转Bt基因玉米对土壤微生物多样性的影响

论文摘要

转Bt基因玉米是全球商品化最快的抗虫转基因作物之一,它通过转入苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis, Bt）的晶体蛋白基因使玉米自身产生抗虫蛋白,对靶标害虫玉米螟有很好的控制作用。随着越来越多的转Bt基因作物在全球大规模商业化种植,其对环境及土壤生态系统的风险评价受到了广泛的关注。本研究应用传统微生物学和分子生物学相结合的方法,以转基因玉米Bt11和其非转基因亲本玉米为研究对象将根系周围土壤分成3个不同区域（S1、S2和S3根区）,明确界定根系土壤范围,探讨了不同生长时期（播种后40 d、50 d和60 d）转Bt基因玉米和亲本玉米不同根区土壤中细菌数量、放线菌数量、真菌数量和细菌多样性的变化以及转Bt基因玉米种植对土壤速效养分、土壤酶活性和土壤微生物量碳氮的影响,取得以下结果:1.转Bt基因玉米种植对土壤微生物数量的影响传统平板培养计数结果表明,转Bt基因玉米播种后50 d、60 d S1根区可培养土壤细菌、放线菌和播种后40 d、60 d可培养真菌数量显著低于亲本玉米;S2根区细菌、S3根区放线菌数量在播种后40 d、50 d较亲本玉米显著增加,其余生长时期和根区转Bt基因玉米与亲本玉米土壤微生物数量均无显著差异。2.转Bt基因玉米种植对土壤细菌多样性的影响利用PCR-DGGE方法对土壤细菌多样性的研究结果表明,各时期转Bt基因玉米和亲本玉米根区土壤细菌多样性比较丰富。3个采样时期各根区DGGE图谱条带数、土壤细菌多样性指数和均匀度指数均无显著差异（p<0.05）,转Bt基因玉米种植对土壤细菌遗传多样性无显著影响。3.转Bt基因玉米种植对土壤速效养分及酶活性的影响种植转Bt基因玉米土壤速效养分测定结果显示,土壤硝态氮含量较之亲本玉米无显著变化,土壤铵态氮和速效磷含量不同种植天数各根区表现不同,无明显变化规律。土壤酶活性变化结果表明,与对照亲本玉米相比,种植Bt基因玉米对土壤过氧化氢酶活性无显著影响,土壤脲酶活性在播种后50 d时S1根区显著增高6.91 %,碱性磷酸酶活性在60 d时S1根区显著降低8.12 %。主成分分析结果表明转Bt基因玉米与亲本玉米总体上土壤速效养分含量和酶活性相似性高,但是3个采样时期之间存在微小差异,说明转Bt基因玉米种植对土壤速效养分及酶活性影响较小。4.转Bt基因玉米种植对土壤微生物量碳氮的影响土壤微生物量碳、氮的变化结果表明,转Bt基因玉米播种后40 d各根区土壤微生物量碳与亲本玉米相比无显著差异,土壤微生物量氮显著升高;播种后50 d土壤微生物量碳、氮均显著高于亲本;播种后60 d土壤微生物量碳氮随玉米根区分布和生长时期的不同而与亲本表现出不同的差异,无明显变化规律。转Bt基因玉米土壤微生物量碳氮比在各采样时期均与亲本存在差异,依玉米生长时期和根区的变化而不同。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 第一章 文献综述
• 1.1 转基因作物概述
• 1.1.1 转基因作物研究现状
• 1.1.2 转基因作物安全性评价
• 1.1.2.1 转基因作物的产品安全性评价
• 1.1.2.2 转基因作物的生态安全性评价
• 1.2 转Bt 基因玉米研究进展
• 1.2.1 转 Bt 基因玉米概况
• 1.2.2 转基因玉米的效益分析
• 1.2.3 国内外转Bt 基因玉米研究进展
• 1.3 转Bt 基因玉米对土壤生态系统影响的研究进展
• 1.3.1 Bt 蛋白在土壤中的降解与残留
• 1.3.2 转Bt 基因玉米对土壤微生物的影响
• 1.3.3 转Bt 基因玉米对土壤生物学特性的影响
• 1.4 研究的目的和意义
• 1.5 研究的主要内容
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 试验设计
• 1.5.3 技术路线
• 第二章 转BT 基因玉米种植对土壤微生物数量的影响
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 供试土壤及玉米品种
• 2.1.2 供试培养基
