蜜蜂传粉影响油菜基因扩散的机理

A major concern for ecological risk assessment of transgenic oilseed rape (Brassica napus L.) is the gene transfer via pollen (gene flow) from genetically modified (GM) oilseed rape to its related species. And seeds and food (eg. honey) could be contaminated by foreign genes. As an important pollinator, bees are the most likely agent for oilseed rape pollen dispersal. However, it is difficult to establish environmental safety system for GM oilseed rape due to lack of knowledge about the pollination mechanism between bees and oilseed rape. Our research materials are the Chinese honeybee (Apis cerana cerana Fabricius), two GM oilseed rape varieties (Z7B10, Z03Y) and two near-isogenic non-GM varieties. We observe the foraging behavior of honey bees on GM and non-GM crops in order to investigate the pollination preference of bees for them. Furthermore, we study the chemical communication among bee, GM oilseed rape and non-GM oilseed rape, and estimate the level of bee-mediated gene flow from the GM oilseed rape to its non-GM counterpart. Our research will provide important insights into revealing the causal mechanisms of bee-mediated gene flow between plant populations by considering pollinator behaviour, physiology and ecology. Ultimately, our results will provide a practical guide for risk assessment and management of transgene escape in GM crops.

通过花粉漂流，转基因油菜可以将外源基因转移到其它近缘植物，在带来一系列生态风险的同时，也导致其它植物的种子或产品中（如蜂蜜等）混杂有转基因成份，甚至引发国际贸易争端。蜜蜂是油菜花粉传播的重要媒介，并对油菜基因扩散具有重要影响。当前，缺乏对蜜蜂传粉机理的认识已成为构筑我国转基因油菜环境安全保障措施的重要障碍。本项目以我国特有的中华蜜蜂和我国自主培育的转基因油菜为研究对象，考察蜜蜂对转基因油菜和普通油菜的访花行为，探究蜜蜂对转基因油菜、普通油菜的偏好性及化学通讯差异，明确蜜蜂传粉对油菜基因扩散的影响程度，进而从蜜蜂传粉的行为、生理和生态影响三个方面，综合分析蜜蜂传粉影响油菜基因扩散的机理。研究结果对于减少或控制油菜基因扩散风险具有重要的现实意义，同时也可以为我国转基因油菜的生态安全性评价提供科学依据。

油菜是常异花授粉作物，蜜蜂传粉可将转基因油菜的外源基因转移到其它近缘植物，在带来一系列生态风险的同时，也可导致其它植物的种子或产品中（如蜂蜜等）混杂有转基因成份。当前，缺乏对蜜蜂传粉机理的认识已成为构筑我国转基因油菜环境安全保障措施的重要障碍。本项目以我国特有的中华蜜蜂和我国自主培育的转基因油菜为研究对象，考察蜜蜂对转基因油菜和普通油菜的访花行为，探究不同品种油菜的花部构成“气味、蜜酬、花色”差异以及蜜蜂对转基因油菜、普通油菜的偏好性，明确蜜蜂传粉对油菜基因扩散的影响程度，进而从蜜蜂传粉的行为、生理和生态影响三个方面，综合分析蜜蜂传粉影响油菜基因扩散的机理。研究结果表明，抗草胺膦油菜“Z7B10”和它的转化受体普通油菜“中双7号”，两者油菜花的花蜜体积、葡萄糖和果糖含量相近，挥发性化合物组成相同、特征组分含量相近，黄酮类化合物组成无差异、总黄酮含量相近，且趋性行为试验也无明显偏好性；普通油菜“中双10号”和抗草甘膦油菜“Q3”两个油菜品种具有不同的遗传背景，它们在花的气味、蜜酬、花色等方面存在一定差异，抗草甘膦油菜“Q3”的花蜜体积更大、葡萄糖和果糖浓度更高，在大田行为试验中，吸引了更多的中华蜜蜂，但室内花色选择试验中，中华蜜蜂更倾向于选择普通油菜“中双10号”； 在挂账隔离且人工放养蜜蜂授粉条件下，转基因油菜与普通油菜间的基因流频率最高，且蜜蜂传粉可以导致油菜蜜中混杂有转基因成分。中华蜜蜂对油菜花的选择受气味、蜜酬、花色等的影响，蜜酬在中华蜜蜂的趋性行为中扮演着更重要的角色；中华蜜蜂对转基因油菜并没有表现出明显的趋避性，蜜蜂是影响基因流差异的重要因素。研究成果对于减少或控制油菜基因扩散风险具有重要的现实意义，同时也可以为我国转基因油菜的生态安全性评价提供科学依据。