抗蟲轉Bt基因油菜對根際土壤微生物影響的生態學評價

《抗蟲轉Bt基因油菜對根際土壤微生物影響的生態學評價》是關正君為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：抗蟲轉Bt基因油菜對根際土壤微生物影響的生態學評價
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：關正君
• 依託單位：中國科學院植物研究所

項目摘要

轉基因植物的大面積商品化，為人類健康和生態環境帶來潛在的風險，其生態安全性問題日益成為爭論的焦點。由於受到多種生物與非生物因素干擾，轉基因作物對土壤生態系統的影響至今尚無定論。轉Bt基因作物的外源基因表達產物Bt蛋白可通過不同途徑進入土壤生態系統，從而影響土壤微生物多樣性和土壤酶活性。抗蟲轉Bt基因油菜是轉基因作物生態風險評價的一個模式體系。與轉基因棉花、玉米、水稻等相比，其生育期短，較易溫室培養和組織快繁，存在較大的基因流風險。本項目以抗蟲轉基因甘藍型油菜為研究材料，擬採用DGGE和PLFA研究技術手段，分析其對根際土壤微生物群落結構和多樣性的影響，探討抗蟲轉基因油菜連續種植對其所在土壤生態系統中微生物多樣性的影響以及可能的影響機制，旨在為轉基因油菜的生態安全評價提供理論基礎。

結題摘要

開展轉基因植物對土壤微生物影響方面的研究對科學評價轉基因植物潛在的生態風險具有重要意義。由於受到多種生物與非生物因素干擾，轉基因作物對土壤微生物的影響至今尚無定論。本項目採用DGGE、PLFA 和高通量測序研究技術手段，以轉Bt 基因甘藍型油菜(B. napus, AACC)為研究材料，分析了其對根際土壤微生物群落結構和遺傳多樣性的影響，探討了轉基因油菜連續種植對其所在土壤生態系統中微生物多樣性的影響。結果表明，轉基因油菜不同種植年限對土壤微生物PLFA總量的影響因種植年份和不同生育期而不同。在2013年大田種植過程中，與對照材料相比，各轉基因油菜品種的總PLFA含量、總細菌含量、總真菌含量與各多樣性指數，均無顯著差異。在2014年大田種植過程中，各轉基因油菜品種的總PLFA含量、總細菌含量和總真菌含量在花期高於親本材料，在苗期、抽薹期和結莢期均顯著低於親本材料。PCA分析顯示，不同轉基因油菜品種在不同種植年限不同種植生育期對土壤微生物的群體結構有影響。根際土壤DGGE分析結果表明，2013年種植過程中，各轉基因材料之間各指數均無顯著差異。在2014年連續種植後，各轉基因材料之間各指數均出現顯著差異。高通量測序技術表明，與對照材料相比，不同轉基因材料的根際土壤細菌和真菌在屬水平上存在明顯差異。各轉基因材料根際土壤在不同生長期表現出不同的酶活性動態變化。此外，本研究利用不同濃度Bt蛋白處理土壤，分析了不同培養時間Bt蛋白在土壤中的殘留情況及其對土壤酶活性的影響。以不同濃度Bt蛋白處理土壤後，Bt蛋白在土壤中的殘留特性有所不同。土壤酶（蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和脫氫酶）活性在不同殺蟲晶體蛋白濃度處理間也具有差異顯著性。本項目的研究結果有助於全面了解和評價轉基因油菜對土壤的生態風險與生物安全研究。