芥菜的漂移。防范转基因油菜基因逃逸时首先要加强转基因油菜的进出口及加工过程中的运输管理，防治油菜种子逃逸；其次，隔离种植转基因油菜，周围设置隔离带，外围种植其他作物，避免通过花粉介导的基因漂移；再次，播种和收获过程中要彻底清洗各种机械和工具，且在种子自然脱落前进行收获，避免转基因种子遗落在田间。此外，若转基因油菜或者与野芥菜的回交后代种子散落在田间，由于自身的休眠特性，会保留在田间种子库中，可翻耕农田且适时休耕，待种子库中回交后代种子及转基因油菜种子产生自生苗后进行防除。一旦发现回交后代自生苗时应立即进行防除，防止回交后代与野芥菜的再次回交；同时应轮换施用不同作用靶标的除草剂，防止抗药性杂草的产生，以保证防除效果。

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Fitnessofresistantbackcrossgeneration(BC3F2-3)betweenglufosinate-resistanttransgenicoilseedrapeandwildBrassicajuncea

WANG Xiao-Lei, WANG Jian, ZHANG Qing-Ling, YAN Jing, QIANG Sheng, SONG Xiao-Ling*

WeedResearchLab,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China

One of the concerns about releasing transgenic herbicide-resistant oilseed rape (Brassicanapus, AACC=38) is that herbicide-resistant (HR) transgenes from transgenic oilseed rape may escape to wildBrassicajuncea. If this happens, wildB.junceawith the HR trait might pose new problems for weed control. Therefore, it is necessary to evaluate gene flow from HR transgenic oilseed rape to wildB.junceabefore it is released. The fitness components and composite fitness of BC3mF2, BC3pF2, BC3mF3 and BC3pF3 (m=backcross progeny obtained with wildB.junceaas maternal plants; p=backcross progeny obtained with wildB.junceaas paternal plants.) between glufosinate-resistant transgenic oilseed rape and wildB.junceaunder different densities and different planting proportions were measured in the field. In pure plots, the composite fitness of BC3F2 and BC3F3 were not different to wildB.junceaeither at low density (15 plants/plot), or high density (30 plants/plot). In mixed plots, at low density under 4∶1, 3∶2 proportions, the composite fitness of the backcross generations was lower than that of wildB.junceaexcept for BC3mF3, which was similar to wildB.juncea. Under 1∶1 proportion, the composite fitness of the backcross generations was lower than that of wildB.junceaexcept for BC3mF2 and BC3mF3, which were similar to wildB.juncea. At high density, the composite fitness of all backcross generations was lower than that of wildB.junceairrespective of proportions. There was no correlation between fitness components of BC3mF3 and planting density. BC3F2 and BC3F3 between glufosinate-resistant transgenic oilseed rape and wildB.junceahave the ability to establish in field, particularly BC3mF3. Therefore, hybridization between transgenic oilseed rape and wildB.juncea, including backcrosses between wildB.junceaand F1or subsequent generations, should be prevented.

glufosinate-resistant transgenic oilseed rape (Brassicanapus); wildBrassicajuncea; backcross generation; fitness

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2017-03-21；改回日期：2017-05-17

转基因生物新品种培育科技重大专项子课题(2016ZX08012005-006)和国家自然科学

基金项目(31270579)资助。

王晓蕾(1994-)，女，安徽滁州人，在读硕士。*通信作者Corresponding author. E-mail: sxl@njau.edu.cn