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关于微生物方面论文范文,与转Bt基因作物毒素蛋白降解特性进展相关论文范文
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２转Ｂｔ基因作物对土壤生态系统的影响
转Ｂｔ基因作物的Ｂｔ杀虫蛋白可以通过根系分泌、残茬分解、秸秆还田以及花粉飘落等进入土壤生态系统,并快速紧密结合于土壤活性颗粒的表面,从而避免了被降解.研究表明,这些Ｂｔ杀虫蛋白能够在土壤中存在一段较长的时间,并且具有一定的活性,有可能对土壤的生态系统造成一定的影响.因此,最近几年转Ｂｔ基因作物对土壤生态系统的影响受到人们的广泛关注,成为转Ｂｔ基因作物安全的研究热点之一.２０００年美国ＥＰＡ将转Ｂｔ基因作物对土壤生态系统的影响列为转Ｂｔ基因作物风险评价的重要组成部分.
２．１转Ｂｔ基因作物Ｂｔ杀虫蛋白在土壤中的残留和积累
Ｂｔ杀虫蛋白在土壤中与土壤颗粒紧密结合,很难降解,并持续产生毒性［１８］.１９９６年,Ｐａｌｍ等［１９］将转Ｂｔ基因抗虫棉的枝叶埋入５种不同微生态系统土壤中,１４０ｄ后,在其中的３种土壤中仍能检测到Ｂｔ杀虫蛋白,其含量分别为初始浓度的３％、１６％和３５％.１９９７年,Ｊａｍｅｓ等［２０］研究证实Ｂｔ杀虫蛋白可通过枯枝落叶而残留在土壤中,并进一步证明Ｂｔ杀虫蛋白可以与土壤黏粒结合,使其毒性难以降解,最长可以持续２～３个月.Ｓａｘｅｎａ等［２１］报道,转基因玉米Ｂｔ毒素蛋白通过根系分泌和残体降解释放到土壤中,并在土壤中残留最长可达３５０ｄ,Ｓａｘｅｎａ等还研究了残留于土壤中的Ｂｔ杀虫蛋白的毒性,结果表明食用转Ｂｔ玉米分泌物的幼虫停止进食,５ｄ后死亡率高达９５％～１００％,而对照组玉米螟则未有死亡,这表明转Ｂｔ基因作物根系分泌物具有较强的Ｂｔ杀虫蛋白活性.虽然,转Ｂｔ基因作物分泌的Ｂｔ杀虫蛋白具有较强的杀虫活性,并能够在土壤中残留一段较长的时间,但是Ｄｅｅｐａｋ等［２２］研究表明,这些残留在土壤中的Ｂｔ杀虫蛋白不会被下一季作物吸收.因此,这些残留在土壤中的Ｂｔ杀虫蛋白并不会对下一季作物的抗虫活性产生影响.但是,农业生态系统相对简单,稳定性差,对干扰较敏感,转Ｂｔ基因作物的大面积种植导致的大量Ｂｔ杀虫蛋白进入土壤,可能会对土壤生态系统产生较大的影响［２３］.
２．２转Ｂｔ基因作物对土壤微生物区系的影响
任馨等［２４］在实验室条件下,比较了克螟稻Ｂｔ基因表达最高期秸秆和同一时期亲本稻秸秆的添加对淹水土壤可培养厌氧细菌数量和细菌群落组成的影响.结果表明,与亲本对照相比,培养初期克螟稻秸秆的添加对淹水土壤厌氧发酵性细菌、产氢产乙酸细菌、反硝化细菌和产甲烷细菌的数量产生了显著性影响,但培养后期这种显著性差异基本消失.ＰＣＲ－ＤＧＧＥ指纹图谱和主成分分析（ＰＣＡ）结果表明,两种秸秆处理土壤细菌群落组曾在培养的第三周和第五周达到显著性差异,随着培养时间的延长,两种秸秆处理土壤间细菌群落组成的差异逐渐减小,到培养的第１１周,两种秸秆处理土壤间细菌群落组成的差异基本消失.王洪兴等［２５］通过研究转Ｂｔ基因水稻及其亲本秸秆在降解过程中对土壤微生物主要类群的影响,发现在秸秆降解过程中,转Ｂｔ基因组细菌和放线菌数量显著低于非转基因组,而真菌数量显著高于非转基因组,转Ｂｔ基因组反硝化细菌活性显著低于非转基因组,而解磷微生物活性在各处理组之间无明显差异.
