【摘要】：隨著轉(zhuǎn)基因作物在全球范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用,轉(zhuǎn)基因作物的環(huán)境安全性問題日益受到重視。開展轉(zhuǎn)Bt基因作物的土壤環(huán)境效應(yīng)研究,有助于轉(zhuǎn)Bt基因作物的良性發(fā)展。本實(shí)驗(yàn)收集水培轉(zhuǎn)Bt棉及其親本常規(guī)棉根系分泌物并分析其物質(zhì)組成。將收集的花蕾期兩種棉花的根系分泌物、人工提純的Bt蛋白、人工模擬的根系分泌物分別添加到紅壤中進(jìn)行培養(yǎng),隨后分析土壤的理化性質(zhì)、氮形態(tài)、脲酶、羥胺還原酶、反硝化酶、硝化-反硝化速率及Bt蛋白的含量,并運(yùn)用環(huán)境微生物多樣性測(cè)序等技術(shù),根據(jù)16SrRNA基因和nirK功能基因來(lái)研究其微生物的多樣性,分析了Bt棉根系分泌物對(duì)土壤N循環(huán)過程的影響及作用機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:(1)在幼苗期、苗期及花蕾期,常規(guī)棉和轉(zhuǎn)Bt棉根系分泌物的pH由弱堿性轉(zhuǎn)變?yōu)槿跛嵝?根分泌物中水溶性碳、水溶性氮、Bt蛋白、有機(jī)酸、氨基酸及可溶性總糖隨著生育期的延長(zhǎng)顯著上升。相同生育時(shí)期,兩種棉花根分泌物主要組成成分無(wú)差異,但是大多數(shù)組分(如水溶性碳、水溶性氮、可溶性總糖、氨基酸、有機(jī)酸等)的含量表現(xiàn)為常規(guī)棉轉(zhuǎn)Bt棉,花蕾期轉(zhuǎn)Bt棉和常規(guī)棉分泌物各組分含量差異更顯著。甲酸為根分泌物中有機(jī)酸的主要成分,在幼苗期、苗期和花蕾期,轉(zhuǎn)Bt棉根分泌物中甲酸占有機(jī)酸含量的54%、75%、96%;而常規(guī)棉根分泌物中甲酸占有機(jī)酸含量的74%、39%、93%,因此,轉(zhuǎn)Bt棉和常規(guī)棉甲酸含量差異是引起有機(jī)酸差異的主要原因。蘇氨酸是根分泌物中氨基酸的主要成分,在花蕾期,轉(zhuǎn)Bt棉和常規(guī)棉根分泌物中蘇氨酸含量分別占總氨基酸的42%和36%。與轉(zhuǎn)Bt棉相比,常規(guī)棉根系分泌物可以為植株生長(zhǎng)提供更為豐富的碳、氮源物質(zhì)。(2)純Bt蛋白、轉(zhuǎn)Bt棉花蕾期根分泌物進(jìn)入土壤后,短期內(nèi)土壤Bt蛋白的降解速率較快,7天后降解速率降低,15天后Bt蛋白濃度不再降低。本實(shí)驗(yàn)研究Bt蛋白降解特性,用雙常數(shù)模型進(jìn)行了擬合,效果較好,并推算出轉(zhuǎn)Bt棉和純Bt蛋白處理Bt蛋白的DT50分別是:170和14.5天。(3)轉(zhuǎn)Bt棉和常規(guī)棉花蕾期根分泌物、純Bt蛋白及人工模擬根分泌物進(jìn)入土壤后對(duì)土壤pH無(wú)顯著影響。轉(zhuǎn)Bt棉和常規(guī)棉根分泌物加快了土壤有機(jī)質(zhì)的分解,常規(guī)棉處理后作用更明顯。轉(zhuǎn)Bt棉、常規(guī)棉和純Bt蛋白處理后土壤中NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N含量均大于CK處理,但各處理間無(wú)顯著差異,NO_3~--N、NO_2~--N含量會(huì)隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)而增加;與CK處理相比較,人工模擬處理后土壤NO_3~--N、NO_2~--N含量呈下降趨勢(shì)。轉(zhuǎn)Bt棉、常規(guī)棉、純Bt蛋白及人工模擬根系分泌物處理均提高了土壤脲酶和羥胺還原酶的活性,轉(zhuǎn)Bt棉對(duì)提高兩種酶的活性作用最強(qiáng);與CK相比,其余處理均抑制了土壤硝酸還原酶和亞硝酸還原酶的活性,抑制作用從強(qiáng)到弱的順序?yàn)?人工模擬常規(guī)棉轉(zhuǎn)Bt棉≈純BtCK。從各處理對(duì)反硝化速率影響來(lái)看,轉(zhuǎn)Bt棉和純Bt蛋白處理促進(jìn)了反硝化作用的進(jìn)行,其余處理無(wú)顯著作用。以上結(jié)果說明,轉(zhuǎn)Bt棉根分泌物和純Bt蛋白會(huì)加快土壤中氮素轉(zhuǎn)化進(jìn)程。(4)MiSeq測(cè)序分析結(jié)果表明,CK、轉(zhuǎn)Bt棉和常規(guī)棉根分泌物三種處理培養(yǎng)7天后,與CK相比,兩種棉花根系分泌物均提高了土壤中16SrRNA基因優(yōu)勢(shì)菌屬的數(shù)量,參與有機(jī)質(zhì)分解的酸桿菌(Acidobacteria)和綠彎菌(Chloroflexi)豐度均有增加,同時(shí)降低了作物根際碳沉積分解轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用的變形菌(Proteobacteria)和放線菌(Actinobacteria)的相對(duì)豐度,常規(guī)棉根分泌物處理作用更顯著。nirK基因主要分布于反硝化細(xì)菌中,其Shannon多樣性指數(shù)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)Bt棉與CK處理差異較小,且明顯高于常規(guī)棉處理,說明常規(guī)棉根分泌物降低反硝化菌的多樣性。轉(zhuǎn)Bt棉根分泌物使變形菌豐度顯著下降,未被鑒定的細(xì)菌豐度增加,證實(shí)轉(zhuǎn)Bt棉根分泌物增加了土壤中反硝化菌的多樣性。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S562;S151.9

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 閻鳳鳴,許崇任,Marie BENGTSSON,Peter WITZGALL,Peter ANDERSON;轉(zhuǎn)Bt基因棉揮發(fā)性氣味的化學(xué)成分及其對(duì)棉鈴蟲的電生理活性[J];昆蟲學(xué)報(bào);2002年04期

2 王建武,馮遠(yuǎn)嬌,駱世明;轉(zhuǎn)基因作物對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2002年04期

3 丁志勇,許崇任,王戎疆;轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉與常規(guī)棉中幾種同工酶的比較——轉(zhuǎn)基因植物安全性評(píng)價(jià)生理指標(biāo)初探[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2001年02期

，

本文編號(hào)：2630469