轉(zhuǎn)WYMV-Nib8基因抗黃花葉病小麥的農(nóng)藝性狀

吳季榮　邢宇俊　梁杰　陸丹丹　董飛　徐劍宏　史建榮

摘要：與一般作物相比，轉(zhuǎn)基因作物在目標(biāo)性狀得到改良的同時(shí)，其他農(nóng)藝性狀可能會(huì)受到影響。前期研究發(fā)現(xiàn)，與受體小麥揚(yáng)麥158相比，轉(zhuǎn)WYMV-Nib8基因小麥N12-1對(duì)小麥黃花葉病具有較強(qiáng)抗性。為了明確 N12-1的生存競(jìng)爭(zhēng)能力及在長(zhǎng)江中下游麥區(qū)的生態(tài)適應(yīng)性，在2017—2018年以轉(zhuǎn)基因小麥N12-1及其受體揚(yáng)麥158和3個(gè)當(dāng)?shù)刂髟云贩N揚(yáng)麥11、寧麥13、寧麥14為比較對(duì)象，對(duì)小麥的主要農(nóng)藝性狀（基本苗數(shù)、株高、穗數(shù)、粒數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量）和對(duì)主要病害的抗性進(jìn)行研究。2年的試驗(yàn)結(jié)果表明，N12-1與揚(yáng)麥158的基本苗數(shù)、穗數(shù)、粒數(shù)無(wú)顯著差異，但N12-1顯著矮于其受體揚(yáng)麥158，而穗粒數(shù)顯著高于揚(yáng)麥158。N12-1與當(dāng)?shù)刂髟云贩N揚(yáng)麥11相比，株高、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量有顯著差異，其他性狀無(wú)顯著差異;N12-1與寧麥13僅在株高上有顯著差異，其他性狀均無(wú)顯著差異;N12-1與寧麥14僅千粒質(zhì)量有顯著差異，其他性狀均無(wú)顯著差異。轉(zhuǎn)基因植物與受體之間對(duì)赤霉病、紋枯病的抗性均無(wú)顯著差異。研究結(jié)果可為該轉(zhuǎn)基因小麥申請(qǐng)安全證書(shū)提供基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)基因小麥;黃花葉病;農(nóng)藝性狀;病蟲(chóng)害抗性;轉(zhuǎn)WYMV-Nib8基因

中圖分類號(hào)： S435.121.4+9? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）19-0115-04

收稿日期：2019-12-30

基金項(xiàng)目：轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(xiàng)（編號(hào)：2016ZX08011-003）。

作者簡(jiǎn)介：吳季榮（1981—），男，江蘇鹽城人，博士，副研究員，主要從事轉(zhuǎn)基因安全評(píng)價(jià)研究。Tel：（025）84392003;E-mail：yangzhouwjr@126.com。

通信作者：史建榮，博士，研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全研究。Tel：（025）84392001;E-mail：shiji@jaas.ac.cn

目前，應(yīng)用基因工程技術(shù)改良作物性狀已經(jīng)成為重要的育種方法之一。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的目的是在不改變受體作物遺傳背景的情況下改變目標(biāo)性狀，如產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等[1]。隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)基因作物的種植面積不斷增加。截至2018年，世界上26個(gè)國(guó)家的轉(zhuǎn)基因作物種植面積已經(jīng)超過(guò)1.9億hm2[2]。小麥轉(zhuǎn)基因研究也得到了快速發(fā)展，目前已經(jīng)出現(xiàn)了一批具有優(yōu)良性狀的轉(zhuǎn)基因小麥品系，特別是抗病轉(zhuǎn)基因小麥育種已經(jīng)取得了較快發(fā)展[3]。

