物理隔離的主要方式之壹是距離隔離，這是農業生產中為了保證種子純度而防止作物授粉的手段之壹。在釋放轉基因作物時采用距離隔離可以在壹定程度上阻斷轉基因通過花粉的漂移。國外已經在壹些作物上進行了這方面的研究，並取得了壹定的成果。在這些研究中，轉基因授粉的空間漂移程度是由轉基因花粉與非轉基因作物在不同距離不同方向上的雜交頻率決定的，隨著距離的增加而降低。例如，在Scheffler等人的轉基因油菜籽釋放試驗中，在12m距離處的雜交頻率為0.102%，而在47m距離處，107個非轉基因油菜籽種子中只有33個攜帶轉基因。McPartlan等人發現轉基因馬鈴薯花粉的傳播頻率為0。在10米處為017%，在20米處接近於零。
除了距離隔離之外，根據具體的轉基因作物，還可以選擇其他方法，例如去除轉基因作物的花朵，去除與作物兼容的物種，調整播種時間以錯開轉基因作物及其兼容物種的開花時間，並在其周圍種植同類非轉基因作物作為緩沖區。需要指出的是，上述方法僅適用於轉基因作物的小規模田間釋放實驗，但對於大規模商業化生產而言，通過物理隔離來防止轉基因作物通過花粉傳播是不現實和不可能的，因此必須考慮以下對策。
對於同壹種轉基因作物，不同實驗估計的隔離距離差異很大。例如，在英國，轉基因土豆的隔離距離最初估計為600米，但現在不到50米。除了統計原因外，這種明顯的差異可能還與周圍植被的類型和密度、其他植物的花期和氣候條件有關。研究還表明，隔離距離與轉基因作物的釋放面積有很大關系。在舍弗勒等人的上述實驗中，轉基因油菜的釋放面積較小，僅為75平方米，因此轉基因在47米處的傳播頻率僅為0.100033%；在他們的另壹項實驗中，釋放面積擴大到400平方米，在200米的距離上傳播頻率仍然為0.10156%，而0。在距離400米處為0038%。Timmons等人進行了轉基因油菜的大規模釋放試驗（面積為65，438+00公頃），測量到360米處的花粉密度僅下降到釋放點邊緣花粉密度的65，438+00%。在1.5公裏處，仍然統計到每立方米22粒花粉。轉基因基因調控
原則
所謂轉基因遺傳調控（TM）是指利用基因工程技術調控轉基因雜草的選擇優勢。這壹概念基於以下三個前提條件:
■串聯結構在遺傳中起著緊密連鎖基因的作用，串聯基因相互分離的情況極其罕見。
■有些性狀對作物是中性的或有益的，但對典型的雜草、作物或野生物種是有害的。
■由於雜草之間的激烈競爭和大量的種子，即使是輕微有害的性狀也會從種群中被淘汰。
在更復雜的轉基因基因調控策略中，甚至可以使用對作物有害的TM基因，但僅當轉基因作物與鄰近雜草僅部分相關且沒有同源染色體時。在這種情況下，它們之間最多只能發生罕見的部分同源重組。當采用這種策略時，首先，使用有害但不致命的TM基因來轉化作物，導致植物沒有農藝價值。然後，另壹種對有害的TM基因具有特異性的阻遏基因被用於進壹步轉化作物，使後代能夠正常表現。TM基因及其阻遏基因必須位於不同的染色體上。這樣，通過部分同源重組獲得與主要轉基因串聯的TM基因的雜草不太可能同時獲得阻遏物基因，因此原本被抑制的TM性狀將自由地顯示其有害影響。這種策略對六倍體小麥和油菜等作物很有用。
因此，如果對作物中性或有益但對雜草有害的TM基因（TM1，TM2）位於串聯構建體中轉基因（如抗除草劑基因）的兩側，則這種轉基因花粉與相關雜草受精產生的後代將是轉基因的，即抗除草劑的，但同時獲得的TM基因將具有有害的總效應，使它們難以發展成“超級雜草”。即使兩個TM基因中的壹個在雜交後代中消失，剩下的壹個仍將發揮調節作用。應該註意的是，如果作物已經具有TM性狀，則應該使用控制該性狀的另壹個不同的TM基因來防止* * *共抑制的發生。
可用於轉基因遺傳調控的性狀
從理論上講，有許多性狀可用於轉基因遺傳調控，但現在並不是所有潛在的TM性狀都可以使用，因為只有其中壹些性狀已被定位在染色體上或通過基因測序鑒定出來，而其他性狀僅被認為是可遺傳的。隨著對轉基因基因調控技術重要性認識的不斷深入，未來可能會加強對TM基因的分離和測序。目前，可用的TM基因很少，壹種過渡性的解決方案是選擇在與TM性狀緊密連鎖的位點插入轉基因的轉化體。連鎖距離越近，轉基因性狀和TM性狀相互分離的可能性就越小。當有可能將基因插入特定的染色體位點時，轉基因可以位於天然TM基因附近。
