轉(zhuǎn)基因玉米雙抗15對根際土壤酶活性

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1、轉(zhuǎn)基因玉米雙抗12-5對根際土壤酶活性及微生物多樣性影響孫紅煒，張永鑫，徐曉輝，高瑞，李凡，楊淑珂，路興波*(山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/山東省植物病毒學(xué)重點實驗室，山東，濟(jì)南，250100)摘要：本實驗通過研究瑞豐1號-雙抗12-5（RF1-12-5）種植對根際土壤酶活性、微生物群落的影響，為RF1-12-5的環(huán)境釋放和商業(yè)化應(yīng)用提供科學(xué)的安全性評價數(shù)據(jù)。結(jié)果表明：（1）5個生育期內(nèi)，RF1-12-5與其非轉(zhuǎn)基因?qū)φ掌贩N瑞豐1號（RF1）根際土壤堿性蛋白酶、脲酶和酸性轉(zhuǎn)化酶活性均沒有顯著性差異；RF1-12-5根際土壤過氧化氫酶活性在收獲期、堿性磷酸酶活性

2、在乳熟期顯著低于RF1，其他生育期差異不顯著。（2）5個生育期內(nèi)，RF1-12-5與RF1根際土壤微生物群落的Shannon多樣性指數(shù)、McIntosh均勻度指數(shù)和Simpson優(yōu)勢度指數(shù)均不存在顯著性差異，主成分分析未發(fā)現(xiàn)RF1-12-5與RF1存在規(guī)律性差異。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)基因玉米；根際土壤酶活性；根際土壤微生物多樣性；Biolog；主成分分析中圖分類號：S154.2，S154.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A2016年，在轉(zhuǎn)基因商業(yè)化種植的第21年，有26個國家種植了1.851億公頃轉(zhuǎn)基因作物，比2015年增長了540萬公頃[[1,2]。蘇云金芽孢桿菌（Bt）由日本科學(xué)家Sh

3、igetaneIshiwatari于1901年發(fā)現(xiàn)[3]，1911年，ErnstBerliner從患病的地中海粉斑螟（Ephestiakuehniella）幼蟲中分離得到也能產(chǎn)這種伴孢晶體的芽孢桿菌，并命名為蘇云金芽孢桿菌（Bacillusthuringiensis）[4]。Bt毒素通過蛋白水解活化，導(dǎo)致細(xì)胞膜產(chǎn)生孔隙，造成溶質(zhì)流出腸上皮細(xì)胞而使水流入細(xì)胞，進(jìn)而造成昆蟲死亡[5-7]。浙江大學(xué)研發(fā)的RF1-12-5含有抗蟲基因cry1Ab/cry2Aj和耐除草劑基因G10evo，cry1Ab/cry2Aj表達(dá)的Bt蛋白不僅能有效殺滅亞洲玉米螟，在一定程度上還可以

4、降低其他鱗翅目害蟲的危害。Bt蛋白開始時直接作為殺蟲劑，轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展后，Bt基因在生物育種領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2001年，表達(dá)Cry1F的玉米品種由美國人Pioneer和Dow共同開發(fā)成功。2016年，全球轉(zhuǎn)基因玉米的應(yīng)用率為26%，其中美國種植了3505萬公頃，應(yīng)用率達(dá)到了92%[1]。從2006年開始，為了滿足消費(fèi)者多樣化的需求，復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物得到研發(fā)并開始大規(guī)模種植[8,9]。2016年，復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物占全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的41%[2]。復(fù)合性狀產(chǎn)品在抗蟲、抗除草劑、抗旱抗?jié)晨果}以及營養(yǎng)性狀改良等多方向的性狀改良呈加速發(fā)展的態(tài)勢。土壤酶活性及土

5、壤微生物直接影響土壤生化過程的效率[10]，影響土壤發(fā)育與成熟的過程，是評價土壤狀況的重要因素。而RF1-12-5的應(yīng)用又可以大量減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，提高玉米產(chǎn)量。目前，關(guān)于轉(zhuǎn)Bt基因玉米對土壤微生物及酶活性的研究時有報道[11-13]，但許多都限于溫室盆栽實驗。本研究選擇在大田實驗，可以更確切的探究現(xiàn)實農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的情況，通過測定RF1-12-5對根際土壤微生物和酶活性的影響，為RF1-12-5的環(huán)境釋放提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。1材料與方法1.1實驗材料國家轉(zhuǎn)基因重大專項：轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米“雙抗12-5”的產(chǎn)業(yè)化研究（2015ZX08013-003）山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)

6、業(yè)科技創(chuàng)新工程：新品種測試與檢測公共服務(wù)平臺（CXGC2017A02）第一作者：孫紅煒，女，1973年，山東煙臺，研究員，主要從事轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境安全性檢測，E-mail:hongweisun@126.com*通訊作者：路興波，男，1970年，山東新泰，研究員，主要從事轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境安全性檢測E-mail:luxb99@sina.com供試轉(zhuǎn)基因抗蟲耐除草劑玉米品種瑞豐1號-雙抗-12-5（簡稱RF1-12-5）由浙江大學(xué)提供，其非轉(zhuǎn)基因?qū)φ諡槿鹭S1號（簡稱RF1）。供試土壤采于農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因植物監(jiān)督檢測中心（濟(jì)南）的實驗田內(nèi)，土壤為褐土。5種土壤酶測定試劑盒，購自

7、蘇州科銘生物技術(shù)有限公司，ECOPlateTM96孔板（31種碳源）購自Biolog公司。1.2實驗方法1.2.1樣品采集實驗材料取自農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因植物監(jiān)督檢測中心（濟(jì)南）的實驗田內(nèi)。設(shè)置RF1-12-5、RF1及未種植玉米空白對照3個處理，每個處理3次重復(fù)[14]，小區(qū)面積為30m×5m，小區(qū)隨機(jī)分布，小區(qū)間設(shè)置1m隔離帶。按常規(guī)管理模式進(jìn)行管理。每個小區(qū)將一株玉米作為一個取樣點，進(jìn)行對角線5點取樣，仔細(xì)收集根際土壤，5點合為一個樣品混勻。分別在6-8葉期、大喇叭口期、抽雄期、乳熟期、收獲期進(jìn)行取樣。土壤樣品取回后自然風(fēng)干，去除碎石塊、雜草、碎磚塊及秸稈等雜物。

8、搗碎、混勻、過20目篩，