抗虫转Bt基因油菜对根际土壤微生物影响的生态学评价

The mass commercialization of the transgenic plants has brought the potential risks to mankind health and ecological environment, and their ecological safety problems have also become the focus of debate. Because of some biotic or abiotic factors, its effects on the soil microbial community have not reached a definitive conclusion yet. Exogenous gene expression product Bt protein of the transgenic Bt crops can go into the soil ecological system in many ways, and then affects the diversity of soil micro-organisms. The insect-resistant transgenic Bt oilseed rape is a pattern system in the ecological risk assessment of genetically modified crop. Compared with genetically modified cotton, maize and rice, transgenic oilseed rape has shorter growth stage, easier to grow in the greenhouse, greater risks of gene flow. And in this project, with insect-resistant transgenic Bt rape (Brassica napus) as the materials, the technologies of DGGE and PLFA will be utilized to analyze its effects on rhizosphere microorganisms, and to further disscuss the impact on soil ecosystem and its possible mechanism so as to provide a theoretical foundation for the ecological risk assessment of transgenic oilseed rape.

转基因植物的大面积商品化，为人类健康和生态环境带来潜在的风险，其生态安全性问题日益成为争论的焦点。由于受到多种生物与非生物因素干扰，转基因作物对土壤生态系统的影响至今尚无定论。转Bt基因作物的外源基因表达产物Bt蛋白可通过不同途径进入土壤生态系统，从而影响土壤微生物多样性和土壤酶活性。抗虫转Bt基因油菜是转基因作物生态风险评价的一个模式体系。与转基因棉花、玉米、水稻等相比，其生育期短，较易温室培养和组织快繁，存在较大的基因流风险。本项目以抗虫转基因甘蓝型油菜为研究材料，拟采用DGGE和PLFA研究技术手段，分析其对根际土壤微生物群落结构和多样性的影响，探讨抗虫转基因油菜连续种植对其所在土壤生态系统中微生物多样性的影响以及可能的影响机制，旨在为转基因油菜的生态安全评价提供理论基础。

开展转基因植物对土壤微生物影响方面的研究对科学评价转基因植物潜在的生态风险具有重要意义。由于受到多种生物与非生物因素干扰，转基因作物对土壤微生物的影响至今尚无定论。本项目采用DGGE、PLFA 和高通量测序研究技术手段，以转Bt 基因甘蓝型油菜(B. napus, AACC)为研究材料，分析了其对根际土壤微生物群落结构和遗传多样性的影响，探讨了转基因油菜连续种植对其所在土壤生态系统中微生物多样性的影响。结果表明，转基因油菜不同种植年限对土壤微生物PLFA总量的影响因种植年份和不同生育期而不同。在2013年大田种植过程中，与对照材料相比，各转基因油菜品种的总PLFA含量、总细菌含量、总真菌含量与各多样性指数，均无显著差异。在2014年大田种植过程中，各转基因油菜品种的总PLFA含量、总细菌含量和总真菌含量在花期高于亲本材料，在苗期、抽薹期和结荚期均显著低于亲本材料。PCA分析显示，不同转基因油菜品种在不同种植年限不同种植生育期对土壤微生物的群体结构有影响。根际土壤DGGE分析结果表明，2013年种植过程中，各转基因材料之间各指数均无显著差异。在2014年连续种植后，各转基因材料之间各指数均出现显著差异。高通量测序技术表明，与对照材料相比，不同转基因材料的根际土壤细菌和真菌在属水平上存在明显差异。各转基因材料根际土壤在不同生长期表现出不同的酶活性动态变化。此外，本研究利用不同浓度Bt蛋白处理土壤，分析了不同培养时间Bt蛋白在土壤中的残留情况及其对土壤酶活性的影响。以不同浓度Bt蛋白处理土壤后，Bt蛋白在土壤中的残留特性有所不同。土壤酶（蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和脱氢酶）活性在不同杀虫晶体蛋白浓度处理间也具有差异显著性。本项目的研究结果有助于全面了解和评价转基因油菜对土壤的生态风险与生物安全研究。