Bt蛋白對水稻土反硝化作用和微生物多樣性的影響.pdf

1、轉(zhuǎn)基因作物問世以來，其發(fā)展速度超乎人們所想，一方面轉(zhuǎn)基因作物在解決許多國家糧食問題方面做出了巨大貢獻，另一方面其快速發(fā)展所帶來的環(huán)境、生態(tài)、食品安全問題也備受人們關(guān)注。開展Bt蛋白的土壤環(huán)境效應(yīng)研究，有助于轉(zhuǎn)Bt作物的良性發(fā)展。
　　 本文以人工提取的兩種Bt殺蟲晶體蛋白（Cry1Ab和Cry1Ac）為材料，以三種水稻土（潮土性水稻土、紅壤性水稻土和黃棕壤性水稻土）為對象，通過化學(xué)分析和DGGE手段研究了Bt蛋白處理對土壤的理化

2、性質(zhì)、氮素形態(tài)、反硝化酶、反硝化速率和土壤微生物遺傳多樣性的影響，從而為弄清Bt蛋白對土壤氮素循環(huán)及生態(tài)環(huán)境的影響提供參考。主要結(jié)果如下:
　　 (1) Bt蛋白添加到土壤2h后3種供試土壤Cry1Ab、Cry1 Ac、Cry1Ab/Cry1 Ac處理中可提取的Bt蛋白量分別是:潮土性水稻土167.8ng/g、135.8ng/g、149.2ng/g，紅壤性水稻土281.7ng/g、195.2ng/g、166.4ng/g，黃棕壤性

3、水稻土346.1ng/g、351.0ng/g、367.5ng/g。同時，加入土壤的Bt蛋白也會降解，2h-7天降解速率較快，7天后基本達到平衡。不同土壤中Bt蛋白的降解速率不同，黃棕壤性水稻土最慢。本研究對Bt蛋白的降解特性用雙常數(shù)模型進行擬合，效果較好，以此模型推算出供試土壤中Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1 Ab/Cry1 Ac處理Bt蛋白的DT50分別是:潮土性水稻土2.7、2.7、2.3天，紅壤性水稻土3.5、2.9、2.5

4、天，黃棕壤性水稻土1.9、2.3、1.0天;DT90分別是:潮土性水稻土89.6、39.5、54.2天，紅壤性水稻土49.5、81.8、46.0天，黃棕壤性水稻土19.9、29.6、39.1天。
　　 (2) Bt蛋白處理下，潮土性水稻土和紅壤性水稻土中pH值在短期內(nèi)高于對照處理，隨著淹水時間的延長，這種現(xiàn)象越來越不明顯，長期培養(yǎng)之后無差異。紅壤性水稻土不同Bt蛋白處理作用效果有差異，表現(xiàn)為Cry1 Ab＜Cry1Ac＜Cry1

5、Ab/Cry1Ac。Bt蛋白降低了潮土性水稻土中有機質(zhì)的降解速率;長期淹水培養(yǎng)后紅壤性水稻土Bt蛋白處理全氮含量高于對照處理，黃棕壤性水稻土Bt蛋白處理C/N低于對照處理;其它方面無明顯變化。
　　 (3)風干水稻土重新淹水后，土壤中硝態(tài)氮在1天內(nèi)快速降低，然后穩(wěn)定在5～10mg/kg。添加Bt蛋白后紅壤性水稻土中硝態(tài)氮含量高于對照處理，但另外兩種供試土壤各處理間沒有差異。水稻土風干后反硝化酶活性較低，重新淹水后在2天內(nèi)逐漸恢復(fù)

6、活性，之后又有所下降。對照處理中潮土性水稻土、紅壤性水稻土、黃棕壤性水稻土硝酸還原酶活性最大值分別為2.78、1.26、6.28mg/g/d，亞硝酸還原酶活性最大值分別為5.89、2.50、3.22mg/g/d。潮土性水稻土和黃棕壤性水稻土中，Cry1Ab和Cry1Ab/Cry1Ac處理抑制了土壤硝酸還原酶的活性，紅壤性水稻土中硝酸還原酶活性變化較復(fù)雜，Bt蛋白影響不明顯。三種供試土壤中Cry1Ac處理在約25天內(nèi)也有抑制作用，之后則表

7、現(xiàn)為明顯的促進作用。Bt蛋白對土壤亞硝酸還原酶活性有明顯的抑制作用。Bt蛋白處理下不同土壤之間反硝化酶活性差異縮小。
　　 (4)土壤反硝化速率與硝態(tài)氮含量和反硝化酶活性有相似的現(xiàn)象，在淹水初期快速上升，之后下降并保持穩(wěn)定。對照處理中潮土性水稻土、紅壤性水稻土、黃棕壤性水稻土反硝化速率最高值分別為18.93、4.97、216.55ng/g/h，Bt蛋白處理下的最高值分別為37.15、15.76、117.84ng/g/h。后期Cr

8、y1Ac蛋白處理下紅壤性、黃棕壤性水稻土反硝化速率高于對照處理，Cry1Ab和Cry1Ac處理下潮土性水稻土反硝化速率低于對照處理，其它處理無明顯影響。
　　 (5)變性梯度凝膠電泳(DGGE)分析結(jié)果顯示，對照、Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1Ab/Cry1Ac處理培養(yǎng)50天后潮土性水稻土Shannon指數(shù)分別為3.29、3.29、3.55、3.41，黃棕壤性水稻土Shannon指數(shù)分別為3.02、3.34、3.48、3.