转基因玉米双抗15对根际土壤酶活性

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1、转基因玉米双抗12-5对根际土壤酶活性及微生物多样性影响孙红炜，张永鑫，徐晓辉，高瑞，李凡，杨淑珂，路兴波*(山东省农业科学院植物保护研究所/山东省植物病毒学重点实验室，山东，济南，250100)摘要：本实验通过研究瑞丰1号-双抗12-5（RF1-12-5）种植对根际土壤酶活性、微生物群落的影响，为RF1-12-5的环境释放和商业化应用提供科学的安全性评价数据。结果表明：（1）5个生育期内，RF1-12-5与其非转基因对照品种瑞丰1号（RF1）根际土壤碱性蛋白酶、脲酶和酸性转化酶活性均没有显著性差异；RF1-12-5根际土壤过氧化氢酶活性在收获期、碱性磷酸酶活性

2、在乳熟期显著低于RF1，其他生育期差异不显著。（2）5个生育期内，RF1-12-5与RF1根际土壤微生物群落的Shannon多样性指数、McIntosh均匀度指数和Simpson优势度指数均不存在显著性差异，主成分分析未发现RF1-12-5与RF1存在规律性差异。关键词：转基因玉米；根际土壤酶活性；根际土壤微生物多样性；Biolog；主成分分析中图分类号：S154.2，S154.3文献标识码：A2016年，在转基因商业化种植的第21年，有26个国家种植了1.851亿公顷转基因作物，比2015年增长了540万公顷[[1,2]。苏云金芽孢杆菌（Bt）由日本科学家Sh

3、igetaneIshiwatari于1901年发现[3]，1911年，ErnstBerliner从患病的地中海粉斑螟（Ephestiakuehniella）幼虫中分离得到也能产这种伴孢晶体的芽孢杆菌，并命名为苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuringiensis）[4]。Bt毒素通过蛋白水解活化，导致细胞膜产生孔隙，造成溶质流出肠上皮细胞而使水流入细胞，进而造成昆虫死亡[5-7]。浙江大学研发的RF1-12-5含有抗虫基因cry1Ab/cry2Aj和耐除草剂基因G10evo，cry1Ab/cry2Aj表达的Bt蛋白不仅能有效杀灭亚洲玉米螟，在一定程度上还可以

4、降低其他鳞翅目害虫的危害。Bt蛋白开始时直接作为杀虫剂，转基因技术发展后，Bt基因在生物育种领域得到广泛应用。2001年，表达Cry1F的玉米品种由美国人Pioneer和Dow共同开发成功。2016年，全球转基因玉米的应用率为26%，其中美国种植了3505万公顷，应用率达到了92%[1]。从2006年开始，为了满足消费者多样化的需求，复合性状转基因作物得到研发并开始大规模种植[8,9]。2016年，复合性状转基因作物占全球转基因作物种植面积的41%[2]。复合性状产品在抗虫、抗除草剂、抗旱抗涝抗盐以及营养性状改良等多方向的性状改良呈加速发展的态势。土壤酶活性及土

5、壤微生物直接影响土壤生化过程的效率[10]，影响土壤发育与成熟的过程，是评价土壤状况的重要因素。而RF1-12-5的应用又可以大量减少化学农药的使用，提高玉米产量。目前，关于转Bt基因玉米对土壤微生物及酶活性的研究时有报道[11-13]，但许多都限于温室盆栽实验。本研究选择在大田实验，可以更确切的探究现实农业生产中的情况，通过测定RF1-12-5对根际土壤微生物和酶活性的影响，为RF1-12-5的环境释放提供科学的数据支持。1材料与方法1.1实验材料国家转基因重大专项：转基因抗虫玉米“双抗12-5”的产业化研究（2015ZX08013-003）山东省农业科学院农

6、业科技创新工程：新品种测试与检测公共服务平台（CXGC2017A02）第一作者：孙红炜，女，1973年，山东烟台，研究员，主要从事转基因植物环境安全性检测，E-mail:hongweisun@126.com*通讯作者：路兴波，男，1970年，山东新泰，研究员，主要从事转基因植物环境安全性检测E-mail:luxb99@sina.com供试转基因抗虫耐除草剂玉米品种瑞丰1号-双抗-12-5（简称RF1-12-5）由浙江大学提供，其非转基因对照为瑞丰1号（简称RF1）。供试土壤采于农业部转基因植物监督检测中心（济南）的实验田内，土壤为褐土。5种土壤酶测定试剂盒，购自

7、苏州科铭生物技术有限公司，ECOPlateTM96孔板（31种碳源）购自Biolog公司。1.2实验方法1.2.1样品采集实验材料取自农业部转基因植物监督检测中心（济南）的实验田内。设置RF1-12-5、RF1及未种植玉米空白对照3个处理，每个处理3次重复[14]，小区面积为30m×5m，小区随机分布，小区间设置1m隔离带。按常规管理模式进行管理。每个小区将一株玉米作为一个取样点，进行对角线5点取样，仔细收集根际土壤，5点合为一个样品混匀。分别在6-8叶期、大喇叭口期、抽雄期、乳熟期、收获期进行取样。土壤样品取回后自然风干，去除碎石块、杂草、碎砖块及秸秆等杂物。

8、捣碎、混匀、过20目筛，