转基因毛白杨根部土壤微生物数量的季节变化

曹秀利, 马万路

(廊坊职业技术学院， 河北 廊坊 065000)



转基因毛白杨根部土壤微生物数量的季节变化

曹秀利, 马万路

(廊坊职业技术学院， 河北 廊坊 065000)

为了对转基因植物的生态安全性研究提供依据，采用土壤梯度稀释法对转基因毛白杨和非转基因毛白杨根部微生物数量的季节变化趋势进行研究。结果表明：转基因毛白杨根际、根表和根皮3个层面的根部细菌数量变化均是春季较少，夏季有不同程度的增多，秋季减少，根内的细菌数量极少；非转基因毛白杨根际细菌数量的变化表现为春季较少，夏季增多，秋季减少；根表和根皮则表现为春季到秋季细菌数量呈下降趋势。转基因毛白杨根部真菌数量变化趋势均为春季较少，夏季有不同程度的增多，秋季减少；非转基因毛白杨根部真菌的数量为从春季到秋季呈逐渐减少的趋势。

根部土壤微生物； 敏感性； 种群； 数量; 季节变化; 转基因毛白杨

转基因作物及其产业化研究已取得了一定的成就[1]，到20世纪末，在美国已有30例转基因作物被批准进行商品化生产，我国近年来也有多种转基因作物被批准进行商品化生产[2]。随着转基因产品商品化进程的逐渐加快，转基因产品环境释放的生态风险评估也日益被重视[3]。转基因作物对土壤生态环境、土壤微生物群落结构和多样性的影响等是转基因作物生态风险评价的重要内容[4]。由于受到多种生物与非生物因素干扰，转基因植物对土壤微生物的影响至今尚无定论[6]。转基因植物种植对土壤潜在影响的核心内容是其可能影响土壤的生态过程[7]，一些研究证明，转基因植物种植后确实引起土壤微生物群落和土壤酶活性甚至土壤营养特性的变化[8]。但也有研究表明，转基因植物对土壤没有产生显著影响[7,9]。转基因植物对土壤的影响，除与导入的外源基因密切相关外，不同的转基因个体因为外源基因导入位点和拷贝数等不同，造成的变异不同，其产生的生态效应也有所差异。因此，即使是导入同一外源基因的同类转基因植物，其生态效应也并不完全一致[10]。近年来，部分转基因林木已获得商品化许可，其生态安全问题同样也受到关注[5]。笔者研究了转基因毛白杨植株及非转基因毛白杨植株不同季节根际土壤微生物种类及数量的变化，以期为评价转基因植物对环境生态系统的影响提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 植株毛细根和根际土壤的取样

于春、夏、秋三季分别取普通毛白杨(CK)和转基因毛白杨的1～2年生毛细根及其根际土，各取3次重复，每重复3株苗木。每株至少取10 g根际土和毛细根。取土样和毛细根时尽量使其保持原样，不破坏其自然状态，并尽快带回实验室作适当处理。

1.2 微生物的分离

将毛细根及其根际微生物共分为4个层面。第1层面为根际，根际微生物紧密附着于根际的土壤颗粒中，当抖动植物根时，这些土粒并不脱离根部，把带有这些土粒的根部在无菌水中振荡一定时间后才能被洗下。第2层面为根表，根表微生物紧贴于活根表面，只有在加入一定量摩擦剂的水中振荡后才能被洗下。第3层面为根皮，根皮微生物为经根表微生物分析后的毛细根直接放入研钵中研碎制成悬液。第4层面为根内，根内微生物为经根表微生物分析后的毛细根用升汞进行表面消毒后，放入研钵内研碎制成悬液。当微生物悬液配制好后，分别涂于牛肉膏蛋白胨培养基和马丁氏培养基上培养。

1.3 微生物数量统计及其纯化

细菌培养36 h、真菌培养72 h后，肉眼观察统计各培养皿中细菌、真菌的菌落数，取平均值。根据真菌、细菌菌落的形状、大小、表面结构、边缘结构、质地光泽、透明度和颜色等进行分离，并用平板接种法接种。其中，细菌在28℃ YEB固体平板培养，真菌在20℃ PDA固体平板培养。

2 结果与分析

2.1 细菌的季节变化

由表1和图1看出，转基因毛白杨和非转基因毛白杨根部各层面细菌数量随季节的变化不尽相同。转基因毛白杨根际、根表和根皮的细菌数量变化均是春季较少，夏季增多，秋季减少；根内细菌数量较少(10个/g土)，春季较多，夏季和秋季变化不大；根内细菌数量的变化不同于其他3个层面的原因可能是：根内细菌和根外细菌对植物体内导入的外源基因的敏感程度不同；或是根内和根外部环境差异较大，不同季节对细菌数量变化的影响程度也有所不同。非转基因毛白杨根际细菌数量的变化表现为春季较少，夏季增多，秋季减少；根表和根皮则表现为随着春、夏、秋季的推移细菌数量呈下降趋势。转基因毛白杨和非转基因毛白杨根部细菌数量变化的不同，说明外源基因对根部细菌产生了一定程度的影响。经方差分析，转基因毛白杨和非转基因毛白杨根际土壤细菌数量在春季无显著差异，夏季和秋季均达极显著差异；根表细菌数量在春季差异不显著，夏季差异极显著，秋季差异显著；根皮细菌数量在春季和夏季均达极显著差异，秋季差异不显著；根内细菌数量在春季差异不显著，夏秋季节差异达极显著。

表1 不同季节转基因和普通毛白杨根部的细菌数量

注：表中不同大、小写字母分别表示相同季节相同根部位间差异达极显著(P<0.01)或显著(P<0.05)(下同)。

Note: Different capital and lowercase letters indicate significance of difference at 0.01 and 0.05 level. The same below.

