本文關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)基因煙草連作對紫色土根際微生態(tài)環(huán)境的影響

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【摘要】：轉(zhuǎn)基因作物于1986年開始進入田間試驗,因其巨大的社會和經(jīng)濟效益而快速發(fā)展,全球轉(zhuǎn)基因作物面積從174萬公頃增加到2014年的1.851億公頃,但由此引發(fā)的轉(zhuǎn)基因作物生物安全性問題,也日益引起了廣泛的關(guān)注。土壤是生物與外界環(huán)境進行能量轉(zhuǎn)化、物質(zhì)循環(huán)、信息交流的主要場所,土壤的健康程度與整個生態(tài)系統(tǒng)的功能息息相關(guān),轉(zhuǎn)基因作物的種植是否會影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能?關(guān)于這一問題的研究十分必要。本論文以煙草作為研究對象,通過三年的盆栽連作試驗,以野生型煙草(Nt-X)作為對照,研究紫色土中的轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶基因煙草(T-Chit)連作對根際微生物環(huán)境的影響。試驗包括以下內(nèi)容：野生型煙草(Nt-X)和轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶基因煙草連作三年不同生育期根際土壤酶活性、土壤理化性質(zhì)、土壤微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)的變化；提取轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶基因煙草和野生型煙草殘茬期根際土壤浸提液,并利用GC-MS檢測其中的代謝物種類和含量,分析差異代謝物的分離趨勢,探討轉(zhuǎn)基因煙草連作對根系分泌物的影響因素和影響程度；提取種植三年煙草根際土壤DNA,檢測轉(zhuǎn)基因煙草目的基因是否轉(zhuǎn)移到土壤中,進而研究轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶基因煙草種植三年對土壤微生態(tài)系統(tǒng)的影響,以及連作過程中煙草根系代謝物的變化,為轉(zhuǎn)基因作物的生態(tài)安全性評價提供理論依據(jù),結(jié)果如下：(1)盆栽連作條件下,Nt-X和T-Chit處理間煙草農(nóng)藝性狀無顯著差異,種植三年轉(zhuǎn)基因煙草和野生型對照變化趨勢一致。受連作障礙影響,二者在種植第一年時,株高均大于后兩年；葉片數(shù)、地上部和地下部生物量均是第二年小于其他兩年,主要原因是環(huán)境因素(高溫)影響了煙草的長勢。(2)Nt-X和T-Chit在連作三年的不同生育期間,處理間的根際土壤酶活性總體差異不顯著,Nt-X處理過氧化氫酶活性在煙草團棵期時較低,花期升高,這與煙草的生長呈現(xiàn)出一致的趨勢,T-Chit處理的過氧化氫酶活性與Nt-X差異不顯著且變化趨勢一致；兩處理的土壤脲酶活性均在花期最低,殘茬期升高,連作的第二年脲酶活性大于其他兩年；煙草生長周期內(nèi)土壤蛋白酶活性比較穩(wěn)定,Nt-X和T-Chit土壤蛋白酶活性在不同生育期變化不大,處理間差異不顯著。(3)盆栽煙草連作三年條件下,Nt-X處理的種植第一年中,根際土壤有機質(zhì)、全K、pH大于后兩年,其中K的含量顯著高于其后兩年,這是因為煙草是高K植物,連作可能發(fā)生K虧缺現(xiàn)象。同樣,煙草在生長過程中對養(yǎng)分需求較高,盆栽連作條件下土壤有機質(zhì)會逐漸消耗。N和P在第一年時含量低,隨著種植時間延長逐漸升高,第三年的含量顯著高于第一年；T-Chit處理的根際土壤理化性質(zhì)與Nt-X變化趨勢相同,T-Chit根際土壤全P和pH高于Nt-X。(4)煙草根際可培養(yǎng)細菌數(shù)量隨煙草不同生育期發(fā)生顯著變化。連作期間,Nt-X和T-Chit處理的根際可培養(yǎng)細菌均在花期顯著增加、殘茬期顯著減少。T-Chit根際細菌數(shù)量在第二年和第三年所有生育期低于Nt-X,且在第二年的花期和殘茬期顯著低于Nt-X。在同一生育期內(nèi),Nt-X和T-Chit處理的煙草根際土壤真菌數(shù)量變化并不顯著差異；T-Chit在第一年和第二年花期的根際真菌數(shù)量顯著高于Nt-X,第三年的殘茬期,Nt-X和T-Chit根際真菌數(shù)量分別是3.29×105cfu.g-1, 3.46×105cfu.g-1,表明轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶基因煙草連作對土壤根際真菌數(shù)量無顯著影響。(5)兩種煙草連作后,根際土壤中PLFA總量隨連作年限增加而升高。T-Chit種植后兩年與第一年相比,根際土壤中PLFA標記的微生物多樣性和優(yōu)勢種數(shù)量增加,均勻度降低,說明連作會增加煙草根際土壤中微生物總量和多樣性；而Nt-X所有三個多樣性指數(shù)(Shannon's, Simpson's, Pielou)均低于T-Chit,但所有生育期內(nèi)二者差異不顯著：主成分分析表明,原始土壤與植煙土壤PLFA在兩個主成分上均明顯區(qū)別于其他樣品,但Nt-X和T-Chit之間離散較小,說明煙草根際土壤微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)與種植時間相關(guān)。(6)從煙草殘茬期根際土壤浸提液中共檢測到烷烴類、脂類、酸類、糖類、醚類、胺類、酚類、醇類等八類物質(zhì),Nt-X檢測出55種,T-Chit49種；二者代謝物中意糖類、酸類、脂類物質(zhì)為主,其中十八烷酸被報道可能為化感物質(zhì),其相對含量在Nt-X連作三年中分別是0.70,2.16,2.63,T-Chit中分別是2.46,0.71,3.07,可見盆栽煙草連作后,其根系代謝物中化感物質(zhì)含量會增加；PCA分析表明,煙草代謝差異物的種類和含量主要與種植年限相關(guān),轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因之間分離不明顯。(7)轉(zhuǎn)基因煙草種植三年后,提取轉(zhuǎn)基因煙草根際土壤總DNA,并未檢測出目的基因(Mcchitl)向土壤微生物發(fā)生種間漂移。