二次休眠
雜草種子往往表現為二次休眠，壹次生長產生的種子可以在下壹季和隨後的幾年中萌發，這不僅有利於它們的擴散和減少同類競爭造成的損失，而且使單壹處理無法控制所有雜草。因此，轉基因消除次生休眠對作物是中性的，對雜草是有害的。次生休眠的原因很多，如種皮不透水和種子中存在抑制因子等。到目前為止，已經有許多關於該性狀遺傳的報道，但尚不清楚哪些基因實際控制該性狀。擬南芥是最常用的植物基因來源。這種植物在實驗室培育的菌株不再具有強烈的次生休眠，壹種對衰老激素脫落酸不敏感的擬南芥突變體完全沒有次生休眠。利用野生擬南芥菌株和目前使用的實驗室菌株之間的遺傳差異，我們可以找到可以消除次生休眠的基因。此外，已證明內切β-甘露聚糖酶與種子萌發期間細胞壁的軟化部分有關。這樣的基因可以克服雜草的次生休眠，促進作物種子的萌發。
粒度
當雜草種子成熟時，大部分落在地上，使土壤中的雜草種子不斷得到補充，壹些種子與作物種子壹起收獲並隨著作物種子的運輸而傳播。另壹方面，在作物改良中，壹直是選擇不掉種子的品種，因為作物的種子脫落會使作物在下壹茬作物中成為自生雜草。因此，抗脫落基因對雜草有害，但對水稻和油菜等作物是中性或有益的。結果表明，脫落受離區激素平衡變化的控制，細胞分裂素的過量產生可延緩脫落。與二次休眠的情況壹樣，目前沒有測序的抗墜落基因。
侏儒
矮稈是糧食作物中的理想性狀，它提高了收獲指數，增強了耐肥性和抗倒伏性，從而大大提高了單位面積產量，這在矮稈水稻和小麥品種的選育和推廣中得到了充分證明。矮化對雜草沒有好處，因為它們不再能與作物爭奪陽光。已知許多基因控制植物高度，其中壹些基因與赤黴素生物合成密切相關。抑制赤黴素的生物合成可以降低株高，而化學矮化劑可以通過這種方式達到矮化小麥的目的。目前，控制赤黴素生物合成所有步驟的酶及其基因已經明確，壹些酶負責赤黴素生物合成的所有早期階段。擬南芥中這些基因的突變將產生矮化植物，其矮化可以通過赤黴素處理逆轉。壹些過程，如抽薹，是由特定的赤黴素控制的。例如，在蘿蔔中，起作用的是GA1和GA4。單加氧酶和雙加氧酶負責赤黴素生物合成的下壹步，它們的壹些編碼基因已經被分離出來。
在許多物種中，油菜素類固醇可以促進莖伸長。在這些激素的生物合成中，某些酶的缺乏或過表達也會導致植物矮化。植物的矮化不僅與激素生物合成有關，還涉及避蔭反應。所謂避蔭反應，是指細胞中各種形式的光敏色素相互作用，在感知到植物受到遮蔭後，導致莖伸長。在煙草中，基因工程技術被用來使光敏色素產生過量的植物，這些植物在遮陰後不會伸長。然而，單子葉植物和雙子葉植物之間存在很大差異，煙草中使用的光敏色素反義基因在禾本科植物中沒有活性。
其他字符
還有其他幾個特征可以用來防止轉基因傳播到相關雜草或相關物種。
壹個是消除堅硬種皮特征的基因。具有這種堅硬種皮的雜草種子通常可以通過動物的消化道傳播而不會造成損害。
第二種是促進養分向根部分配的基因，這種基因對甜菜等栽培塊根作物有益，但對壹年生野生甜菜等相關作物有害。
第三種是防止抽薹的基因，這種基因對胡蘿蔔、芹菜、卷心菜、萵苣、甜菜和類似作物非常有用，但對相關雜草高度有害。
第四個是開花抗性基因，它可以阻止轉基因從馬鈴薯傳播到其野生安第斯親戚，並切斷有性種子自發馬鈴薯的生產。
轉基因特性和轉基因特性之間的平衡
壹些轉基因性狀的獲得使雜草具有了某種優勢。因為雜草通常可以產生成千上萬的種子，而且雜草與雜草之間以及雜草與作物之間的競爭非常激烈，即使略有益處，漂浮到雜草中的轉基因也會在種群內迅速增殖和傳播。當TM性狀的缺點被用來抵消轉基因性狀的優點時，必須考慮它們之間的平衡。如果轉基因為雜草提供了強大的優勢，則可能需要在構建體中具有壹個以上的TM性狀。事實上，許多除草劑的殘留期很短，當藥效消失或不施用除草劑時，轉基因除草劑抗性雜草的優勢就不復存在了（假設轉基因表達產生的優勢是單壹的而不是多效的）。同樣，盡管壹些害蟲和病原體持續存在，但許多害蟲和病原體只在某些季節大量出現，達到危害程度，有些甚至每隔幾年才在氣候條件最適合流行時爆發壹次。在上述情況下，轉基因雜草的優勢是暫時的，TM性狀的存在將使這種雜草的適宜性凈下降。
