孫紅煒,張永鑫,徐曉輝,高 瑞,李 凡,楊淑珂,路興波
?
轉(zhuǎn)基因玉米雙抗12-5對(duì)根際土壤酶活性及微生物多樣性的影響①
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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,濟(jì)南 250100)
采用田間試驗(yàn)研究了轉(zhuǎn)基因玉米瑞豐1號(hào)-雙抗-12-5(RF1-12-5)種植對(duì)根際土壤酶活性、微生物群落的影響,可為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(píng)價(jià)數(shù)據(jù)支持。研究結(jié)果表明:①在5個(gè)生育期內(nèi),RF1-12-5與其非轉(zhuǎn)基因?qū)φ掌贩N瑞豐1號(hào)(RF1)根際土壤堿性蛋白酶、脲酶和酸性轉(zhuǎn)化酶活性均沒(méi)有顯著性差異;RF1-12-5根際土壤過(guò)氧化氫酶活性在收獲期、堿性磷酸酶活性在乳熟期顯著低于RF1,其他生育期差異不顯著。②在5個(gè)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(shì)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根際微生物功能多樣性存在規(guī)律性差異。
轉(zhuǎn)基因玉米;根際土壤;酶活性;微生物多樣性;Biolog;主成分分析
2016年,在轉(zhuǎn)基因商業(yè)化種植的第21年,有26 個(gè)國(guó)家種植了1.851 億hm2轉(zhuǎn)基因作物,比2015年增長(zhǎng)了540萬(wàn)hm2[1-2]。蘇云金芽孢桿菌(Bt)由日本科學(xué)家Shigetane Ishiwatari于1901年發(fā)現(xiàn)[3],1911年,Ernst Berliner從患病的地中海粉斑螟()幼蟲(chóng)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()[4]。Bt 毒素通過(guò)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(chóng)死亡[5-7]。浙江大學(xué)研發(fā)的玉米品種瑞豐1號(hào)–雙抗-12-5(RF1-12-5)含有抗蟲(chóng)基因和耐除草劑基因、,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降低其他鱗翅目害蟲(chóng)的危害。
起初Bt蛋白被直接作為殺蟲(chóng)劑使用,隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展,基因在生物育種領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2001年,表達(dá)Cry1F蛋白的玉米品種由美國(guó)人Pioneer和Dow共同研發(fā)成功。2016年,全球轉(zhuǎn)基因玉米的應(yīng)用率為 26%,其中美國(guó)種植了3 505萬(wàn)hm2,應(yīng)用率達(dá)到了92%[1]。從2006年開(kāi)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(kāi)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(chóng)、抗除草劑、抗旱、抗?jié)?、抗鹽以及營(yíng)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(shì)。
土壤酶活性及土壤微生物直接影響土壤生化過(guò)程的效率[10],影響土壤發(fā)育與成熟的過(guò)程,是評(píng)價(jià)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)基因玉米對(duì)土壤微生物及酶活性的研究時(shí)有報(bào)道[11-13],但許多都限于溫室盆栽試驗(yàn)。本研究選擇在大田進(jìn)行試驗(yàn),可以更確切地探究現(xiàn)實(shí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的情況,通過(guò)測(cè)定RF1-12-5對(duì)根際土壤微生物和酶活性的影響,可以為RF1-12-5的環(huán)境釋放提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。