轉(zhuǎn)WYMV-Nib8基因抗黃花葉病小麥N12-1是中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所培育的抗病轉(zhuǎn)基因小麥[4]，其受體為長(zhǎng)江中下游地區(qū)前期主要推廣的品種揚(yáng)麥158。在前期的研究中發(fā)現(xiàn)，N12-1對(duì)靶標(biāo)病害小麥黃花葉病具有優(yōu)良的抗性，相較于受體親本揚(yáng)麥158的高發(fā)病率（98.0%），N12-1發(fā)病率可低至6.2%，甚至對(duì)小麥黃花葉病完全免疫[5]。轉(zhuǎn)基因過(guò)程在改良目標(biāo)性狀的同時(shí)，外源基因的插入可能導(dǎo)致基因組其他基因的表達(dá)產(chǎn)生變化，從而影響非靶標(biāo)性狀，相比于轉(zhuǎn)基因受體來(lái)說(shuō)，其生態(tài)適應(yīng)性和生存競(jìng)爭(zhēng)能力可能發(fā)生改變，長(zhǎng)勢(shì)比受體差[6]。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)管理辦法》的要求，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物在獲得生產(chǎn)許可前必須進(jìn)行生物安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)，生態(tài)適應(yīng)性、生存競(jìng)爭(zhēng)能力等的研究是生物安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)的主要內(nèi)容[7]。本研究擬通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)基因抗黃花葉病小麥N12-1進(jìn)行農(nóng)藝性狀、非靶標(biāo)病蟲(chóng)害的抗性研究，以確定其在長(zhǎng)江中下游麥區(qū)的生態(tài)適應(yīng)性與生存競(jìng)爭(zhēng)能力。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2016年10月至2017年6月、2017年10月至2018年6月在位于南京市六合區(qū)的江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合轉(zhuǎn)基因試驗(yàn)基地進(jìn)行，土壤肥力中等。試驗(yàn)材料分別為高抗小麥黃花葉病轉(zhuǎn)WYMV-Nib8基因品系N12-1（由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所提供）及其受體品種揚(yáng)麥158與南京當(dāng)?shù)?個(gè)主栽品種——揚(yáng)麥11、寧麥13和寧麥14。這5個(gè)品種（系）分別種植4個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種植7行，每行2 m，行距30 cm，株距3 cm，按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。前茬作物為水稻，基肥為復(fù)合肥，施用量為 300 kg/hm2，其余按常規(guī)操作進(jìn)行管理。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 基本苗數(shù)調(diào)查 在小麥生長(zhǎng)苗期進(jìn)行基本苗數(shù)調(diào)查，每個(gè)小區(qū)選擇出苗比較一致的2行進(jìn)行調(diào)查，每行調(diào)查1 m長(zhǎng)度范圍內(nèi)的苗數(shù)，以2個(gè)點(diǎn)的平均值代表基本苗數(shù)。選取的調(diào)查點(diǎn)以插牌固定，用于后期相關(guān)農(nóng)藝性狀調(diào)查。

1.2.2 株高調(diào)查 在小麥成熟期進(jìn)行株高調(diào)查，每個(gè)小區(qū)選擇4個(gè)角及中間共計(jì)5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，取土壤表面到穗最高處（不包括芒）的株高，以平均值代表各小區(qū)小麥的整體株高，單位為cm。

1.2.3 產(chǎn)量相關(guān)性狀調(diào)查 在小麥成熟期，統(tǒng)計(jì)每個(gè)小區(qū)調(diào)查基本苗數(shù)時(shí)已經(jīng)固定的2個(gè)點(diǎn)內(nèi)的穗數(shù)，計(jì)算每個(gè)小區(qū)2個(gè)點(diǎn)的平均值，得到1 m范圍內(nèi)的穗數(shù)，單位為穗/m;收獲每個(gè)小區(qū)固定調(diào)查點(diǎn)的小麥，脫粒后統(tǒng)計(jì)2個(gè)點(diǎn)內(nèi)小麥的籽粒數(shù)，計(jì)算每個(gè)小區(qū)2個(gè)點(diǎn)的平均值，得到1 m范圍內(nèi)的籽粒數(shù)，單位為粒/m;各測(cè)定點(diǎn)粒數(shù)與穗數(shù)的比值為各調(diào)查點(diǎn)的穗粒數(shù)，計(jì)算每個(gè)小區(qū)2個(gè)點(diǎn)的平均值，得到1 m范圍內(nèi)的穗粒數(shù);每個(gè)點(diǎn)隨機(jī)挑選1 000粒小麥籽粒，稱質(zhì)量后得到該點(diǎn)的千粒質(zhì)量，以各小區(qū)2個(gè)點(diǎn)千粒質(zhì)量的平均值代表各小區(qū)小麥的千粒質(zhì)量，單位為g。

1.2.4 蚜蟲(chóng)數(shù)量調(diào)查 于2016—2017年調(diào)查蚜蟲(chóng)的自然發(fā)生數(shù)量。在小麥生長(zhǎng)灌漿期，調(diào)查供試的5個(gè)品種（品系）小麥的各個(gè)重復(fù)的蚜蟲(chóng)數(shù)量，各小區(qū)取4個(gè)角和中心共5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，每個(gè)點(diǎn)取20根莖稈調(diào)查葉片、穗部的蚜蟲(chóng)數(shù)量，以各小區(qū)所有莖稈上的總蚜蟲(chóng)數(shù)量代表各小區(qū)蚜蟲(chóng)的發(fā)生數(shù)。

1.2.5 主要病害的調(diào)查 于2017—2018年接種后調(diào)查N12-1與揚(yáng)麥158對(duì)赤霉病、紋枯病的抗性。赤霉病接種、調(diào)查方法按文獻(xiàn)[8]進(jìn)行;紋枯病接種、調(diào)查采用大田播撒病麥粒法[9]進(jìn)行。