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基因飘流的概念
基因飘流(gene
flow)是同种或异种有性可交配物种之间通过风媒、虫媒或风媒加虫媒、供体的花粉扩散到受体植物的柱头上授粉、受精结实的过程,简称由花粉扩散介导的基因飘流(基因流)或有性杂交(异交)。基因飘流是历来存在的一种自然现象,并非从转基因植物开始才有基因飘流。在漫长的植物进化过程中,异交或基因飘流是物种进化的动力之一。
对基因飘流需要有一个定义性的描述。从字面理解,基因飘流是指供体A的基因飘流转入到受体B,使受体B带有供体A的基因。阅读迄今用中、英文发表的基因飘流文献,研究者对基因飘流这一术语尚没有一个确切的科学定义。由此导致文献中的表述不尽一致,如:“基因飘流”、“基因漂流”、“基因漂移”、“基因污染(gene
contamination)”等等,也有人认为基因飘流有三条途径,一是通过花粉扩散;二是通过种子传播;三是在有性不亲和的物种之间(如植物与土壤微生物之间)通过基因的水平转移(horizontal
gene transfer)实现基因交流。之所以有这些不同的表述或歧义,与“基因飘流”没有一个确切的定义有关。在我们团队成员早期发表的论文中,也曾用过“基因漂流”、“基因漂移”的字眼。
经过反复推敲,我们认为,gene flow的狭义定义应为:基因飘流是指同种或异种有性可交配物种之间通过风媒或虫媒、或风媒加虫媒、供体的花粉扩散到受体植物的柱头上授粉、受精结实的过程,简称由花粉扩散介导的基因飘流(基因流)或有性杂交(异交)。基因飘流在本质上即通常所说的异交结实。有性不可交配的植物种之间不存在基因飘流。种子扩散并非基因飘流的一种形式或途径,因为种子内所含的基因并未流动,种子扩散后最终还是要通过花粉扩散介导才能产生基因流。在植物与土壤微生物之间,迄今除土壤农杆菌中的Ti质粒上的“可转移DNA”(Transfer
DNA,简称T-DNA)可转至植物细胞、并在植物上形成“冠瘿瘤”外,尚没有反向(植物至细菌)“基因水平转移”的科学证据。有一部著名影片叫“飘”(“Gone
with the wind”,“随风而去”),显然,基因飘流与“风”有关,而与“水”的关系较小,尽管空气相对湿度会影响水稻颖壳和花药的开裂、进而影响散粉。在我们经历的多次学术报告中,常有人提问“台风时水稻基因飘流率是否会更大?”。事实上,雨天水稻颖壳和花药不开裂,即使偶有散粉,花粉粒也会在吸水后膨胀爆裂。基因飘流更与通常旅游中的木筏或竹筏漂流不同。故用“基因漂流”或“基因漂移”表述不合适。基因飘流不但在异交作物(如玉米)上发生,自交作物(如水稻)也有一定的异交率。说明这原本就是一种自然现象,历来存在,并非从转基因作物开始才有基因飘流。“基因污染”更是一种过度渲染,与“自然现象”相悖,易与“核污染”、“空气污染”、“水污染”或“土壤重金属污染”等混为一谈,更不宜采用。在杂交制种、不育系繁殖和种子生产中,基因飘流只是引起种子混杂,影响品种纯度。若基因飘流至相关的近缘野生种,则应考虑其是否会引发生态风险。应当指出,基因飘流既有负面影响,也有正面作用。在漫长的植物进化过程中,基因飘流或异交产生双亲之间的基因重组、修饰和变异,是物种进化的动力之一。举例来说,当今具有ABD三个基因组的栽培小麦,就是从分别具有A、B、D基因组的三个野生种通过异交及基因重组演化而来。
(摘编自:裴新梧,袁潜华,胡凝等著. 水稻转基因飘流
/—北京:科学出版社,2015。ISBN
978-7-03-046624-2) |
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