供試轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)耐除草劑玉米品種瑞豐1號(hào)-雙抗-12-5(簡(jiǎn)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(hào)(簡(jiǎn)稱RF1)。試驗(yàn)在農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境安全監(jiān)督檢驗(yàn)檢測(cè)中心(濟(jì)南)的實(shí)驗(yàn)田進(jìn)行,土壤為褐土。5種土壤酶測(cè)定試劑盒購(gòu)自蘇州科銘生物技術(shù)有限公司,ECO PlateTM96孔板(31種碳源)購(gòu)自Biolog公司。
1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)置RF1-12-5、RF1種植及未種植玉米的空白對(duì)照3個(gè)處理,每個(gè)處理3次重復(fù)[14],小區(qū)面積為30 m×5 m,小區(qū)隨機(jī)分布,小區(qū)間設(shè)置1 m隔離帶。按常規(guī)管理模式進(jìn)行管理。每個(gè)小區(qū)將1株玉米作為1個(gè)取樣點(diǎn),進(jìn)行對(duì)角線5點(diǎn)取樣,仔細(xì)收集根際土壤,5點(diǎn)合為1個(gè)樣品混勻。分別在玉米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,搗碎,混勻,過(guò)20目篩,–80℃凍存,待測(cè)。
1.2.2 酶活性測(cè)定 土壤堿性蛋白酶、過(guò)氧化氫酶、堿性磷酸酶、脲酶和酸性轉(zhuǎn)化酶均通過(guò)水解底物產(chǎn)生顏色變化,使用比色法進(jìn)行活性測(cè)定[15]。以1 d內(nèi)1 g土壤產(chǎn)生1 mg酪氨酸為1個(gè)土壤堿性蛋白酶活力單位;以1 d內(nèi)1 g風(fēng)干土樣催化1 μmol過(guò)氧化氫作為1個(gè)過(guò)氧化氫酶活力單位;以1 g土壤1 d釋放1 nmol酚為1個(gè)土壤堿性磷酸酶活力單位;以1 d中1 g土樣中產(chǎn)生1 μg NH3-N作為一個(gè)酶活力單位;以1 d內(nèi)1 g土樣中產(chǎn)生1 mg還原糖作為一個(gè)土壤酸性轉(zhuǎn)化酶活性單位。
1.2.3 根際土壤微生物多樣性測(cè)定 采用Biolog法測(cè)定根際土壤微生物多樣性。稱取25 g土壤樣品于500 ml錐形瓶中,加入滅菌生理鹽水稀釋到250 ml (為10–1稀釋),搖床200 r/min搖動(dòng)20 min,室溫沉降30 min,加入滅菌生理鹽水稀釋到10–3。將稀釋后菌懸液加入ECO板微孔中,每孔150 μl。然后將ECO板放入25℃培養(yǎng)箱,放置水盒,確保培養(yǎng)箱的飽和濕度。每隔24 h對(duì)ECO板用Biolog Microstation在590 nm和750 nm下進(jìn)行讀數(shù),共進(jìn)行7次[16]。使用Microlog軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化,使用Excel軟件制作公式,進(jìn)行Shannon多樣性指數(shù)、McIntosh均勻度指數(shù)、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)的計(jì)算,公式如表1所示[17-18]。使用DPS軟件進(jìn)行各項(xiàng)指數(shù)的差異顯著性分析,使用SPSS軟件進(jìn)行主成分分析[19]。
表1 微生物群落多樣性指數(shù)功能與計(jì)算公式
由圖1A看出,前4個(gè)生育期,RF1-12-5、RF1、對(duì)照3個(gè)處理根際土壤堿性蛋白酶活性均呈現(xiàn)無(wú)規(guī)律性地增減,但增減幅度較小,酶活性在0 ~ 20 mg/(d·g) 變動(dòng);收獲期,3個(gè)處理堿性蛋白酶活性激增,達(dá)到100 mg/(d·g)以上。從方差分析結(jié)果看,在5個(gè)時(shí)期,RF1-12-5與RF1處理根際土壤堿性蛋白酶活性均沒(méi)有顯著性差異;在大喇叭口期,RF1-12-5與RF1處理根際土壤堿性蛋白酶活性顯著高于對(duì)照;乳熟期,RF1-12-5處理顯著低于對(duì)照。
由圖1B看出,在5個(gè)生育期,RF1-12-5、RF1處理及對(duì)照根際土壤過(guò)氧化氫酶活性均呈現(xiàn)無(wú)規(guī)律波動(dòng)狀態(tài)。在前4個(gè)時(shí)期,RF1-2-5與RF1處理根際土壤過(guò)氧化氫酶活性差異均不顯著,在大喇叭口和乳熟期,RF1-12-5、RF1處理根際土壤過(guò)氧化氫酶活性顯著高于與對(duì)照;在收獲期,RF1-12-5根際土壤過(guò)氧化氫酶活性低于RF1處理和對(duì)照,且差異顯著。
