转双价抗真菌病害基因大豆对根际土壤微生物群落结构的影响

摘 要 采用传统的平板计数法和变性梯度凝胶电泳技术，对转chi+rip（几丁质酶和核糖体失活蛋白）双价抗真菌基因大豆转基因G0431以及其亲本非转基因大豆黑农35种植后的根部土壤可培养细菌（含芽胞杆菌、产荧光假单胞菌）、真菌、放线菌进行平板计数及细菌和真菌的群落结构分析. 结果表明，二者根部土壤可培养细菌（含芽胞杆菌和产荧光假单胞）、真菌和放线菌的数量并无显著差异；此外，变性梯度凝胶电泳图谱的聚类分析结果显示，时间变化是造成根部土壤细菌和真菌群落结构变化的主要因素，而同一时间内转基因G0431和黑农35根部土壤的细菌和真菌群落结构之间并无显著不同. 在大豆的整个生长期内，根部土壤细菌群落多样性指数为5.32~5.37，群落分布均匀度指数为0.91~0.95；根部土壤真菌群落多样性指数为4.78~4.91，群落分布均匀度指数为0.81~0.89��. 以上结果说明，几丁质酶和核糖体失活蛋白双价基因的导入并没有对大豆根际可培养细菌（含芽胞杆菌和产荧光假单胞）、真菌和放线菌的数量以及细菌和真菌的群落结构产生显著影响. 图4 表2 参22

    自从1988年Hinchee报道第一例转基因大豆植株诞生以来，转基因大豆的研究和发展尤为迅速. 1996年转基因大豆被批准进行商业化生产，到2008年，全球转基因大豆的种植面积已达到6.58×107 hm2. 目前，抗草甘膦大豆是种植最为广泛的转基因大豆，而近年来国内外对抗草甘膦转基因大豆的安全性进行了较多的研究，包括对非靶标节肢动物群落结构[1]、大鼠生理代谢[2]、土壤环境[3]的影响以及基因漂移情况[4]等. 然而，大豆作为世界上主要的粮食和油料作物，是重要的植物蛋白和植物油来源，除受杂草危害外，也受到细菌、真菌以及病毒等多种病害的严重影响，每年都造成不同程度的减产，在病害大流行的年份可造成大面积减产甚至绝收.因此，近年来利用基因工程手段培育抗病大豆新品种的研究工作得到了迅速开展，并取得了一定的进展[5~8].
    土壤是农业生产中物质转化与能量交换的重要场所，在农业生态系统中处于核心地位. 土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分，因此，评价转基因作物对土壤微生物的影响意义重大[9]. Means 等（2007）发现在抗草甘膦大豆田中大量喷施草甘膦，导致土壤根际微生物种群发生变化，促进了大豆田中镰孢菌和腐霉菌的生长，从而延缓和减少了抗草甘膦大豆苗根部的生长[3]；Donegan等在研究转基因Bt棉花和转基因马铃薯的根系分泌物对土壤中细菌的影响时，发现根系细菌数量短期内在转基因植物与对照组之间并无明显差异[10~11]. 而沈法富等（2004）发现转cry1Ac基因抗虫棉在苗期和吐絮期，根际土壤微生物的数量与非转基因棉花差异不显著，在棉花龄期，转基因棉花根际土壤中细菌比对照增加，但差异也未达到显著性水平[12]. Schmalenberger也
发现转基因玉米的根部细菌组成与其非转基因亲本对照没有明显差异[13]. 本实验室在转基因生物对土壤微生物的影响方面也作了诸多研究工作[14~15]. 本试验以转chi+rip双价抗真菌病基因大豆为材料，以不依赖于培养的变性梯度凝胶电泳（Denaturing gradient gel electrophoresis，DGGE）为主要手段，进行转基因抗真菌病害大豆对根际微生物群落影响的相关研究，以期为转基因大豆的生产性试验以及产业化提供重要的理论依据和技术支撑.