转基因高蛋氨酸大豆种植对根际微生物群落结构与功能影响的研究

摘要

随着基因工程技术的发展和转基因作物种植面积的不断增加，转基因作物释放对土壤生物学特性产生的影响及可能造成的对土壤生态系统的潜在危害日益受到人们的广泛关注。根际是植物吸收养分的门户，也是作物—土壤—微生物相互作用的交叉区域。
　　在土壤生态系统中，土壤微生物是维持土壤生物活性的重要组成部分，并且影响着土壤理化性质、酶活性等指标，这些指标又代表着土壤功能多样性特征。本文探讨了转基因高蛋氨酸大豆ZD91的种植对其根际土壤主要理化性质、酶活性及微生物群落功能的影响，发现转基因高蛋氨酸大豆ZD91较之对应的非转基因大豆对根际土壤主要理化性质、酶活性及微生物群落功能无显著性影响，并且发现不同种植年限和作物生育期是影响根际微生物群落功能多样性的主要因素。
　　从根际微生物的组成来看，细菌占绝大多数（约占总量的70％以上），其组成及生命活动对于大豆的生长、产量以及整个土壤生态物质系统的能量流动和物质转化均有着非常重要的作用。之前有研究表明根系分泌物中的蛋氨酸会影响根际土壤中参与氮固定过程的细菌群落。在不同种植年限及作物生育期，本文对转基因高蛋氨酸大豆ZD91和其受体大豆ZD的根际细菌群落结构进行了研究，通过PCR扩增16S rDNA V4区并进行序列测定（Illumina MiSeq测序平台），结果表明，Acidobacteria，Proteobacteria，Actinobacteria，Bacteroidetes，Verrucomicrobia，Planctomycetes和Firmicutes是根际细菌群落的主要组成门类，且他们在转基因高蛋氨酸大豆和非转基因大豆间没有显著性差异。另外，在已知范围内，影响根际细菌群落结构的主要因素是不同种植年限和作物生育期，而非转基因。
　　丛枝菌根真菌是陆地生态系统中关键的微生物，其参与了C、N、P等多种元素的生物地球化学循环过程，能与90％以上的陆地植物形成互惠共生体。因此，本文还研究了种植转基因高蛋氨酸大豆ZD91对根际丛枝菌根真菌群落结构的影响。在2012～2013年，我们利用克隆文库构建的方法分析了转基因高蛋氨酸大豆ZD91在不同作物生育期对根际丛枝菌根真菌群落结构的影响。通过PCR扩增SSU rRNA基因并进行序列测定，总共获得155个丛枝菌根真菌OTU。另外，发现丛枝菌根真菌群落结构在转基因高蛋氨酸大豆和非转基因大豆间无显著性差异，且在已知范围肉，不同种植年限和作物生育期是影响丛枝菌根真菌群落结构的主要因素。因此，转基因高蛋氨酸大豆ZD91较之对应的非转基因大豆对根际丛枝菌根真菌群落结构无显著性影响。
　　综上表明，转基因高蛋氨酸大豆ZD91较之对应的非转基因大豆对根际微生物群落结构与功能无显著性影响。同时，本文为更好地评价转基因高蛋氨酸大豆ZD91的生态安全性提供了科学依据。

目录

声明

摘要

上篇 文献综述

第一章 全球转基因作物商业化发展趋势

1 2014年全球转基因作物种植情况

2 转基因农作物的全球经济和环境效益

3 国际上转基因技术产业的发展趋势

4 中国转基因技术研究、应用及安全管理情况

5 转基因品质改良大豆的研究

6 展望：加强转基因科普，推动公众理性看待

参考文献

第二章 转基因作物安全性评价研究进展

1 转基因植物安全评价主要内容

2 转基因作物安全性评价的研究现状

参考文献

下篇 研究内容

第一章 转基因高蛋氨酸大豆对根际土壤主要理化性质、酶活性及微生物群落碳代谢功能的影响

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

参考文献

第二章 转基因高蛋氨酸大豆对根际细菌群落结构的影响

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

参考文献

第三章 转基因高蛋氨酸大豆对根际丛枝菌根真菌群落结构的影响

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

参考文献

全文总结及创新点

攻读博士学位期间发表的研究论文

致谢