由圖1C看出,玉米種植處理根際土壤堿性磷酸酶活性在多個(gè)生育期均高于對(duì)照,說(shuō)明玉米種植對(duì)該酶變化有一定影響。RF1-12-5處理酶活性在前4個(gè)時(shí)期比較穩(wěn)定,乳熟期RF1處理酶活性增加明顯,收獲期3個(gè)處理酶活性下降至整個(gè)生育期最低。經(jīng)檢驗(yàn),除了乳熟期RF1-12-5與RF1處理差異顯著外,其他時(shí)期RF1-12-5與RF1處理根際土壤堿性磷酸酶活性差異不顯著。
由圖1D看出,根際土壤脲酶活性在前3個(gè)時(shí)期呈現(xiàn)較為穩(wěn)定的狀態(tài),酶活性較高;乳熟期及收獲期酶活性明顯下降,且這2個(gè)時(shí)期酶活性變化不大。經(jīng)檢驗(yàn),5個(gè)時(shí)期RF1-12-5與RF1處理根際土壤脲酶活性差異均不顯著;除6 ~ 8葉期外,其他時(shí)期二者脲酶活性均高于對(duì)照,差異顯著。
由圖1E看出,在5個(gè)生育期,RF1-12-5與RF1處理根際土壤酸性轉(zhuǎn)化酶活性比較穩(wěn)定,波動(dòng)幅度不大;對(duì)照土壤中酸性轉(zhuǎn)化酶活性在6 ~ 8葉期最高,之后呈現(xiàn)下降、上升再下降的波動(dòng)。經(jīng)檢驗(yàn),5個(gè)時(shí)期RF1-12-5與RF1處理根際土壤酸性轉(zhuǎn)化酶活性均沒(méi)有顯著性差異;僅在抽雄期,RF1-12-5處理玉米根際土壤酸性轉(zhuǎn)化酶活性顯著高于對(duì)照。
(圖中不同小寫字母表示同–生育期不同處理間差異在P<0.05水平顯著,下同)
Shannon多樣性指數(shù)能夠指示一個(gè)地區(qū)種群的豐富度。從圖2A可以看出,整個(gè)生育期3個(gè)處理根際土壤微生物Shannon指數(shù)波動(dòng)幅度較小。在5個(gè)時(shí)期,RF1-12-5與RF1處理Shannon指數(shù)均沒(méi)有顯著性差異;在大喇叭口期、抽雄期和收獲期,RF1-12-5與RF1處理Shannon指數(shù)顯著高于未種植玉米對(duì)照。
McIntosh均勻度指數(shù)能夠評(píng)價(jià)群落內(nèi)部物種數(shù)量的均勻程度。由圖2B可以看出,3個(gè)處理不同生育期根際土壤McIntosh指數(shù)波動(dòng)較大。在6 ~ 8葉期,3種處理McIntosh指數(shù)相當(dāng);至大喇叭口期和抽雄期,RF1-12-5與RF1處理McIntosh指數(shù)變化不大,而對(duì)照McIntosh指數(shù)大幅降低,與其他兩種處理差異顯著;至乳熟期,RF1-12-5與RF1處理McIntosh指數(shù)降低,而對(duì)照大幅增加,與RF1-12-5與RF1處理差異顯著;至收獲期,RF1-12-5與RF1處理McIntosh指數(shù)大幅增加,而對(duì)照則大幅降低,顯著低于RF1-12-5與RF1處理。總體看,在整個(gè)生育期中,RF1-12-5與RF1處理McIntosh指數(shù)差異均不顯著;在大喇叭口期、抽雄期和收獲期,RF1-12-5與RF1處理McIntosh指數(shù)顯著高于未種植對(duì)照,在乳熟期則相反,顯著低于對(duì)照。
Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)指一個(gè)群落中常見(jiàn)物種在該群落中的優(yōu)勢(shì)程度。從圖2C可以看出,3個(gè)處理根際土壤微生物Simpson指數(shù)變化趨勢(shì)有所不同。RF1-12-5處理Simpson指數(shù)在前3個(gè)生育期波動(dòng)幅度較小,在乳熟期顯著降低,而收獲期顯著增高;RF1處理在前4個(gè)生育期波動(dòng)幅度較小,在收獲期顯著增加;對(duì)照在大喇口期和抽雄期最低,6 ~ 8葉期和收獲期相當(dāng),高于大喇口期和抽雄期,乳熟期Simpson指數(shù)最高。在5個(gè)時(shí)期,RF1-12-5與RF1處理根際土壤微生物Simpson指數(shù)均沒(méi)有顯著性差異;在乳熟期,RF1-12-5處理Simpson指數(shù)顯著低于對(duì)照,在收獲期則相反,顯著高于對(duì)照。
圖2 不同生育期玉米根際土壤微生物功能多樣性
使用RF1-12-5與RF1處理根際土壤和對(duì)照土壤進(jìn)行微生物群落培養(yǎng)96 h后ECO板得到的吸光度值做主成分分析,得到了3個(gè)土壤主要成分的方差貢獻(xiàn)率及累積貢獻(xiàn)率,如表2所示。前14種成分的方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了100%,前2種主要成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到了69.69%。