• 2.1.3 试剂与仪器设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 土壤样品采集
• 2.2.2 土壤样品含水量测定
• 2.2.2.1 新鲜土样含水量的测定方法
• 2.2.2.2 风干土样含水量的测定方法
• 2.2.2.3 土壤样品含水量的计算方法
• 2.2.2.4 土壤样品含水量
• 2.2.3 土壤样品微生物数量的测定
• 2.2.4 数据统计和分析
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 转Bt 基因玉米与亲本对照根区细菌数量的差异
• 2.3.2 转Bt 基因玉米与亲本对照根区放线菌数量的差异
• 2.3.3 转Bt 基因玉米与亲本对照根区真菌数量的差异
• 2.4 讨论
• 第三章 转BT 基因玉米种植对土壤细菌遗传多样性的影响
• 3.1 试验材料
• 3.1.1 供试土壤及玉米品种
• 3.1.2 引物及酶类
• 3.1.3 试剂及仪器设备
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 土壤样品采集
• 3.2.2 土壤总 DNA 的提取
• 3.2.3 16S rDNA 基因V3 区的扩增
• 3.2.4 变性梯度凝胶电泳（DGGE）定性检测
• 3.2.5 DGGE 条带回收和测序
• 3.2.6 数据的统计分析
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 土壤总DNA 提取
• 3.3.2 PCR 扩增
• 3.3.3 转Bt 基因玉米根区土壤细菌DGGE 图谱分析
• 3.3.4 转Bt 基因玉米根区土壤细菌群落DGGE-cloning 测序分析
• 3.4 讨论
• 第四章 转BT 基因玉米种植对土壤速效养分和酶活性的影响
• 4.1 试验材料
• 4.1.1 供试土壤及玉米品种
• 4.1.2 试剂及仪器设备
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 土壤样品采集
• 4.2.2 土壤速效养分测定方法
• 4.2.3 土壤酶活性测定方法
• 4.2.4 数据的统计分析
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 转Bt 基因玉米种植对土壤铵态氮、硝态氮和速效磷含量的影响
• 4.3.2 转Bt 基因玉米种植对土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性的影响
• 4.3.3 转Bt 基因玉米对土壤速效养分和酶活性影响的主成分分析
• 4.4 讨论
• 4.4.1 转Bt 基因玉米对土壤酶活性的影响
• 4.4.2 转基因玉米对土壤速效养分的影响
• 第五章 转BT 基因玉米对土壤微生物量碳氮的影响
• 5.1 试验材料
• 5.1.1 供试土壤及玉米品种
• 5.1.2 试剂及仪器设备
• 5.2 试验方法
• 5.2.1 土壤样品采集
• 5.2.2 土壤微生物量碳氮测定方法
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 转Bt 基因玉米种植对土壤微生物量碳、氮的影响
• 5.3.1.1 S1 根区土壤微生物量碳氮变化
• 5.3.1.2 S2 根区土壤微生物量碳氮的变化
• 5.3.1.3 S3 根区土壤微生物量碳氮变化
• 5.3.2 转Bt 基因玉米种植对土壤微生物量碳氮比的影响
• 5.4 讨论
• 第六章 结论与讨论
• 6.1 主要结论
• 6.1.1 转Bt 基因玉米种植对土壤微生物数量的影响
• 6.1.2 转Bt 基因玉米各根区土壤细菌群落多样性分析
• 6.1.3 转Bt 基因玉米种植对土壤生物学特性的响应
• 6.1.4 转Bt 基因玉米对土壤微生物量碳、氮的影响
• 6.2 存在的不足和研究展望
• 参考文献
• 致谢
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• 个人简介