葉綠體轉基因菸草對土壤微生物群落的影響

《葉綠體轉基因菸草對土壤微生物群落的影響》是依託哈爾濱師範大學，由郭長虹擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：葉綠體轉基因菸草對土壤微生物群落的影響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：郭長虹
• 依託單位：哈爾濱師範大學

項目摘要

由於葉綠體基因組的拷貝數高，葉綠體轉基因植物的外源基因表達量非常大，可以達到核轉基因植物的幾十倍、甚至幾百倍。大量的外源基因表達產物進入土壤，可能使土壤微生物群落結構發生變化，最終導致生態系統功能的改變。因此,評價葉綠體轉基因植物對土壤微生物群落的影響具有重要的生態學意義。本研究以葉綠體轉基因菸草（轉aadA基因；轉aadA+fad8基因）、非轉基因菸草親本和其它菸草栽培種為材料, 通過溫室模擬、田間種植和人工殘體掩埋, 利用微生物稀釋平板法、BIOLOG實驗、變性凝膠梯度電泳（DGGE）分析及土壤酶活性檢測，比較葉綠體轉基因菸草及其親本、以及菸草栽培品種之間，在伸根期，旺長期，開花期和成熟期土壤微生物群落的變化, 弄清葉綠體轉基因菸草對土壤微生物群落結構和功能多樣性的影響及其程度。研究結果將充實葉綠體轉基因植物安全性評價體系的內涵，為綜合評價葉綠體轉基因植物的生物安全性提供科學依據。

結題摘要

葉綠體基因工程是一項非常有前景的生物技術，由於葉綠體基因組的拷貝數高，葉綠體轉基因植物的外源基因表達量非常大，可以達到核轉基因植物的幾十倍，甚至上百倍。因此,評價葉綠體轉基因植物對土壤微生物和土壤酶活性的影響具有重要的意義。 本課題在2010，2011，2012年以大田栽培的轉基因菸草Ta: 含aadA 基因（篩選標記基因，提供鏈黴素或壯觀黴素抗性）；Taf：含aadA和 fad8基因（擬南芥ω-3脂肪酸去飽和酶基因）；TG:含aadA和GFP基因（綠色螢光蛋白基因）、非轉基因菸草(WT)、龍江911菸草為實驗材料，收集小苗期、壯苗期、開花期、成熟期5種菸草的根際土壤。通過平板培養，統計分析細菌、真菌、放線菌等微生物的種類組成及數量；通過BIOLOG EcoPlate微平板培養，分析根際土壤微生物的活性及群落功能多樣性；提取土壤DNA, 進行變性梯度凝膠電泳(DGGE)實驗，分析根際整體土壤細菌的群落變化；測定了土壤酶的活性。另外，還在溫室研究了葉綠體轉基因菸草莖葉降解對土壤微生物和土壤酶活性的影響。三年的試驗結果表明，Ta、 Taf、TG 葉綠體轉基因菸草與非轉基因對照菸草相比，對土壤微生物數量、活性、功能多樣性、細菌群落結構多樣性及土壤酶活性均無顯著影響。與不同的氣候條件（不同年份）、不同生育時期（小苗期、壯苗期、花期、成熟期）、不同的栽培品種（WT和龍江911）相比，Ta、Taf、TG 葉綠體轉基因菸草對土壤微生物群落和土壤酶活性的影響屬於自然的微生物群落變異範圍。在菸草莖葉完全降解後，Ta、Taf、TG 葉綠體轉基因菸草葉綠體轉基因菸草及對照菸草對微生物的數量影響不顯著，二者的微生物總量均為放線菌＞細菌＞真菌，Ta、Taf、 TG 葉綠體轉基因菸草莖葉降解對土壤酶活性沒有顯著影響。 本課題使用3個葉綠體轉基因菸草， 2個栽培菸草品種，通過3年連續大田種植試驗，採集4個不同生育時期的根際土壤，利用微生物平板培養、BIOLOG法、變性凝膠梯度電泳（DGGE）法及土壤酶活性分析，客觀、全面地研究了葉綠體轉基因植物對土壤微生物群落和土壤酶活性的影響，完成了項目預期目標，為綜合評價葉綠體轉基因植物的生物安全性提供了科學依據。