以前2個(gè)主成分作為橫縱坐標(biāo),進(jìn)行作圖,可以直觀反映出微生物群落對(duì)這兩種主成分的利用情況。如圖3所示,可以清楚地看出3種處理在5個(gè)生育期對(duì)2種主成分碳源的利用情況,兩點(diǎn)之間距離越近越能說(shuō)明兩者之間對(duì)于碳源的利用情況相似。由圖3看出,不同的象限中均有數(shù)據(jù)分布,在第二象限中數(shù)據(jù)分布最為密集,有明顯的聚類特征,A1與B1、A4與B4均集中在此象限,A5和B5均集中在第一象限,表明在6 ~ 8葉期、乳熟期、收獲期3個(gè)生育期RF1-12-5和RF1處理對(duì)前兩種主成分利用相當(dāng),同時(shí)它們對(duì)應(yīng)的對(duì)照則分布在不同象限,表明這3個(gè)生育期種植玉米處理和未種植玉米對(duì)照之間對(duì)碳源的利用差異顯著。在大喇叭口期和抽雄期不同處理之間差異明顯,A2、CK2和B2分別在第二和第四象限,A3、B3、CK3分別在第一、第三和第二象限,3個(gè)處理之間數(shù)據(jù)比較分散,說(shuō)明這兩個(gè)生育期不同處理對(duì)碳源的利用差異較大,但總體來(lái)說(shuō)看,這種差異沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的聚類特征,因此,也未表現(xiàn)明顯的規(guī)律性。
(A1 ~ A5、B1 ~ B5、CK1 ~ CK5分別表示RF-12-5、RF1處理及對(duì)照所對(duì)應(yīng)的玉米6 ~ 8葉期、大喇叭口期、抽雄期、乳熟期、收獲期)
酶作為高效催化劑,在生化反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用。土壤中酶的催化作用控制著土壤中的生物化學(xué)進(jìn)程,進(jìn)而影響著土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量循環(huán)的效率,因此,土壤酶的活性在生態(tài)系統(tǒng)中起到很大的作用[20-21],同樣,土壤酶活性受環(huán)境影響很大,如溫度、水分、種植模式等均會(huì)影響到土壤酶活性[22-24]。本研究發(fā)現(xiàn),除了過(guò)氧化氫酶在收獲期、堿性磷酸酶在乳熟期轉(zhuǎn)基因玉米R(shí)F1-12-5處理和非轉(zhuǎn)基因玉米R(shí)F1處理表現(xiàn)出差異,其他酶活性在玉米的不同生育期RF1-12-5處理與RF1處理均未表現(xiàn)出顯著差異。推斷出現(xiàn)偶然性差異的原因,可能與生育期不同,外界環(huán)境不同有關(guān)。顏世磊等[25]同樣發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)Bt基因玉米對(duì)土壤酶活性影響產(chǎn)生差異主要是玉米生育期不同造成的,并沒(méi)有觀察到轉(zhuǎn)基因玉米種植對(duì)土壤酶活性帶來(lái)的顯著影響。本研究還顯示,空白對(duì)照土壤酶活性在相應(yīng)的不同生育期間波動(dòng)較大,種植玉米處理酶活性波動(dòng)幅度相對(duì)較小,使土壤活性成分更加趨于穩(wěn)定,這也會(huì)增加土壤應(yīng)對(duì)環(huán)境變化的能力,有利于玉米的生長(zhǎng)。研究顯示長(zhǎng)期冬種綠肥可以顯著改變紅壤稻田土壤微生物生物量[26],棉花種植會(huì)增強(qiáng)土壤微生物活性,因此使土壤的酶活性普遍增加,這種作用可以抵消Bt毒素對(duì)微生物活性和酶活性可能的負(fù)面影響[27]。
本研究表明,轉(zhuǎn)基因玉米R(shí)F-12-5根際土壤微生物的生物多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)與其親本對(duì)照RF1根際土壤相比,差異均不顯著,表明RF-12-5的種植并沒(méi)有給玉米根際微生物功能多樣性帶來(lái)不利影響。Shen等[28]研究發(fā)現(xiàn),在任何生長(zhǎng)階段和收獲后 Bt和非Bt棉根際土壤微生物群落豐富度沒(méi)有差異,接近于未種植對(duì)照土壤;Bt棉和非Bt棉根際土壤微生物群落的功能多樣性沒(méi)有差異。本研究還發(fā)現(xiàn),在種植玉米的土壤中,在多個(gè)時(shí)期土壤微生物群落的功能多樣性指數(shù)要比未種植玉米對(duì)照土壤高。蔚霞[29]發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)Bt基因水稻秸稈還田后物種的豐富度指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和McIntosh指數(shù)均大于常規(guī)水稻。這說(shuō)明玉米的種植會(huì)增加土壤微生物的多樣性,這可能與玉米根系分泌物比較豐富,能夠改善根際土壤的微生物環(huán)境有關(guān)。
