叶绿体转基因烟草对土壤微生物群落的影响

由于叶绿体基因组的拷贝数高，叶绿体转基因植物的外源基因表达量非常大，可以达到核转基因植物的几十倍、甚至几百倍。大量的外源基因表达产物进入土壤，可能使土壤微生物群落结构发生变化，最终导致生态系统功能的改变。因此,评价叶绿体转基因植物对土壤微生物群落的影响具有重要的生态学意义。本研究以叶绿体转基因烟草（转aadA基因；转aadA+fad8基因）、非转基因烟草亲本和其它烟草栽培种为材料, 通过温室模拟、田间种植和人工残体掩埋, 利用微生物稀释平板法、BIOLOG实验、变性凝胶梯度电泳（DGGE）分析及土壤酶活性检测，比较叶绿体转基因烟草及其亲本、以及烟草栽培品种之间，在伸根期，旺长期，开花期和成熟期土壤微生物群落的变化, 弄清叶绿体转基因烟草对土壤微生物群落结构和功能多样性的影响及其程度。研究结果将充实叶绿体转基因植物安全性评价体系的内涵，为综合评价叶绿体转基因植物的生物安全性提供科学依据。

叶绿体基因工程是一项非常有前景的生物技术，由于叶绿体基因组的拷贝数高，叶绿体转基因植物的外源基因表达量非常大，可以达到核转基因植物的几十倍，甚至上百倍。因此,评价叶绿体转基因植物对土壤微生物和土壤酶活性的影响具有重要的意义。.本课题在2010，2011，2012年以大田栽培的转基因烟草Ta: 含aadA 基因（筛选标记基因，提供链霉素或壮观霉素抗性）；Taf：含aadA和 fad8基因（拟南芥ω-3脂肪酸去饱和酶基因）；TG:含aadA和GFP基因（绿色荧光蛋白基因)、非转基因烟草(WT)、龙江911烟草为实验材料，收集小苗期、壮苗期、开花期、成熟期5种烟草的根际土壤。通过平板培养，统计分析细菌、真菌、放线菌等微生物的种类组成及数量；通过BIOLOG EcoPlate微平板培养，分析根际土壤微生物的活性及群落功能多样性；提取土壤DNA, 进行变性梯度凝胶电泳(DGGE)实验，分析根际整体土壤细菌的群落变化；测定了土壤酶的活性。另外，还在温室研究了叶绿体转基因烟草茎叶降解对土壤微生物和土壤酶活性的影响。三年的试验结果表明，Ta、 Taf、TG 叶绿体转基因烟草与非转基因对照烟草相比，对土壤微生物数量、活性、功能多样性、细菌群落结构多样性及土壤酶活性均无显著影响。与不同的气候条件（不同年份）、不同生育时期（小苗期、壮苗期、花期、成熟期）、不同的栽培品种（WT和龙江911）相比，Ta、Taf、TG 叶绿体转基因烟草对土壤微生物群落和土壤酶活性的影响属于自然的微生物群落变异范围。在烟草茎叶完全降解后，Ta、Taf、TG 叶绿体转基因烟草叶绿体转基因烟草及对照烟草对微生物的数量影响不显著，二者的微生物总量均为放线菌>细菌>真菌，Ta、Taf、 TG 叶绿体转基因烟草茎叶降解对土壤酶活性没有显著影响。.本课题使用3个叶绿体转基因烟草， 2个栽培烟草品种，通过3年连续大田种植试验，采集4个不同生育时期的根际土壤，利用微生物平板培养、BIOLOG法、变性凝胶梯度电泳（DGGE）法及土壤酶活性分析，客观、全面地研究了叶绿体转基因植物对土壤微生物群落和土壤酶活性的影响，完成了项目预期目标，为综合评价叶绿体转基因植物的生物安全性提供了科学依据。