壹些原本預計不會產生任何益處的轉基因在擴散到雜草中時可能會產生益處。例如，脂質發生變化的轉基因植物對某些環境的適應性有時會提高；澱粉改變的植物可能不適合昆蟲的口味或不易被真菌消化，因此是有益的。有鑒於此，最好釋放可能使雜草連續受益的轉基因作物，以防止“超級雜草”的發展
轉基因植物的遺傳調控風險
采用轉基因遺傳控制策略後，“超級雜草”不會再出現嗎？答案是否定的，首先是因為轉基因基因調控技術本身存在壹定的風險，這些風險來自於TM性狀與轉基因性狀的分離以及TM性狀的突變失活。但事實上，緊密連鎖性狀的突變或交換頻率極低，從10（-5）到10（-7）不等。如果這種頻率仍然被認為是不可接受的風險，那麽可以使用位於轉基因兩側的兩個TM基因，並且這兩個TM基因的丟失頻率小於10（-12）。在可以實施轉基因基因調控策略和後壹種策略的作物上，將它們結合起來可以進壹步
降低失去TM性狀的風險。如果串聯結構位於非同源染色體上，只有罕見的部分同源重組才能取代它。部分同源重組的罕見發生和連鎖性狀的罕見丟失使其不太可能產生“超級雜草”另壹方面，相關雜草也可能通過自然進化獲得轉基因性狀。能夠抑制乙酰乳酸合成酶（ALS）的除草劑的耐藥性就是壹個典型的例子。這種抗性已經被引入向日葵中，但由於擔心基因轉移到野生向日葵中，轉化體還沒有被釋放。然而，最近在單作玉米田中發現了具有這種除草劑抗性的野生向日葵。因此，對於轉基因基因監管，管理部門應該關註的是通過這種策略可以將“超級雜草”的風險降低到多低的程度，而不是完全避免。雄性不育的利用與無融合生殖機制
由於基因漂移主要是通過花粉傳播和受精來實現的，因此釋放雄性不育品種是防止轉基因逃逸的直接有效的方法，特別適用於壹類可以有性繁殖和無性繁殖的作物（如馬鈴薯）。雖然這種方法不是萬無壹失的，但如果轉基因作物被用作其
野生近緣物種的花粉受體形成的雜交種子留在土壤中，轉基因植物將通過與親本回交而逃逸，但這種轉基因作物的釋放可以大大降低其生態風險。
無融合生殖是植物界中壹種不需要正常受精就能廣泛產生種子的特殊生殖方式。到目前為止，這種現象已在包括禾本科在內的37個科的370多種植物中發現。無融合生殖的利用正在發展成為壹個新的商業領域，其中壹個重要方面是利用它來固定雜種優勢。我國在利用無融合生殖機制固定水稻雜種優勢方面做了大量的研究工作。在無融合生殖中，種子實際上來自營養體。因此，如果具有無融合生殖特性的轉基因作物缺乏有活力或親和的花粉，就不會有轉基因逃逸。
方案4
轉基因位於與當地雜草不相容的基因組中
小麥和油菜有多個基因組，通常這些來自不同野生物種的基因組中只有壹個與相關雜草的基因組具有親和力，因此可以將基因轉移到雜草中。例如，小麥的D基因組與美國的壹種棘手的雜草——節節麥的D基因組有關。
因此轉基因可以從小麥傳播到雜草中。同樣，轉基因很容易從油菜的B基因組漂移到許多蕓苔屬雜草和野生物種中。在與這些雜草的種間雜交中，來自小麥A或B基因組或油菜C基因組的轉基因必須通過罕見的部分同源重組自然整合到穩定和可育的後代中。利用細胞遺傳學定位技術對轉基因進行定位，在此基礎上，只有那些轉基因位於與當地雜草不相容的基因組中的轉基因品系才能被釋放，這可以將轉基因性狀擴散到雜草中的風險降低幾個數量級。轉基因在葉綠體或線粒體基因組中的定位
高等生物的遺傳信息大部分包含在細胞核中，小部分存在於葉綠體和線粒體等細胞器中。葉綠體和線粒體基因組控制的性狀主要由細胞質遺傳。隨著現代生物技術的發展，將某些性狀引入葉綠體或線粒體基因組成為可能。在這些基因組完全是母系遺傳的物種中，轉基因通常不會通過花粉的空間傳播漂移到其他物種中。這項研究已經在煙草中進行並取得了初步成功。抗除草劑的草甘膦基因已經被引入這種作物的質體中。