從主成分分析結(jié)果來(lái)看,在玉米生長(zhǎng)的6 ~ 8葉期、乳熟期及收獲期,這3個(gè)生育期外界環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定,玉米生長(zhǎng)比較平穩(wěn),玉米根系分泌物相對(duì)較少,因此,轉(zhuǎn)基因玉米R(shí)F1-12-5與非轉(zhuǎn)基因玉米R(shí)F1根際土壤微生物對(duì)碳源的利用差異較小,而進(jìn)入7、8月份,由于降雨頻繁,環(huán)境變化大,玉米進(jìn)入快速生長(zhǎng)期,根系分泌物增多,因此微生物種群活躍,對(duì)碳源的利用也表現(xiàn)出了差異。但是從數(shù)據(jù)分析來(lái)看,這種差異與外源基因的導(dǎo)入沒(méi)有明顯的關(guān)系。
土壤作為礦物、有機(jī)物、氣體、液體和無(wú)數(shù)生物的混合物,成分復(fù)雜,受到氣候環(huán)境影響大,性質(zhì)變化復(fù)雜,目前對(duì)于土壤微生物及活性成分的研究較少,尤其對(duì)于不同地理環(huán)境的探究還有待深入。因此還需要進(jìn)一步增加不同地域、不同時(shí)間的研究,以此增加轉(zhuǎn)基因作物的環(huán)境評(píng)價(jià)數(shù)據(jù),為轉(zhuǎn)基因玉米的環(huán)境釋放提供更有力的數(shù)據(jù)支持。
RF1-12-5除了過(guò)氧化氫酶在收獲期、堿性磷酸酶在乳熟期酶活性顯著低于RF1,二者根際土壤堿性蛋白酶、脲酶、酸性轉(zhuǎn)化酶、過(guò)氧化氫酶、堿性磷酸酶酶活性在其他各生育期差異均不顯著;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(shì)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對(duì)土壤微生物功能多樣性影響存在規(guī)律性差異。
[1] Clive James. 2016年全球生物技術(shù)/轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化發(fā)展態(tài)勢(shì)[J]. 中國(guó)生物工程雜志, 2017, 37(4): 1–8
[2] Clive James. 2015年全球生物技術(shù)/轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化發(fā)展態(tài)勢(shì)[J]. 中國(guó)生物工程雜志, 2016, 36(4): 1–11
[3] 吳新, 包夢(mèng)醒. Bt抗蟲(chóng)基因在作物中的應(yīng)用[J]. 糧食與食品工業(yè), 2014, 21(5): 74–78
[4] 彭昌文. Bt研究概況及進(jìn)展[J]. 曲阜師范大學(xué)學(xué)報(bào), 2002, 28(3): 85–88
[5] Sanahuja G, Banakar R, Twyman R M, Capell T, Christou P. Bacillus thuringiensis: A century of research, develop-ment and commercial applications[J]. Plant Biotechnology Journal, 2011, 9(3): 283–300
[6] 喬文靜. 轉(zhuǎn)基因生物Bt蛋白降解技術(shù)研究[D]. 重慶: 西南大學(xué), 2010
[7] 劉新穎. 轉(zhuǎn)Bt基因玉米對(duì)土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響[D]. 哈爾濱: 哈爾濱師范大學(xué), 2016
[8] 沈平, 武玉花, 梁晉剛, 等.轉(zhuǎn)基因作物發(fā)展及應(yīng)用概述[J]. 中國(guó)生物工程雜志, 2017, 37(1): 119–128
[9] 左嬌, 郭運(yùn)玲, 孔華, 等. 轉(zhuǎn)基因玉米安全性評(píng)價(jià)研究進(jìn)展[J]. 玉米科學(xué), 2014, 22(1): 73–78
[10] 王理德, 王方琳, 郭春秀, 等. 土壤酶學(xué)硏究進(jìn)展[J]. 土壤, 2016, 48(1): 12–21
[11] 劉玲. 轉(zhuǎn)Bt基因玉米對(duì)土壤微生物多樣性的影響[D]. 蘭州: 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué), 2011
