论文部分内容阅读
转Bt基因作物对土壤生态系统的影响是潜在生态风险评价中不可忽视的一个方面。通过研究转Bt基因玉米与丛枝菌根真菌共生关系，进而评价Bt玉米对土壤环境的影响具有重要的科学意义。
本研究以2个Bt玉米品种5422Bt1和5422CBCL、杂交品种5422wx以及它们共同的亲本5422为试验材料，通过温室小区试验研究4个时期玉米根际和根内丛枝菌根真菌种类多样性；通过盆栽接种VA真菌试验，研究3个时期植株中Bt蛋白、养分含量以及各类酶活性指标的变化，旨在为Bt玉米生物安全评价提供科学依据。主要研究结果如下：
(1)无论是在小区试验还是在盆栽试验中，所有检测时期Bt玉米(5422Bt1和5422CBCL)、杂交品种5422wx与亲本5422之间菌根侵染率的差异均不显著，说明根系分泌的Bt蛋白对丛枝菌根真菌的生长没有显著毒害作用。
(2)温室小区种植时Bt玉米和杂交玉米品种根际土壤和植株根系菌根18S rDNA的Shannon指数与亲本5422比较，在取样的所有时期其多样性均没有显著差异。整个生育期各品种根际土壤和植株根系菌根18S rDNA DGGE指纹图谱聚类表明，DNA指纹随生育期不同而聚类，但存在一定空间变异。
(3)接种丛枝菌根真菌使得Bt玉米5422Bt1叶片Bt蛋白含量明显增加，而对根系Bt蛋白含量没有显著影响。接菌处理对另一Bt玉米5422CBCL叶片和根系的Bt蛋白含量均没有明显影响。
(4) Bt玉米与常规玉米植株养分含量和酶活性对接菌处理的响应速度和程度不同。与不接菌相比，Bt玉米5422Bt1根系N含量(25 d)、叶片K含量(53 d)和POD酶活性(39 d)显著升高，而叶片N含量(39 d)显著下降。另一 Bt品种5422CBCL只有叶片K含量(25 d)显著升高，而根系K含量(25 d)和几丁质酶活性(39 d和53 d)、叶片P含量(39 d)却显著降低。杂交玉米5422wx叶片POD和PAL酶活性(53 d)显著增强，而叶片CAT酶活性(39 d)、C含量(25 d)以及根系K含量(39 d)显著下降。对于上述品种的共同亲本5422来说，只有叶片SOD酶活性(25 d)比对照显著升高，而其他时期各指标均无显著变化。
(5) Bt玉米5422Bt1与亲本5422之间养分含量和酶活性的差异与是否接菌有关系。5422Bt1与亲本5422相比，不接菌条件下养分含量和酶活性既有升高也有降低，而接菌条件下则养分含量增加酶活性降低。不接菌时，Bt玉米5422Bt1叶片C、P含量(25 d)和CAT酶活性(39 d)显著高于亲本5422，而根系P含量(25 d)和叶片N含量(53 d)、POD酶活性(25 d和39 d)、PPO酶活性(53 d)以及39 d根系β—1，3—葡聚糖酶和几丁质酶活性则明显低于5422。在接菌条件下，Bt玉米5422Bt1叶片N、P含量(25 d)、根系P、K含量(39 d)、根系C含量(53 d)以及叶片K含量(53 d)均显著高于5422，而叶片POD、SOD、PAL酶活性(25 d)以及PPO酶活性(53 d)则低于5422。
(6)另一 Bt玉米5422CBCL与亲本5422相比，无论接菌与否，其养分含量有所升高而酶活性有所降低。不接菌时，根系N含量(25 d)和叶片P含量(39 d)显著高于5422，而叶片POD酶(25 d和39 d)和根系β—1，3—葡聚糖酶(39 d)活性则明显低于5422。接菌时，根系N、K含量(39 d)显著高于5422，而叶片POD和SOD酶(25 d)、根系β—1，3—葡聚糖酶(39 d和53 d)以及几丁质酶活性(53 d)则低于5422。
(7)杂交玉米5422wx与亲本5422相比，不接菌时酶活性较低，接菌时养分含量较高而酶活性有高也有低。不接菌时，叶片POD酶(25 d)、根系β—1，3—葡聚糖酶和几丁质酶活性(39 d)显著低于亲本。而接菌时，39 d的根系养分(N、P和K)含量和叶片酶活性(POD和PPO)、53 d的叶片养分(N和K)含量和根系N含量以及叶片CAT酶活性均明显高于亲本5422，而叶片中POD、SOD、PAL酶活性(25 d)和CAT酶活性(39 d)反而低于亲本5422。
(8)两个Bt玉米5422Bt1与5422CBCL之间养分含量和酶活性存在一定差异。不接菌条件下，5422Bt1叶片C、P含量(25 d)显著高于5422CBCL，而根系N含量(25 d)、39 d叶片养分(P和K)含量、叶片N含量(53 d)以及叶片POD酶活性(25 d)则明显低于5422CBCL。另外，在接菌条件下，5422Bt1根系中K含量(25d)、C含量(53 d)和几丁质酶活性(53 d)均显著高于5422CBCL。
总之，Bt玉米根系分泌的Bt蛋白对根际和根内丛枝菌根真菌没有显著的毒害作用，而接种丛枝菌根真菌对供试玉米具有不同的影响，但与是否分泌Bt蛋白无关。