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为评估转基因大豆与野生大豆杂交种的环境风险，研究人员开展其表型特征研究。以含 MON 87701/87751 抗虫性状的栽培大豆与野生大豆杂交，发现杂交种多表型介于亲本间，部分存在生殖不育，且抗虫性状对表型影响有限。该研究为转基因生物安全评估提供依据。
在大豆的进化与农业应用领域，野生大豆（Glycine soja）与栽培大豆（Glycine max）虽为近缘种，却因生殖隔离维持着物种界限。然而，两者间偶尔发生的杂交可能导致栽培大豆携带的生物技术性状（如抗虫基因）渗入野生种群，引发生态风险争议。当前，人们对杂交种在自然生境中的竞争力、生存潜力及基因流动风险知之甚少，尤其是抗虫生物技术性状（IP traits）是否会通过杂交影响野生种群的适应性，成为转基因生物安全评估的关键科学问题。
为破解这些谜团，来自拜耳作物科学（Bayer Crop Science）的研究团队开展了一项深入研究。他们以携带 MON 87701（表达 Cry1Ac 蛋白）和 MON 87751（表达 Cry1A.105 与 Cry2Ab2 蛋白）抗虫性状的栽培大豆品种，与韩国和日本的野生大豆种群杂交，通过多代杂交种（F?、F?、F?）的表型分析，揭示杂交种的生存潜力及抗虫性状的潜在影响。研究成果发表在《Transgenic Research》，为评估转基因大豆的环境风险提供了关键数据支撑。
研究采用了多种技术手段：通过人工杂交获得 F?代杂交种，并利用 PCR 技术鉴定转基因性状；在生长室条件下对杂交种及亲本的植物学特征（如株高、分枝数、开花时间）、花粉特性（活力与直径）和种子特性（休眠率、发芽率、种皮颜色）进行系统观测；运用线性混合模型和卡方检验等统计方法，分析表型数据的遗传规律及性状间的关联性。此外，研究还引入种子休眠实验和低温处理实验，模拟自然环境下杂交种的越冬能力。
植物学特征：杂交种的 “中间态” 与生存劣势
杂交种在多数表型上呈现双亲的中间值，如株高介于野生大豆（324.3 cm）与栽培大豆（57.5 cm）之间，茎粗、分枝数等也表现出类似趋势。然而，杂交种的单株荚数、种子数显著低于双亲，尤其是每荚种子数仅为 1.6-1.7 粒（野生与栽培大豆均为 2.3 粒），表明其生殖效率低下。抗虫性状对植物学特征影响有限，但携带 MON 87751 的杂交种株高更接近栽培大豆，暗示转基因可能通过与驯化基因共分离影响表型。
花粉特性：染色体互换引发的生殖障碍
杂交种的花粉活力显著低于双亲，F?代仅为 51.8%（野生与栽培大豆均＞95%），F?代虽提升至 73.3%，但仍存在部分植株（约 50%）表现出花粉半不育。细胞学研究表明，这一现象源于非同源染色体互换导致的染色体结构变异。花粉直径在杂交种中增大，可能是对育性降低的一种补偿机制，但未能抵消生殖障碍对生存的负面影响。
种子特性：休眠率下降与种皮颜色的遗传规律
野生大豆种子休眠率高达 44.4%，而杂交种仅为 8.3%，这与杂交种携带栽培大豆的驯化基因（如 i 和 t 等位基因）导致种皮开裂、休眠相关基因表达异常有关。种皮颜色在 F?代呈现 9 绿：3 黑：3 棕：1 黄的分离比，受 I 和 T 基因互作调控，其中棕色种皮常伴随开裂表型，进一步降低种子存活率。携带 MON 87751 的杂交种休眠率更低（8.1% vs 15.1%），推测与转基因插入位点靠近休眠相关基因（如 D1b 染色体上的驯化基因）导致共分离有关。
越冬能力与生态风险评估
低温处理实验显示，杂交种在越冬后发芽率（18.6%）显著低于野生大豆（26.3%），而死亡率（76.4%）更高，表明其越冬存活能力不足。结合田间观察，杂交种因携带大量栽培大豆的驯化基因、生殖不育及种子休眠率低等多重劣势，在自然生境中难以长期存续，转基因性状的渗入风险因杂交种的低适应性而受到抑制。
结论与意义
该研究系统揭示了野生与栽培大豆杂交种的表型特征及生存限制因素：驯化基因的遗传负荷、染色体互换导致的生殖不育、种皮缺陷引发的休眠率下降，以及转基因与驯化基因的共分离效应，共同削弱了杂交种的生态竞争力。尽管抗虫性状本身未对表型产生显著直接影响，但其与驯化基因的连锁可能间接加剧杂交种的生存劣势。研究结果为评估转基因作物与野生近缘种杂交的环境风险提供了关键科学依据，证实了在自然选择压力下，杂交种难以成为入侵性种群，转基因向野生种群的基因流动风险较低。这一发现为转基因大豆的安全释放提供了理论支撑，同时也强调了在生物技术研发中需关注转基因位点与宿主基因组的互作效应，以全面评估生态安全性。