[12] 王建武, 馮遠(yuǎn)嬌, 駱世明. Bt玉米秸稈分解對(duì)土壤酶活性和土壤肥力的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2005,16(3): 524–528
[13] 劉凱, 李永山, 范巧蘭, 等. 轉(zhuǎn)基因玉米對(duì)土壤微生物群系的影響[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015(9): 1138–1140, 1164
[14] 郭維維. 轉(zhuǎn)基因玉米和水稻對(duì)土壤螨類和線蟲(chóng)群落組成及數(shù)量動(dòng)態(tài)的影響研究[D].南京: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014
[15] 周禮愷, 張志明. 土壤酶活性的測(cè)定方法[J]. 土壤通報(bào), 1980, 11(5): 37–38, 49
[16] 姬艷艷, 張貴龍, 張瑞, 等. 耕作方式對(duì)農(nóng)田土壤微生物功能多樣性的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2013(6): 117– 123
[17] 尹艷寧. 抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因棉花對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能多樣性的影響[D]. 南京: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014
[18] 儲(chǔ)成. 轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉對(duì)土壤微生物多樣性的影響[D].南京: 南京師范大學(xué), 2012
[19] 羅希茜, 郝曉暉, 陳濤, 等. 長(zhǎng)期不同施肥對(duì)稻田土壤微生物群落功能多樣性的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 29(2): 740–748
[20] 萬(wàn)忠梅, 宋長(zhǎng)春. 土壤酶活性對(duì)生態(tài)環(huán)境的響應(yīng)研究進(jìn)展[J]. 土壤通報(bào), 2009, 40(4): 951–956
[21] 唐玉姝, 魏朝富, 顏廷梅, 等. 土壤質(zhì)量生物學(xué)指標(biāo)研究進(jìn)展[J]. 土壤, 2007, 39(2): 157–163
[22] 王麗娟, 李剛, 趙建寧, 等. 轉(zhuǎn)基因大豆對(duì)根際土壤微生物群落功能多樣性的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 32(2): 290–298
[23] 代會(huì)會(huì), 胡雪峰, 曹明陽(yáng), 等. 豆科間作對(duì)番茄產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分及酶活性的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2015, 52(4): 911– 918
[24] 張旭龍, 馬淼, 吳振振, 等. 油葵與光果甘草間作對(duì)根際土壤酶活性及微生物功能多樣性的影響[J]. 土壤, 2016, 48(6): 1114–1119
[25] 顏世磊, 趙蕾, 孫紅煒, 等. 大田環(huán)境下轉(zhuǎn)Bt基因玉米對(duì)土壤酶活性的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2011, 31(15): 4244– 4250
[26] 高嵩涓, 曹衛(wèi)東, 白金順, 等. 長(zhǎng)期冬種綠肥改變紅壤稻田土壤微生物生物量特性[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2015, 52(4): 902–910
[27] Sun C X, Chen L J, Wu Z J, et al. Soil persistence of Bacillus thuringiensis (Bt) toxin from transgenic Bt cotton tissues and its effect on soil enzyme activities[J]. Biology and Fertility of Soils, 2007, 43(5): 617–620
