抗草甘膦轉(zhuǎn)基因水稻及草甘膦對(duì)根際微生物群落結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、上世紀(jì)末以來(lái),抗草甘膦轉(zhuǎn)基因作物(大豆、油菜、棉花、玉米等)在全世界范圍內(nèi)大面積推廣與種植,這一農(nóng)業(yè)上革命性的變化對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。本研究分別以抗草甘膦轉(zhuǎn)基因水稻、轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)水稻以及親本明恢86、雜交品種Ⅱ-優(yōu)明恢86和汕優(yōu)63的根際微生物為研究對(duì)象,采用變性梯度凝膠電泳(DGGE)、Biolog和宏轉(zhuǎn)錄組技術(shù)3種方法研究抗草甘膦轉(zhuǎn)基因水稻及草甘膦對(duì)根際微生物的影響,為抗草甘膦轉(zhuǎn)基因水稻的環(huán)境安全性評(píng)價(jià)提供科學(xué)依

2、據(jù)。
　　 大田樣品分別取自于水稻的苗期、分蘗期和成熟期,經(jīng)Biolog生態(tài)板培養(yǎng)比較不同樣品對(duì)31種碳源的代謝情況的差異,結(jié)果顯示不同水稻品種對(duì)根際微生物碳源利用能力無(wú)顯著影響(P>0.05),而水稻不同生長(zhǎng)期之間差異顯著(P<0.05)。變性梯度凝膠電泳比較分析,證明了水稻品種對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)無(wú)顯著性影響,與Biolog部分的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。
　　 抗草甘膦作物的的廣泛種植導(dǎo)致了草甘膦用量的大幅度增加,這一變化對(duì)農(nóng)田土

3、壤生態(tài)系統(tǒng)的影響值得關(guān)注。本研究通過(guò)溫室實(shí)驗(yàn),分析了兩種濃度(田間濃度27 mg·kg-1和10倍田間濃度270 mg·kg-1)草甘膦對(duì)轉(zhuǎn)基因水稻對(duì)根際微生物多樣性的影響。Biolog實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),田間施用濃度和高濃度草甘膦對(duì)微生物群落整體的生理活性產(chǎn)生了顯著性影響(P<0.05),而對(duì)微生物群落豐度和優(yōu)勢(shì)度沒(méi)有顯著性影響(P>0.05)。在30天內(nèi),高濃度草甘膦能顯著降低微生物對(duì)β-甲基-D-葡萄糖苷、D-葡萄糖胺酸、D,L-α-磷酸甘

4、油、L-精氨酸的利用能力；顯著增強(qiáng)微生物對(duì)4-羥基苯甲酸的利用能力。土壤中主要功能微生物α-變形菌、放線菌和固氮菌的DGGE統(tǒng)計(jì)學(xué)比較結(jié)果發(fā)現(xiàn),田間濃度草甘膦對(duì)轉(zhuǎn)基因水稻的主要根際菌群沒(méi)有顯著性影響,高濃度草甘膦對(duì)主要根際菌群——α-變形菌、放線菌和固氮菌均產(chǎn)生了顯著影響。
　　 本研究還采用宏轉(zhuǎn)錄組分析方法,初步研究了草甘膦對(duì)土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)的沖擊作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn),27 mg·kg-1草甘膦處理,能夠引起土壤中主要的微生物群

5、落豐度的變化。其中草甘膦對(duì)變形菌門(mén)和古菌的豐度產(chǎn)生了影響；草甘膦對(duì)真核生物的豐度有抑制作用,尤其在短時(shí)間內(nèi)對(duì)真菌有強(qiáng)烈的抑制作用;另外,同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)了常用的分子生態(tài)學(xué)方法很難檢測(cè)到的門(mén)類,如屬于細(xì)菌的脫鐵桿菌門(mén)、黏膠球形菌門(mén)和纖維桿菌門(mén)；屬于古菌的Thaumarchaeota；屬于真菌的芽枝菌和聚合菌門(mén)；屬于動(dòng)物界的輪形動(dòng)物門(mén)、櫛水母動(dòng)物門(mén)、脊索動(dòng)物門(mén)和原生生物中的硅藻門(mén)、小孢子蟲(chóng)門(mén)、單孢子蟲(chóng)門(mén)等,這些生物也不同程度的受到了草甘膦的抑