高粱转基因cry1Ab表达产物的土壤环境行为与效应研究

摘要

本文以转cry1Ab基因高粱为材料，研究了cry1Ab表达产物的土壤环境行为与效应。本论文建立了从转cry1Ab基因高粱植株中提取Cry1Ab蛋白的适宜方法，分析了Cry1Ab蛋白在6中不同土壤中的吸附、解吸与降解，测定了转cry1Ab基因高粱不同生长发育期间根部分泌Cry1Ab蛋白，研究了秸秆还田释放Cry1Ab蛋白在土壤中的降解动态，并揭示了转cry1Ab基因高粱根部土壤中的生物学效应。主要结果如下： 采用碳酸钠-碳酸氢钠、甘氨酸-氢氧化钠、硼砂-氢氧化钠、硼酸-硼砂、碳酸氢钠-氢氧化钠五种提取缓冲液，比较了不同条件下Bt蛋白的提取效率。Bt蛋白的提取效率在前1h内表现较高，随后提取效率逐渐降低，当提取时间超过1h后提取效率基本保持稳定；而pH值对其影响表现各不相同。不同提取缓冲液的提取效率相差较大，其中甘氨酸-氢氧化钠提取缓冲液的提取效率最高，其次是碳酸钠-碳酸氢钠、碳酸氢钠-氢氧化钠、硼砂-氢氧化钠和硼酸-硼砂。考虑到提取效率和实验成本，碳酸钠-碳酸氢钠提取液是从转cry1Ab基因高粱中大量提取Cry1Ab蛋白的适宜缓冲液。 在6种不同土壤中添加已提取的Cry1Ab蛋白，测定了Cry1Ab蛋白在土壤中的吸附与解吸，分析了Cry1Ab蛋白溶液浓度、土壤理化性质对Cry1Ab蛋白吸附与解吸的影响。不同类型的土壤对Cry1Ab的吸附与解吸存在明显的差异，吸附量表现为红泥土＞灰化土＞青紫泥＞黄筋泥＞小粉土＞红砂土，解吸量表现为灰化土＞青紫泥＞红砂土＞黄筋泥＞红泥土＞小粉土；Cry1Ab蛋白溶液的浓度与吸附量和解吸量呈显著正相关，相关系数分别为0.86和0.99；土壤有机质、pH值与土壤吸附Cry1Ab蛋白的能力呈显著正相关，相关系数分别为0.83和0.82；土壤全氮、有效磷的含量与土壤吸附Cry1Ab蛋白呈正相关，土壤全氮、有效磷和速效钾的含量与解吸均呈负相关。土壤吸附、解吸Cry1Ab蛋白是加入Cry1Ab蛋白溶液的浓度及不同土壤的理化性质共同作用的结果。 将粉碎后转cry1Ab基因高粱秸秆还田，同时把提纯的Cry1Ab蛋白添加到6种不同土壤中，从田间和室内实验分析了Cry1Ab蛋白在土壤中的残留与降解。转cry1Ab基因高粱秸秆还田后，其秸秆释放到田间土壤的Cxy1Ab蛋白整个残留过程持续了67d左右，其中第22d是一个峰值，此时土壤中的Cry1Ab含量达到最大量。而提纯的Cry1Ab蛋白在6种土壤中前30d降解速度较快，60d时各土壤中Cry1Ab蛋白残留量占添加Cry1Ab蛋白的1/3，但降解速度随着处理时间的延长逐渐减小，240d时不同土壤中的Cry1Ab蛋白残留量仍保持在添加Cry1Ab蛋白的6.88％-19.10％；不同土壤中Cry1Ab蛋白的降解速度不同，其中小粉土和灰化土之间的差异达到显著水平(P＜0.05)。 取Bt高粱SR16、SR24及非Bt高粱(115R)CK2为材料，对转Bt基因高粱在不同生长发育期根际Cry1Ab蛋白、土壤酶活性和微生物群落数量的进行了分析。转Bt基因高粱在生长发育过程中可以向土壤释放Cry1Ab蛋白，但释放量极低。种植转cry1Ab基因高粱对脱氢酶、蔗糖酶、脲酶的影响随发育时期的不同而不同，特别是在苗期，转基因高粱与对照间、不同转基因株系之间存在显著差异；但对过氧化氢酶的影响不显著；种植转cry1Ab基因高粱后，苗期、拔节期和抽穗期对根际土壤中可培养真菌数量(CFU)有显著影响，而对放线菌和细菌数量的显著影响则分别表现在抽穗期和苗期；不同转基因株系对真菌、细菌的影响具有显著差异，但对放线菌基本没有影响。 本研究结果为转Bt基因植物的利用和环境安全性评价提供了理论依据和技术支持。

目录

致谢

摘要

第一章文献综述

第二章转Bt基因高粱Cry1Ab蛋白提取方法建立

第三章Cry1Ab蛋白在不同土壤中的吸附与解吸

第四章Bt高粱释放的Cry1Ab蛋白在土壤中的降解动态

第五章转Bt基因高粱对根际土壤的生物学效应

总结

附录 作者简介