但是,近年来Ｄｅｖａｒｅ等［２６］的一些研究结果显示转Ｂｔ基因作物并未给土壤生态系统造成重要影响.２００４年,Ｄｅｖａｒｅ等［２６］经过半年多田间种植转Ｃｒｙ３Ｂｂ杀虫蛋白基因的转Ｂｔ基因玉米,并通过末端限制片段长度多态性分析评估了其根际与周围的土壤微生物数量、活跃度（包括土壤氮素矿化量、短期土壤消化作用、土壤呼吸作用）和细菌群落结构,发现同时期转Ｂｔ基因玉米根际与周围的土壤中,上述指标均不存在显著性差异,转Ｂｔ基因玉米未给土壤微生物数量、活跃度及细菌群落生态带来重要影响.２００７年,Ｄｅｖａｒｅ等［２７］报道,经过３年的田间种植转Ｃｒｙ３Ｂｂ玉米,并通过测定种植３年转Ｃｒｙ３Ｂｂ玉米每年３个时期（作物种植前、开花期、收获期）收集的大批土壤样本的土壤微生物数量、活跃度数据,发现转Ｂｔ玉米对土壤微生物数量和活跃度的影响,呈现出明显的周期性变化.与其２００４年报道的试验结论一致,转Ｂｔ基因玉米未给土壤生态系统带来重要影响.但是,目前对土壤中转Ｂｔ杀虫蛋白的生态效应研究明显不足,评价的物种单一,周期短,对土壤中敏感微生物的研究仅局限在土壤微生物不到１％的可人工培养的种类上,尚未有对土壤微生物群落、生物多样性及功能的长期定位研究.我国在这方面的研究仍未引起足够的重视,而且研究方法和手段也比较落后.随着人们安全性意识的不断加强,必将增加这方面的研究投入,从而促进转基因生物产业的健康发展.
２．３转Ｂｔ基因作物对土壤动物和植物的影响
在种植过转Ｂｔ基因玉米或者加入其秸秆１２０～１８０ｄ后的土壤上,无论种植非转基因玉米、胡萝卜、萝卜或甘蓝,在这些后茬作物组织中用ＥＬＩＳＡ检测或幼虫生测均未检测到Ｂｔ杀虫蛋白,但是其土壤中仍有活性的Ｂｔ杀虫蛋白,表明土壤中已经存在的Ｂｔ杀虫蛋白不会被后茬非转基因作物吸收和利用［２２］,不会对这些非转基因作物的生长和特性产生影响.将蚯蚓培养在被Ｂｔ杀虫蛋白污染的土壤中４５ｄ后,其肠道内容物和粪便中均能检测到Ｂｔ杀虫蛋白,但这些Ｂｔ杀虫蛋白对蚯蚓种群的数量和生长状况没有影响,将蚯蚓转移到不含Ｂｔ杀虫蛋白的新鲜无污染土壤中培养２～３ｄ后,其肠道内容物中的Ｂｔ杀虫蛋白消失［２８］,表明结合态Ｂｔ杀虫蛋白不会影响蚯蚓的正常生长.
３转Ｂｔ基因作物Ｂｔ杀虫蛋白在土壤中降解的影响因素
目前,关于Ｂｔ杀虫蛋白在土壤中降解时间的报道差异较大,可能是因为土壤中Ｂｔ杀虫蛋白的降解受到多种因素的影响,其中主要因素可能是土壤微生物、土壤湿度、酸碱度、黏粒组成及含量.
３．１土壤生物对Ｂｔ杀虫蛋白在土壤中降解的影响
土壤生物是Ｂｔ杀虫蛋白在土壤中发生失活或降解的主要作用因子之一,尤其是土壤微生物,它是影响Ｂｔ杀虫蛋白在土壤中降解的最关键因子.Ｐａｌｍ等［１９］研究发现,在种植转Ｂｔ基因棉花的土壤中,Ｂｔ杀虫蛋白的量在前１４ｄ快速下降,然后下降趋势逐渐减慢.而土壤经γ射线处理后,其中的Ｂｔ杀虫蛋白降解速度明显减慢.白耀宇等［２９］研究发现,在前６ｄ内ＫＭＤ２叶片冻干粉Ｃｒｙ１Ａｂ蛋白的降解速度相当快,这与Ｐａｌｍ等［１９］的研究结果较为相似,推测其快速降解的主要原因是Ｃｒｙ１Ａｂ杀虫蛋白在自由状态下被土壤微生物作为一种碳源或氮源分解利用.土壤微生物的数量及其生物活性与土壤的类型密切相关,通常有机质含量高的土壤中微生物数量多,土壤中的Ｂｔ杀虫蛋白易被土壤中的微生物降解；同时,一般情况下土壤ｐＨ值较高则土壤微生物活性也较高,有利于Ｂｔ杀虫蛋白的降解.另外,土壤生态环境中
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