抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆對土壤微生物群落影響研究

曹 陽，田曉蕾

(黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟職業(yè)學(xué)院，黑龍江 牡丹江 157041)

1 引言

大豆因為具有較高的營養(yǎng)價值，也是重要的經(jīng)濟作物，市場潛力巨大，但傳統(tǒng)非轉(zhuǎn)基因大豆由于種植環(huán)境條件、種植面積以及其他方面的限制，已經(jīng)遠遠跟不上人口激增的需求，因此，轉(zhuǎn)基因大豆的種植越來越受到人們的重視[1]。從美國開始獲準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因大豆商業(yè)化種植開始，種植面積迅速上升[1]，轉(zhuǎn)基因作物安全性研究已成為國內(nèi)外普遍關(guān)注的課題，并相繼建立了一系列的評價方法[3]。轉(zhuǎn)基因大豆根系產(chǎn)生的分泌物會與土壤中的微生物相互影響，從而產(chǎn)生對微生物群落的變化，這可能導(dǎo)致生態(tài)問題的出現(xiàn)[4，5]。Kremer等[6]指出對抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆根際土壤中假單胞菌在數(shù)量上有較大的變化。Means等[7]對大量使用草甘膦的情況做出研究，指出在這種情況下，轉(zhuǎn)基因抗草甘膦大豆會對土壤微生物的組成及結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生顯著性影響。我國學(xué)者劉麗以及Saxena等[8，9]都指出轉(zhuǎn)基因作物的種植并未對土壤微生物產(chǎn)生顯著的變化。但由于試驗所采用的材料、測試的土壤酶種類、試驗時天氣，水分等環(huán)境以及人為管理都不相同，最終獲得的結(jié)果也不盡相同。本文對抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆種植后根際土壤細菌、放線菌、真菌的影響進行測定,以期為評價抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響提供依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 供試材料

試驗于2019年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)轉(zhuǎn)基因試驗基地進行，采用田間隨機區(qū)組設(shè)計方法，試驗大豆：傳統(tǒng)大豆東農(nóng)50及轉(zhuǎn)基因抗草甘膦大豆呼交 06-698。供試除草劑為41% 草甘膦異丙胺鹽水劑(美國孟山都公司)，莖葉處理在大豆第1 張復(fù)葉完全展開后施藥，出苗后按照常規(guī)方式進行田間管理，在大豆生長的VE、R1、R4、R8 4個時期進行取樣。

2.2 土壤取樣

采用5點取樣法進行土樣采集，鏟除表面1 cm左右的表土，用取樣器分別在大豆VE、R1、R4期取各處理的根際土樣，去除雜物,將各個點所取的土壤進行充分的混合后，取出一部分帶回實驗室進行土壤測定(表1)。

2.3 土壤微生物測定

微生物數(shù)量采用平板稀釋法，細菌用LB培養(yǎng)基培養(yǎng)，真菌用PDA培養(yǎng)基培養(yǎng)，放線菌采用高氏一號培養(yǎng)基培養(yǎng)。

2.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用 DPS7.05 數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件進行5% 差異顯著水平檢測分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆對根際土壤細菌數(shù)量的影響

從表2可以看出，抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆，抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)和傳統(tǒng)大豆東農(nóng)50土壤細菌數(shù)量趨勢為先升高再降低。R1期抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根際土壤中細菌數(shù)量顯著低于傳統(tǒng)大豆東農(nóng)50，VE、R4和R8期三個大豆處理根際土壤中細菌數(shù)量無顯著差異。

表2 抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆對土壤細菌的影響

3.2 抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆對根際土壤真菌數(shù)量的影響

R1時期抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根際土壤中真菌數(shù)量對比抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆和傳統(tǒng)大豆東農(nóng)50顯著降低。在R4時期，抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根際土壤中真菌數(shù)量顯著低于傳統(tǒng)大豆東農(nóng)50。VE和R8時期抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆，抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)和傳統(tǒng)大豆東農(nóng)50三個大豆處理根際土壤中細菌數(shù)量無顯著差異(表3)。

表3 抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆對土壤真菌的影響

3.3 抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆對根際土壤放線菌數(shù)量的影響

從表4中可以看出，抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)、抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆和傳統(tǒng)大豆東農(nóng)50在VE、R1、R4和R8期根際土壤放線菌數(shù)量均無顯著性差異。

表4 抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆對土壤放線菌的影響

4 討論與結(jié)論

根系分泌物或作物殘茬中的外源基因和表達產(chǎn)物一旦進入到土壤中，可能會給土壤中的特異生物功能類群及土壤微生物種群帶來影響[17]， 土壤生態(tài)條件發(fā)生改變后，因其土壤中的細菌、真菌、放線菌具有不同的生活習(xí)性，土壤微生物的數(shù)量及其構(gòu)成比例是值得研究的重要項目[18]。對于轉(zhuǎn)基因作物對土壤微生物變化的研究結(jié)果也是各有不同。劉佳等[19]指出在花期，抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆促進了土壤真菌的繁殖，而土壤放線菌和細菌的繁殖能力明顯顯變?nèi)酢螘圆ǖ萚20]指出抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆從花期至成熟期土壤中氨化細菌、硝化細菌以及放線菌數(shù)量顯著減少。國外學(xué)者Siciliano[21]也指出抗草甘膦轉(zhuǎn)基因作物的種植對土壤微生物有顯著性影響。但也有研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因大豆與受體之間根際可培養(yǎng)細菌數(shù)量差異不顯著，Nakatani等[22]發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因特性對土壤微生物的不論是數(shù)量還是構(gòu)成方面的影響相比種植環(huán)境、季節(jié)等都較小，且不顯著。Locke 等[23]研究抗草甘膦轉(zhuǎn)基因玉米和棉花時發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因植株對土壤根際微生物群落結(jié)構(gòu)沒有產(chǎn)生顯著影響，這這篇實驗的研究結(jié)果一致。已有研究表明，草甘膦在922.5 ～ 2460.0 ga.i/hm2劑量范圍內(nèi)使用，對轉(zhuǎn)基因抗草甘膦大豆的安全性較好[24]。從本研究中可發(fā)現(xiàn)，莖葉處理抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)，只有R1期抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根際土壤中細菌和真菌數(shù)量顯著降低，R4期抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根際土壤中真菌數(shù)量顯著降低，差異隨生育期的推進而消失，最后表明抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆對土壤微生物群落無顯著影響。出現(xiàn)這樣的結(jié)果，可能是由于草甘膦的噴施對土壤微生物引起了短暫的影響。