轉(zhuǎn)基因大豆對土壤氮循環(huán)相關(guān)微生物多樣性的影響.pdf

1、本研究采用大田試驗，通過Biolog和PCR-DGGE技術(shù)，比較分析了種植轉(zhuǎn)基因大豆PAT與其非轉(zhuǎn)基因親本PAT1、轉(zhuǎn)基因大豆ALS與其非轉(zhuǎn)基因親本ALS1及當(dāng)?shù)刂髟源蠖怪悬S13對根際土壤主要理化指標(biāo)、土壤酶活性（脲酶和過氧化氫酶）和土壤微生物群落功能多樣性，以及土壤氮循環(huán)相關(guān)的微生物群落（固氮菌、氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌）遺傳多樣性的影響。以期揭示轉(zhuǎn)基因大豆的種植對土壤氮循環(huán)相關(guān)微生物多樣性的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1.對土

2、壤理化及酶活性的研究發(fā)現(xiàn);轉(zhuǎn)基因大豆PAT和轉(zhuǎn)基因大豆ALS土壤速效磷含量和全磷含量與相應(yīng)親本相比均顯著降低(p＜0.05）。轉(zhuǎn)基因大豆PAT和轉(zhuǎn)基因大豆ALS的種植與其相對應(yīng)的親本PAT1和ALS1相比全氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量以及脲酶活性均差異不顯著（p＞0.05），但轉(zhuǎn)基因大豆PAT和轉(zhuǎn)基因大豆ALS之間全氮、硝態(tài)氮含量和脲酶活性出現(xiàn)顯著差異（p＞0.05）。土壤有機(jī)質(zhì)含量、pH值和過氧化氫酶活性在各處理間差異均不顯著(p＞0.05

3、）。
　　2.Biolog試驗結(jié)果表明，在整個溫育過程中，轉(zhuǎn)基因大豆PAT和轉(zhuǎn)基因大豆ALS土壤微生物活性均高于其親本，當(dāng)?shù)仄贩N中黃13根際土壤微生物活性介于轉(zhuǎn)基因大豆和非轉(zhuǎn)基因親本大豆之間。轉(zhuǎn)基因大豆PAT和轉(zhuǎn)基因大豆ALS土壤微生物群落物種均一度(J)和優(yōu)勢度指數(shù)(D)較對應(yīng)親本均無顯著差異(p＞0.05）。主成分分析結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因大豆PAT、親本PAT1、非轉(zhuǎn)基因親本大豆ALS1以及中黃13土壤微生物群落碳源利用類型相似，

4、僅轉(zhuǎn)基因大豆ALS土壤微生物碳源利用類型表現(xiàn)出差異。對不同碳源的分析結(jié)果表明土壤微生物利用的主要碳源為糖類、氨基酸類、羧酸類和聚合物。
　　3.根際土壤固氮微生物nifH基因DGGE試驗結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因大豆PAT和轉(zhuǎn)基因大豆ALS分別與相應(yīng)非轉(zhuǎn)基因親本大豆PAT1和ALS1相比根際土壤固氮微生物群落組成相似度均在60％左右。轉(zhuǎn)基因大豆PAT和轉(zhuǎn)基因大豆ALS土壤固氮微生物nifH基因多樣性指數(shù)(H)和均勻度指數(shù)(EH)與相應(yīng)親本相

5、比差異均不顯著（p＞0.05）。測序結(jié)果表明，兩種轉(zhuǎn)基因大豆與其相應(yīng)非轉(zhuǎn)基因親本大豆根際土壤中固氮微生物主要隸屬于藍(lán)藻門(Cyanobacteria)、變形菌門(Proteobacteria)和厚壁菌門(Firmicutes)。
　　4.根際土壤氨氧化細(xì)菌DGGE試驗結(jié)果表明，兩種轉(zhuǎn)基因大豆土壤氨氧化細(xì)菌種群分別與其相應(yīng)親本聚為一類，相似度均高于80％。但轉(zhuǎn)基因大豆PAT和轉(zhuǎn)基因大豆ALS之間相似度也高達(dá)75％。轉(zhuǎn)基因大豆PAT和

6、轉(zhuǎn)基因大豆ALS土壤氨氧化細(xì)菌多樣性指數(shù)㈣和均勻度指數(shù)(EH)與相應(yīng)親本相比差異均不顯著(p＞0.05)。測序結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因品種與相應(yīng)親本及當(dāng)?shù)刂髟源蠖怪悬S13土壤氨氧化細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成除不可培養(yǎng)菌種外，主要由β-變形菌綱(Betaproteobacteria)的亞硝化螺旋菌屬(Nitrosospira)、亞硝化葉菌屬(Nitrosolobus)和亞硝化弧菌屬(Nitrosovibrio)組成。其中亞硝化螺旋菌屬(Nitrosospi

7、ra)所占比例最高。
　　5.根際土壤反硝化微生物DGGE試驗分析結(jié)果表明，兩種轉(zhuǎn)基因品種分別與其相應(yīng)親本聚為一類，相似度均高于80％。轉(zhuǎn)基因大豆PAT和轉(zhuǎn)基因大豆ALS土壤反硝化細(xì)菌多樣性指數(shù)（H)和均勻度指數(shù)(EH)與相應(yīng)親本相比差異均不顯著（p＞0.05）。從系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果可知,轉(zhuǎn)基因品種與相應(yīng)親本及當(dāng)?shù)刂髟源蠖怪悬S13的土壤反硝化細(xì)菌主要屬于α-變形菌綱(Alphaproteobacteria)、β-變形菌綱(Betap