轉(zhuǎn)基因玉米和水稻對土壤螨類和線蟲群落組成及數(shù)量動態(tài)的影響研究.pdf

1、目前，轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米的培育為提高飼料的利用效率，減少動物糞便對環(huán)境的污染，轉(zhuǎn)Bt水稻為抵抗每年因蟲害造成減產(chǎn)提供有效手段的同時，由于外源基因的人工插入，可能改變植物原來的基因組序列，進(jìn)而影響植物的生理生化特性和物理化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而對土壤生態(tài)系統(tǒng)存在一定的風(fēng)險。而土壤生態(tài)系統(tǒng)是進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動的重要場所，長期種植轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米和轉(zhuǎn)Bt水稻，可能會改變土壤的理化性質(zhì)和土壤肥力，同時會造成Bt毒素在土壤中的積累，進(jìn)而會對土壤生物產(chǎn)生不

2、同程度的影響。另一方面，大氣中CO2濃度升高已經(jīng)成為當(dāng)前氣候變化生物學(xué)研究的熱點(diǎn)問題之一，CO2濃度升高有利于提高植物的光合作用和生產(chǎn)力（Alley et al.，1993; Rogers et al.，1994），引起植物體內(nèi)N含量會顯著下降，從而導(dǎo)致C/N比增加（謝祖斌等，2002），進(jìn)而會影響植物的次生代謝防衛(wèi)（Stitt and Krapp，1999），而且會進(jìn)一步影響土壤食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜性，對土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的影響。

3、現(xiàn)在已經(jīng)證實，在高CO2濃度下轉(zhuǎn)Bt水稻的Bt毒素表達(dá)量會降低?？梢?，研究轉(zhuǎn)基因作物在大田和氣候變化下對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響，將有助于明確轉(zhuǎn)基因作物的環(huán)境安全性，進(jìn)而服務(wù)于轉(zhuǎn)基因作物的生態(tài)可持續(xù)利用與發(fā)展。
　　因此，本文以轉(zhuǎn)植酸酶基因(BVLA430101)及其常規(guī)對照親本(蠡玉35)，2個融合基因水稻品系:恢復(fù)系華恢1號(HH1)及其對照親本明恢63(MH63)，雜交系Bt汕優(yōu)63(Bt-SY63及其對照親本汕優(yōu)63(SY63)

4、以及純和基因型品系克螟稻(KMD)及其非轉(zhuǎn)基因?qū)φ沼H本秀水稻(XSD)為研究對象，通過大田試驗和大田開頂式氣室（Open-top chamber; OTC）控制試驗，系統(tǒng)研究了在大田和氣候變化條件下，轉(zhuǎn)基因作物對土壤螨類和線蟲的影響，以期進(jìn)一步明確大田及氣候變化條件下轉(zhuǎn)基因作物的土壤環(huán)境安全性。主要結(jié)果如下:
　　1、大田條件下轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米對土壤螨類和線蟲的影響
　　土壤螨類數(shù)量會隨著時間變化產(chǎn)生顯著波動，但轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)

5、基因?qū)φ沼H本玉米間差異不顯著。從總的時間動態(tài)看，轉(zhuǎn)基因玉米的種植對土壤線蟲沒有明顯的負(fù)面影響;而T檢驗分析表明，玉米乳熟期轉(zhuǎn)基因玉米田食細(xì)菌線蟲、捕/雜食線蟲數(shù)量和土壤線蟲總數(shù)顯著高于對照玉米田，這可能與乳熟期轉(zhuǎn)基因玉米田土壤總氮含量顯著升高有關(guān)。
　　2、轉(zhuǎn)Bt水稻對土壤螨類和線蟲的影響
　　從不同品系（恢復(fù)系HH1 vs MH63及雜交系Bt-SY63 vs SY63）看:就總的時間動態(tài)而言，不同品系對土壤螨類的影響不同

6、但差異不顯著，同一品系中轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因?qū)︱惖挠绊懸膊煌译s交系中轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因水稻間土壤螨類數(shù)量、群落多樣性、群落均勻度以及種群豐富度均達(dá)到顯著差異。與雜交系相比，恢復(fù)系水稻在各項指標(biāo)中均表現(xiàn)出了一定的優(yōu)越性，與非轉(zhuǎn)基因相比，恢復(fù)系轉(zhuǎn)基因水稻在各項指標(biāo)中也表現(xiàn)了一定的優(yōu)越性。因此，恢復(fù)系較雜交系更適合用做轉(zhuǎn)基因生產(chǎn)，從而對土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)揮更大的優(yōu)勢。
　　從不同基因型（即純和基因型KMD vs XSD及融合基因型

7、HH1 vs MH63）看:基因型對螨類數(shù)量動態(tài)及其群落組成的影響較小，但與轉(zhuǎn)基因一起會對螨類數(shù)量產(chǎn)生顯著交互作用，且這種交互作用主要是由純和基因品系引起的，另外純和基因品系中轉(zhuǎn)基因水稻的種植還會對螨類的科屬組成產(chǎn)生顯著影響?？傮w上，轉(zhuǎn)Bt水稻對土壤螨類無明顯負(fù)面影響。與純和基因型轉(zhuǎn)基因相比，融合基因型轉(zhuǎn)基因在各項指標(biāo)中均表現(xiàn)了一定的優(yōu)勢，而且對土壤的影響較小。
　　3、溫度和CO2條件下轉(zhuǎn)Bt水稻對土壤線蟲的影響
　　結(jié)果

8、表明:(1)食細(xì)菌線蟲是兩種水稻的優(yōu)勢種群，溫度和CO2濃度升高會影響土壤中線蟲屬類組成;(2)土壤線蟲各種指標(biāo)受取樣時間的顯著影響，除E-T（即倍增CO2濃度和低溫）條件下轉(zhuǎn)基因水稻線蟲有增加趨勢，其它條件下HH和MH土壤線蟲數(shù)量均隨著種植年限的增加呈下降趨勢;(3)與非轉(zhuǎn)基因(MH)相比，轉(zhuǎn)Bt水稻的種植不會對土壤線蟲數(shù)量、營養(yǎng)群落組成和生態(tài)指標(biāo)造成顯著影響，但會和種植年限一起對植食線蟲、食細(xì)菌線蟲、線蟲通道指數(shù)(NCR)及多樣性指