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转Bt基因抗虫玉米在中国具有重要推广前景,其安全性问题尤其是环境安全性亦受到广泛关注。现有相关研究主要集中在地上部环境风险,然而转基因玉米外源基因表达的Bt蛋白可通过凋落物、秸秆还田等方式暴露在土壤生态系统中,可能产生环境风险,具有重要研究意义。由于土壤生态系统复杂,土壤动物群落、微生物群落等指标评价研究复杂,田间调查数据易受环境因子、试验操作人员等影响,重复性较差。近年来,采用室内生测方法,利用重要环境生物的指示作用,成为以往以群落生态学参数为主要评价指标的重要补充。白符跳处于食物链底端,具有抗旱、抗冻、抗缺氧、孤雌生殖、分布广泛、对毒物敏感等特性,是重要指示生物。 本研究以白符跳为研究对象,选取中国自主研制的转Cry1IE基因抗虫玉米IE09S034及其对应的非转基因对照玉米综31、转Cry1Ac基因抗虫玉米Bt-799及其对应的非转基因对照玉米郑58作为试验材料,综合利用培养基饲喂法(直接饲喂法)、人造土“半自然生态模拟”饲喂法(间接饲喂法),系统研究了两种转基因玉米(IE09S034、Bt-799)叶片残体以及两种Bt纯蛋白(Cry1Ab、Cry1Ac)在室内可控条件下对白符跳的影响。研究主要包含三方面内容: 1培养基环境下转Bt基因抗虫玉米叶片残体对白符跳的影响 本试验以转Cry1IE基因抗虫玉米IE09S034及其对照综31、转Cry1Ac基因抗虫玉米Bt-799及其对照玉米郑58叶片残体为试验材料,选取培养基为试验环境,采用直接饲喂法与抗氧化酶活性检测法,研究转Bt基因玉米对土壤环境指示生物白符跳的影响。研究结果表明,转Cry1IE基因抗虫玉米IE09S034、转Cry1Ac基因抗虫玉米Bt-799较之各自对照,对白符跳的存活率、繁殖率、成虫体长、幼虫体长及抗氧化酶活性等均无显著差异。 2培养基环境下Bt纯蛋白对白符跳的影响 本试验以Cry1Ab、Cry1Ac两种蛋白为试验材料,啤酒酵母为阴性对照,蛋白酶抑制剂(E-64)为阳性对照。选取培养基为试验环境,采用直接饲喂法研究2种Bt纯蛋白对白符跳的影响。研究结果表明,饲喂蛋白酶抑制剂(E-64)的白符跳与饲喂Cry1Ab蛋白、Cry1Ac蛋白、纯啤酒酵母的白符跳相比,其存活率、繁殖率、成虫体长及幼虫体长均明显降低。差异显著性分析结果显示,饲喂蛋白酶抑制剂(E-64)的白符跳与饲喂Cry1Ab蛋白、Cry1Ac蛋白、纯啤酒酵母的白符跳相比,其存活率、繁殖率、成虫体长及幼虫体长均存在显著差异;饲喂Cry1Ab、Cry1Ac蛋白的白符跳与饲喂纯啤酒酵母的白符跳相比,其存活率、繁殖率、成虫体长及幼虫体长均无显著差异。初步确认Cry1Ab蛋白、Cry1Ac蛋白对环境指示生物白符跳无显著不良影响。 3人造土环境下转Bt基因抗虫玉米叶片残体对白符跳的影响 本试验以转Cry1IE基因抗虫玉米IE09S034及其对照综31、转Cry1Ac基因抗虫玉米Bt-799及其对照玉米郑58叶片残体为试验材料,选取人造土为试验环境,采用“半自然生态模拟”间接饲喂法,研究转Bt基因玉米对土壤环境指示生物白符跳的影响。试验结果表明,转Cry1IE基因抗虫玉米IE09S034、转Cry1Ac基因抗虫玉米Bt-799较之各自对照在“半自然生态模拟”条件下对白符跳的存活率、繁殖率和生长发育情况均无显著不良影响。 综上,本研究采用室内生测研究方法,以土壤生态功能指示生物白符跳为对象,研究了两种转基因玉米(IE09S034、Bt-799)叶片残体以及和两种Bt纯蛋白(Cry1Ab、Cry1Ac)在培养基条件下对白符跳的影响;同时,为了更好的拟合白符跳在土壤中的生活情况,研究了在人造土条件下两种转基因玉米(IE09S034、Bt-799)叶片残体对白符跳的影响。试验研究表明,存活率、繁殖率、成虫与幼虫体长、抗氧化酶(乙酰胆碱酯酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶)活性等是研究白符跳对转基因玉米响应的生理、生化指标。试验建立的基于白符跳的转基因玉米环境安全性评价技术可丰富转基因玉米环境安全评价技术体系,同时试验研究中取得的数据可丰富转基因玉米IE09S034、Bt-799的基础安全数据,有利于其未来的产业化推广。