[28] Shen R F, Cai H, Gong W H. Transgenic Bt cotton has no apparent effect on enzymatic activities or functional diversity of microbial communities in rhizosphere soil[J]. Plant and Soil, 2006, 285: 149–159
[29] 蔚霞. 轉(zhuǎn)Bt基因水稻秸稈還田對(duì)水稻土反硝化作用和微生物多樣性的影響[D]. 武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2012
Effects of Transgenic Maize Variety (Double Resistance 12-5) on Enzyme Activity and Microbial Diversity in Rhizosphere Soil
SUN Hongwei, ZHANG Yongxin, XU Xiaohui, GAO Rui, LI Fan, YANG Shuke, LU Xingbo*
(Institute of Plant Protection, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Shandong Key Laboratory of Plant Virology, Jinan 250100, China)
The effects of maize variety of Ruifeng 1-double resistance 12-5 (RF1-12-5) on enzyme activity and microbial community in rhizosphere soil were studied to provide scientific safety assessment data for its environmental release and commercial application. The results showed no significant difference existed in the activities of alkali protease, urease, acid invertase between RF1-12-5 and the non-transgenic maize Ruifeng 1 (RF1) in five growth stages of maize. The activities of catalase and alkaline phosphatase were not significant different between RF1-12-5 and RF1 in other growth stages except that catalase activity in harvest stage and alkaline phosphatase activity in milk mature stage were significantly lower for RF1-12-5 than RF1. No significant differences existed in the indexes of Shannon diversity, McIntosh evenness and Simpson dominance of rhizosphere soil microbial communities between RF1-12-5 and RF1 in five growth stages. Principal component analysis proved no regular difference existed between RF1-12-5 and RF1.
Transgenic maize; Rhizosphere soil; Enzyme activity; Microbial diversity; Biolog; Principal component analysis (PCA)
國(guó)家轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)項(xiàng)目(2015ZX08013-003)和山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目(CXGC2017A02)資助。
通訊作者(luxb99@sina.com)
孫紅煒(1973—),女,山東煙臺(tái)人,碩士,研究員,主要從事轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境安全性檢測(cè)。E-mail: hongweisun@126.com
S154.2;S154.3
A
10.13758/j.cnki.tr.2019.01.009