转Bt_cry1Ac基因棉花对意大利蜜蜂肠道细菌群落的影响_

摘 要 采用基于16S rDNA的变性梯度凝胶电泳（DGGE）的方法，研究了转Bt cry1Ac基因棉花SGK321对益虫——意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica）肠道细菌群落的影响. 分别用转基因/非转基因棉花花粉和高浓度外源DNA饲喂蜜蜂7 d，通过DGGE分析经不同处理的蜜蜂肠道细菌群落组成的差异，同时用PCR检测是否发生外源基因的横向转移. 结果显示，各个处理组DGGE图谱中的条带数目在11.3~15.0之间，Shannon’s指数在0.87~1.05之间，相似性系数介于68.3%~84.7%，不同处理组肠道细菌组成差异不明显，用PCR的方法也没有检测到外源基因的横向转移. 因此初步判定转基因棉花SGK321短期内对蜜蜂细菌群落尚无不利影响. 图2 表3 参22

    转Bt基因作物能够编码杀虫晶体蛋白（ICPs），对鳞翅目、双翅目、鞘翅目等多种害虫有活性，且对人畜无害，不污染环境. 抗虫棉自1996年在美国成功商业化以来，在全球取得了巨大的成功. 迄今为止，转基因棉花是我国研究开发最为成功、目前唯一实现大规模产业化的转基因作物，我国是继美国之后第二个拥有抗虫棉自主知识产权的国家. 2008年我国Bt转基因棉花的种植面积达3.8×106 hm2，占棉花种植总面积的69%，产生了巨大的经济生态和社会效益[1].
    然而，转基因抗虫植物的大面积应用是否会对环境特别是非靶标生物和有益昆虫产生负面影响，这个问题一直是全球高度关注的焦点之一[2~3]. 蜜蜂是很多农作物和野生植物的传粉者，在生态和经济中扮演着非常重要的角色，是一种关键的非靶标生物. 蜜蜂一方面直接取食转基因抗虫植物的花粉、花蜜，另一方面花粉在自然界漂移扩散也增加了蜜蜂接触到转基因作物的风险. 花粉是转基因作物和蜜蜂之间的重要媒介. 目前，转基因作物对蜜蜂的影响已经作了大量的研究，但主要集中在：直接接触转基因作物或毒素对蜜蜂存活率的影响等方面[4]. 昆虫肠道是众多微生物的良好生活环境，在长期的进化过程中，肠道微生物与其宿主形成了共生关系. 肠道微生物对其宿主的生长发育起着非常重要的作用.共生菌有利于昆虫的繁殖、消化、营养物质的摄取和信息素的合成等[5~9]. 已经有研究发现转基因作物被取食后，外源基因能够在肠道或组织器官中残留10~11]；而这些残留的DNA是否会与肠道微生物相互作用，继而对害虫、天敌以及非靶标昆虫产生不利影响？这些问题尚未有系统研究报道. 因此，以肠道微生物为指标对转基因作物进行安全性评价具有重要的理论和实践意义.
    为了研究外源基因是否会转移到其肠道微生物基因组DNA中，赋予微生物新的遗传信息，进而对肠道微生物群落产生影响，本研究设计了意大利蜜蜂工蜂分别取食转Bt基因棉花花粉（自然状态）和以本实验室分离克隆的、对玉米螟和棉铃虫等鳞翅目害虫高毒力的cry1Ah基因为供试外源DNA（高浓度的外源DNA作为人为高选择压力）的试验，比较了超螺旋和线性这两种不同形状DNA发生转移的可能性，分析了肠道细菌组成差异. 本研究结果将为转cry1Ah基因水稻和玉米等新一代转基因作物的安全性研究奠定基础.