转DREB基因大豆东农50对土壤微生物的影响

摘要

近年来大豆产量连年减产，干旱是大豆产量下降的主要瓶颈之一。随着转基因技术的发展，转基因抗旱大豆的种植将成为提高产量的重要途径。脱水响应元件结合因子(DREB，Dehydration responsive element binding)是一种能够调控多个抗逆相关基因的转录因子，将DREB基因转入大豆能够有效的提高转基因大豆的抗旱能力，进而提高产量。但是随着转基因植物大面积的种植，其对生态环境造成的风险及安全性问题也受到关注。微生物是土壤的重要组成部分，土壤微生物群落的数量及多样性的变化对土壤生态环境具有指示作用，是转基因植物安全性评价的重要环节。
　　 本研究通过盆栽试验方法，以正常水分处理和干旱胁迫处理的转DREB基因大豆东农50和非转基因大豆东农50为研究材料，研究各生长期不同处理的土壤微生物数量及其群落多样性，生化强度，土壤酶活性的变化。研究结果为转基因大豆商业化种植的安全性评价提供参考依据。本研究主要内容及结果如下：
　　 1.出苗期至结荚鼓粒期正常水分和干旱胁迫处理的转DREB基因大豆对土壤细菌、真菌、放线菌数量的影响不显著。出苗期至收获期正常水分处理的转DREB基因大豆对土壤氮素转化菌数量的影响不显著。干旱胁迫处理的转基因大豆在开花期促进了土壤固氮细菌的生长，在其它时期对固氮细菌的影响不显著。干旱胁迫处理的转基因大豆在开花期和结荚鼓粒期抑制土壤氨化细菌和反硝化细菌的生长繁殖，在其它时期对氨化细菌、反硝化细菌数量没有显著影响。整个大豆生长期干旱胁迫处理的转基因大豆对硝化细菌数量的影响不显著。
　　 2.出苗期至收获期正常水分处理的转DREB基因大豆对土壤生化强度的影响不显著。干旱胁迫处理的转基因大豆在开花期增强了土壤的固氮作用强度，在其它时期对同氮作用强度的影响不显著。干旱胁迫处理的转基因大豆在开花期和结荚鼓粒期抑制了土壤氨化作用强度和反硝化作用强度。在其它时期对氨化作用强度和反硝化作用强度的影响不显著。整个大豆生长期干旱胁迫处理的转基因大豆对土壤硝化作用强度的影响不显著。
　　 3.正常水分处理的转DREB基因大豆在出苗期至结荚鼓粒期对土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶、纤维素酶活性的影响不显著。干旱胁迫处理条件下，土壤脲酶活性受转基因大豆的影响在开花期增强，在出苗期和结荚鼓粒期没有受到显著的影响。土壤磷酸酶和纤维素酶活性从出苗期至结荚鼓粒期均受到抑制，而过氧化氢酶活性在整个生长周期未受到显著影响。
　　 4.出苗期至结荚鼓粒期转DREB基因大豆对土壤细菌、真菌、放线菌多样性的影响不显著。正常水分处理的转基因大豆在出苗期和开花期降低了土壤固氮细菌群落的多样性，在其它时期对固氮细菌群落多样性的影响不明显。干旱胁迫处理的转基因大豆在出苗期降低了土壤固氮细菌的群落多样性，在其它时期对土壤固氮细菌多样性的影响均不显著。DGGE条带回收测序发现固氮细菌g7，g13，g15，g19属于α变形菌纲(Alphaproteobacteria)，其它序列属于β变形菌纲(Betaproteobacteria)。β变形菌纲的序列中，g12属于Azonexus菌属，其余序列属于伯克氏菌属(Burkholderia)。正常水分和干旱胁迫处理的转基因大豆在收获期提高了土壤氨氧化细菌群落多样性，在其它时期对土壤氨氧化细菌群落多样性的影响不显著。DGGE条带回收测序发现土壤氨氧化细菌种群主要由β变形菌纲(Betaproteobacteria)亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)和亚硝化螺族菌属(Nitrosospira)构成。收获期正常水分处理的转基因大豆影响了土壤反硝化细菌群落结构，提高了土壤反硝化细菌的多样性，在其它时期对土壤反硝化细菌没有影响。干旱胁迫处理的转基因大豆在大豆整个生长期对土壤反硝化细菌多样性的影响不显著。测得的序列f6，f10属于β变形菌纲(Betaproteobacteria)，其中f6属Cupriavidus菌属，f10属于unclassified Rhodocyclales菌属。其它序列属于暂不可培养的反硝化细菌。