【關(guān)鍵詞】：轉(zhuǎn)基因煙草 連作 根際土壤 微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S572;S154.3
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 縮略詞11-12
• 第1章 文獻綜述12-20
• 1.1 轉(zhuǎn)基因植物12-15
• 1.1.1 轉(zhuǎn)基因作物12-13
• 1.1.2 轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶基因作物13
• 1.1.3 轉(zhuǎn)基因作物的生態(tài)安全性13-15
• 1.2 連作15-20
• 1.2.1 連作障礙15
• 1.2.2 連作障礙的危害15-16
• 1.2.3 化感作用16-20
• 第2章 研究背景、內(nèi)容和技術(shù)路線20-24
• 2.1 研究背景20
• 2.2 研究內(nèi)容20-21
• 2.3 研究目的21-22
• 2.4 技術(shù)路線22-24
• 第3章 材料與方法24-32
• 3.1 試驗材料24
• 3.2 試驗設(shè)計24-25
• 3.3 試驗方法25-30
• 3.3.1 土壤酶活性分析25-27
• 3.3.2 土壤理化性質(zhì)測定27
• 3.3.3 土壤中可培養(yǎng)微生物計數(shù)27
• 3.3.4 PFLA分析27-28
• 3.3.5 土壤微生物多樣性指數(shù)計算28
• 3.3.6 轉(zhuǎn)基因煙草根系代謝物分析28-29
• 3.3.7 土壤總DNA提取29-30
• 3.3.8 目的基因檢測30
• 3.4 數(shù)據(jù)分析30-32
• 第4章 結(jié)果與分析32-62
• 4.1 煙草連作對紫色土根際微生態(tài)環(huán)境的影響32-40
• 4.1.1 連作煙草植株生物量變化32
• 4.1.2 連作煙草根際土壤酶活性變化32-34
• 4.1.3 連作煙草根際土壤理化性質(zhì)變化34
• 4.1.4 連作煙草根際土壤可培養(yǎng)微生物變化34-36
• 4.1.5 連作煙草根際土壤微生物群落變化36-40
• 4.2 轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶基因煙草連作對紫色土根際微生態(tài)環(huán)境的影響40-50
• 4.2.1 連作轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶基因煙草植株生物量變化40
• 4.2.2 連作轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶基因煙草根際土壤酶活性變化40-42
• 4.2.3 連作轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶基因煙草根際土壤理化性質(zhì)變化42-43
• 4.2.4 連作轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶基因煙草根際土壤可培養(yǎng)微生物變化43-45
• 4.2.5 連作轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶基因煙草根際土壤微生物群落變化45-50
• 4.3 兩種煙草根際土壤浸提液中物質(zhì)的種類和含量50-53
• 4.3.1 試驗最佳土壤用量的確定50-52
• 4.3.2 兩種煙草根際土壤浸提液中物質(zhì)類別和含量52-53
• 4.4 連作煙草根際土壤浸提液中物質(zhì)分析53-56
• 4.4.1 連作煙草根際土壤浸提液中物質(zhì)的相對含量53-56
• 4.4.2 PCA分析煙草根際土壤浸提液中差異物的分離趨勢56
• 4.5 連作轉(zhuǎn)基因煙草根際土壤浸提液中物質(zhì)分析56-60
• 4.5.1 連作轉(zhuǎn)基因煙草根際土壤浸提液中物質(zhì)的相對含量56-59
• 4.5.2 PCA分析轉(zhuǎn)基因煙草根際土壤浸提液中差異物的分離趨勢59-60
• 4.6 土壤中轉(zhuǎn)基因煙草目的基因漂移的檢測60-62
• 第5章 討論62-66
• 5.1 煙草連作對紫色土根際微生態(tài)環(huán)境的影響62
• 5.2 轉(zhuǎn)基因煙草連作對紫色土根際微生態(tài)環(huán)境的影響62-63
• 5.3 轉(zhuǎn)基因煙草根系代謝物分析63-64
• 5.4 土壤中轉(zhuǎn)基因煙草目的基因漂移的檢測64-66
• 第6章 結(jié)論與展望66-70
• 6.1 結(jié)論66-67
• 6.2 展望67-70
• 參考文獻70-80
• 致謝80-82
• 個人簡介82
• 主要教育經(jīng)歷82
• 發(fā)表論文82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 高俊山,林毅,葉興國,馬傳喜;植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)和方法概述[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2003年05期

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3 顧麗紅;張樹珍;楊本鵬;蔡文偉;黃東杰;王文治;李嬌;;幾丁質(zhì)酶和β-1,3-葡聚糖酶基因?qū)敫收醄J];分子植物育種;2008年02期

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本文編號：714159