转Bt基因水稻对土壤生态系统的影响

论文摘要

本论文在国家自然科学基金项目（№.30570226）资助下,以转Bt基因水稻为材料,通过定点、定期系统调查研究,从宏观生物学方面全面报道了转Bt基因水稻对土壤动物和土壤微生物群落结构的影响;从微观生物学方面首次应用AFLP技术研究了转Bt基因水稻对土壤线蚓的影响。通过室内和田间实验,系统评价了Bt转基因水稻对土壤生态系统的影响。获得了如下主要结果:1转Bt基因水稻对土壤动物群落多样性的影响对转Bt基因水稻与常规水稻田中土壤动物群落结构做了系统调查。共捕获土壤动物7798头,分属3门6纲11目。线虫动物门的矛线目Dorylaimida和垫刃目Tylenchida为优势类群,颤蚓目Tubificida为常见类群。转基因水稻田与常规水稻田中土壤动物群落的密度、类群丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数和密度—类群指数之间均没有显著差异（P＞0.05）。说明转Bt基因水稻对土壤动物群落结构的稳定性没有显著影响。但常规稻田中的颤蚓目、蜱螨目Acarina、弹尾目Collembola和猛水蚤目Harpacticoida的虫口密度和出现频度大于转Bt稻田中的,由常规稻田向转Bt稻田呈递减趋势,表明转Bt基因水稻对土壤动物的密度和频度有副作用。这可能是进入环境中的Bt毒蛋白对土壤动物个体的健康产生了影响的结果。2转Bt水稻对土壤微生物群落多样性的影响与常规稻相比,转Bt基因水稻土壤中细菌、放线菌、霉菌和酵母菌的组成种类和数量发生了明显变化。两类稻田中微生物共有种类仅8种。转Bt稻田中细菌和酵母菌数量减少,放线菌和霉菌数量增多。两类稻田中微生物群落的Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数差异显著（P＜0.05）,这表明转Bt水稻对土壤微生物多样性有明显影响。由此可见,进入环境中的Bt毒蛋白对细菌和酵母菌有负面影响,对放线菌和霉菌能产生正面影响。3转Bt和非转Bt稻田中线蚓的AFLP分析10对引物组合扩增出1173条清晰谱带,平均每对引物扩增出117.3条,其中转Bt稻田线蚓DNA中扩增出578条谱带,非Bt稻田线蚓DNA中扩增出595条谱带,两者之间无显著性差异（P＞0.05）。扩增出377条多态性条带,其中非Bt稻田线蚓DNA中扩增出197条,而Bt稻田的线蚓DNA中仅181条。多态性比率为48.65%。不同引物组合在两种群间扩增的条带数和多态性比例均有明显差异。两组线蚓的DNA差异片段主要集中于100～300 bp之间,该区域扩增的差异片断分别占两组总扩增差异片断的68.02%和71.82%。两组线蚓之间相似性系数为0.6786,遗传距离为0.3214。以上表明转Bt和非转Bt稻田线蚓之间的DNA多态性存在差异。AFLP分析结果表明进入环境中的Bt毒蛋白对线蚓的遗传多样性有显著影响。4转Bt基因稻田中土壤细菌16S rDNA的变性梯度凝胶电泳分析转Bt和非转Bt稻田中16S rDNA的PCR扩增片断约为400-450bp,为16S rDNA V6～V9区特异性片段。非转基因水稻田中大约有10种优势菌群,转基因水稻田中有15种优势菌群。但两种稻田中仅分布2个相同的细菌菌群,其余均为具有特征性的细菌菌群,这说明转Bt基因水稻对土壤细菌种类组成有显著性影响。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
• 1.1 转基因作物概述
• 1.2 转基因作物的抗虫性
• 1.3 转基因作物的环境安全性评价
• 1.3.1 转基因作物的基因漂移
• 1.3.2 转基因作物的“杂草化”
• 1.3.3 害虫对转基因作物的抗性
• 1.3.4 对非靶标生物及生物多样性的影响
• 1.3.5 对天敌的影响
• 1.3.6 对土壤生态系统的影响
• 1.4 转基因作物的食品安全性
• 1.5 本研究的内容、目的和意义
• 2 转BT基因水稻对土壤动物群落结构的影响
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 样地设置
• 2.1.2 样本采集与处理
• 2.1.3 数据统计与分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 土壤动物类群和密度
• 2.2.2 群落结构
• 2.2.3 群落相似性比较
• 2.2.4 群落组分的季节变动
• 2.2.5 土壤动物密度的季节变动
• 2.2.6 优势类群和常见类群密度的季节变化
• 2.2.7 不同季节土壤动物密度的垂直变化
• 2.2.8 不同季节四类稻田中优势类群和常见类群密度的垂直变化
• 2.2.9 土壤动物群落的同功能种团
• 2.3 讨论
• 2.3.1 土壤动物的群落组成与密度比较
• 2.3.2 土壤动物密度的季节变动与垂直分布
• 2.3.3 转Bt水稻与常规水稻田土壤动物群落结构多样性比较
• 3 转BT基因水稻对土壤微生物群落多样性的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 试验田基本情况
• 3.1.3 试验设计
• 3.1.4 取样方法
• 3.1.5 土壤微生物测定
• 3.1.6 菌落的分离纯化
• 3.1.7 微生物形态学鉴定
• 3.1.8 土壤微生物多样性指数测定
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 两种稻田中微生物培养特征
• 3.2.2 两种稻田中土壤微生物的类群组成
• 3.2.3 转Bt基因水稻对土壤微生物数量的影响
• 3.2.4 转Bt基因水稻对微生物群落结构的影响
• 3.3 讨论
• 4 转BT基因水稻土壤中线蚓DNA的AFLP多态性分析
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 供试材料
• 4.1.2 仪器与设备
• 4.1.3 试剂与溶液
• 4.1.4 AFLP实验方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 AFLP扩增结果
• 4.2.2 AFLP扩增片断的差异性分析
• 4.2.3 遗传相似性分析
• 4.3 讨论
• 5 转BT基因稻田中细菌群落16S RDNA的PCR-DGGE分析
• 5.1 材料
• 5.1.1 供试材料
• 5.1.2 试剂及主要仪器设备
• 5.1.3 试验设计
• 5.1.4 土壤取样方法
• 5.1.5 土壤总DNA的提取
• 5.1.6 基因组总DNA纯化
• 5.1.7 基因组DNA的PCR扩增
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 样品总DNA的提取与纯化
• 5.2.2 16S rDNA片段的扩增
• 5.2.3 DGGE分离16S rDNA V6～9片段PCR产物
• 5.3 讨论
• 总结
• 参考文献
• 附录
• 致谢