连续多年种植转基因棉花对土壤微生物多样性及生态功能的影响

The area cultivated with transgenic crops is growing fast since commercial planting of transgenic plants in 1996, raises concerns about their environmental impact,but asks for a welldefined risk assessment.The effects of consecutive transgenic crops cultivation is focus on soil ecological risk assessment.Few studies were reported and results were disputed on consecutive cultivation of transgenic cotton with single cultivar basing on culture-independent methodology.The objective of this study is to evaluate the effects of consecutive cultivation of transgenic cotton on microbial communitities,structure,and diversity,and ecological functions basing on PLFA analysis,DGGE analysis,soil enzyme analysis and high-through DNA sequencing analysis.

自从转基因作物商品化以来，转基因作物种植面积迅速扩大，转基因作物生态安全风险日益关注。随着转基因作物的连续种植，转基因作物对土壤生态的影响日益成为研究的焦点。长期连续种植转基因棉花对土壤微生物的影响研究尙少，且结果不一致，材料单一，研究方法原始、单一，多为微生物传统培养方法，不能反应整个土壤微生物系统。本项目通过田间定位试验和盆栽试验、室内培养实验和理化测试，传统微生物培养与磷脂脂肪酸（PLFA）、DGGE和高通量测序技术等生物技术与土壤酶学相结合等方法，分析转基因棉花在长期连续还田种植下对棉田土壤的微生物的种群结构、多样性及土壤生态功能的影响，为转基因棉花生态安全风险评价提供技术支持。

转基因作物从1996年商品化以来，全世界种植转基因作物面积迅速扩大,随着转基因植物商品化进程的加快，转基因植物的风险评价备受人们的关注,较多的研究地上部，而对土壤生态安全评价研究较少。土壤微生物在作物养分转换中起着重要作用，因此研究转基因作物对土壤微生物的影响是土壤生态安全评价的重要组成部分。本研究在两个定位试验点（1个点3个棉花品种：转基因棉花晋棉26及其非转基因亲本晋棉7号、传统品种中棉所12；另一个点6个品种：转基因棉花品种晋棉26、晋棉44、中棉所41及其相对应的非转基因棉花品种晋棉7、冀合492和中棉所23），采用传统微生物培养法和高通量测序法，研究了连续种植转基因棉花棉田土壤微生物种群结构及多样性的变化。采用传统微生物培养法研究表明，转基因棉花品种中棉所41与非转基因亲本中棉所23相比，在苗期、吐絮期差异不显著外，蕾期、开花期分别显著降低27.74%和32.08%，收获期比对照中棉所23号显著高69.41%。土壤真菌只有开花期与和收获期后两者差异显著。开花期转基因棉花中棉所41号比对照中棉所23号显著提高104.30%，收获后中棉所41比中棉所23降低39.26%。苗期土壤放线菌数量显著提高，蕾期两者不显著，开花期、吐絮期和收获后土壤放线菌数量转基因棉花与非转基因棉花之间差异显著。高通量测序测定表明，不同生育期棉花土壤细菌种群结构不同，只有蕾期转基因棉花中棉所41与非转基因亲本中棉所23细菌种群结构与多样性存在明显差异，而土壤真菌，不同生育期转基因棉花中棉所41与非转基因亲本中棉所23种群结构与多样性存在明显差异。在棉花收获后对两个试验点9个棉花品种进行土壤采样，用高通量测序法分析了土壤细菌和真菌的种群结构和多样性，结果表明多年种植转基因棉花对土壤细菌和真菌的种群结构和多样性发生明显改变。该研究为转基因棉花生态安全评价提供理论和方法。该项目在《中国农业大学学报》发表论文1篇。