图1 不同季节转基因毛白杨和普通毛白杨 根部的细菌数量

Fig.1 Bacterial quantity around roots of transgenic and commonP.tomentosain different season

2.2 真菌的季节变化

由表2和图2看出，转基因毛白杨和非转基因毛白杨根部各层面真菌数量的季节变化趋势不同。转基因毛白杨根部真菌数量各季节变化趋势和细菌的基本一致，均为春季较少，夏季增多，秋季减少。非转基因毛白杨根部真菌的数量各层面的季节变化春季到秋季均呈逐渐减少的趋势。转基因毛白杨和非转基因毛白杨春季各个层面土壤真菌数量间差异均达极显著水平，夏季差异不显著，秋季根际和根表间差异极显著，根皮和根内间差异不显著。

表2 转基因毛白杨和普通毛白杨根部的真菌数量

图2 不同季节转基因毛白杨和普通毛白杨 根部的真菌数量

Fig.2 Fungal quantity around roots of transgenic and commonP.tomentosain different season

3 结论与讨论

由于受到多种生物与非生物因素干扰，转基因植物对土壤微生物的影响至今尚无定论[6]。转基因植物种植对土壤潜在影响的核心内容是其可能影响土壤的生态过程[7]，一些研究证明，转基因植物种植后确实引起土壤微生物群落和土壤酶活性甚至土壤营养特性的变化。但也有研究表明，转基因植物对土壤无显著影响，转基因植物对土壤的影响，除与导入的外源基因密切相关外，不同的转基因个体因为外源基因导入位点和拷贝数等不同，造成的变异不同，其产生的生态效应也会有所差异，因此即使是导入同一外源基因的同类转基因植物，其生态效应也并不完全一致[10]。本研究结果表明，转基因毛白杨根部微生物数量的季节变化趋势与非转基因毛白杨有明显的差异。该结果与胡建军等的研究结果不太一致[5，12-13]，但也证明，转基因林木可能会对其根系周围的土壤微生态环境产生影响，为进一步研究转基因植物生态安全性提供了依据。

尽管有不少研究认为转基因植物仅对土壤微生物有轻微的或者没有影响[11]，随着转基因植物种植时间的加长以及可能的生物富集作用的不断扩大，这种影响或风险所存在的高度不可预见性终将得到破解。因此，必须通过反复或大量试验，从中建立生态学意义的评估方法和理论体系，评价转基因植物对土壤微生物生态系统的风险。当然，该领域的研究仍是一个长期而复杂的过程，需要从不同角度开展系统的研究工作。目前已有的研究还比较零散，也亟需综合多种研究策略或开发新的研究策略来进一步阐明两者之间的密切联系[6]。

[1] 李 静，李红芳，张换样，等.全球转基因作物的产业化发展[J].山西农业科学,2009,37(1):3-8.

[2] 王忠华，叶庆富，舒庆尧，等.转基因植物根系分泌物对土壤微生态的影响[J].应用生态学报,2002,13(3):373-375.

[3] 王洪兴，陈 欣，唐建军，等.转Bt基因水稻秸秆降解对土壤微生物可培养类群的影[J].生态学报,2004,24(1):89-94.

[4] 陆 英，贺春萍，吴伟怀，等.转基因香蕉植株对根际土壤微生物的影响[J].热带作物学报,2008,29(1)：38-41.

[5] 侯英杰,苏晓华,焦如珍,等.转基因银腺杂种杨对土壤微生物的影响[J].林业科学,2009,45(5)：146-152.

[6] 杨永华.转基因作物对土壤微生物群落的影响及主要研究策略[J].农业生物技术学报,2011,19(1)：1-8.

[7] 王建武,冯远娇,骆世明.转基因作物对土壤生态系统的影响[J].应用生态学报,2002,13(4):494-494.

[8] Oger P, Pefit A, Dessauxiy. Genetically engineered plants producingopins alter their biological environment[J].Natural Biotechno1,1997,15:369-372.

[9] Donegen K K, Schaller D L, Stone J K, et a1. Microbial populations，fangal species diversity and plant pathogen revels in fields plots of potato plants expressing the Bacillus thuringiensis vartenbrionls endotostin[J].Transgenic Res,1996,5:25-35.

[10] 袁红旭,张建中,郭建夫,等.种植转双价抗真菌基因水稻对根际微生物群落及酶活性的影响[J].土壤学报,2005,42(1):122-126.

[11] Weinert N，Meincke R，Schloter M，et al.Effects of Genetically Modified Plants on Soil Microorganisms[J]John Wiley and Sons，2010,235-258.

[12] 胡建军，张蕴哲，卢孟柱，等.欧洲黑杨转基因稳定性及对土壤微生物的影响[J].林业科学，2004,40(5)：105-109.

[13] 赵蓬晖，李淑梅，晏 增，等.转基因欧洲黑杨土壤微生物状况和酶活性分析[J].河南林业科技，2010,30(4)：1-4.

(责任编辑： 聂克艳)

Seasonal Variation of Soil Microbial Quantity around Roots of TransgenicPopulustomentosa

CAO Xiuli, MA Wanlu

(LangfangPolytechnicInstitute,Langfang,Hebei065000,China)

The seasonal variation trend of soil microbial quantity around roots of transgenic and commonP.tomentosawas studied by soil gradient dilution method to provide the scientific basis for ecological safety of transgenic plants. The bacterial quantity of rhizosphere, root surface and root bark of transgenic and commonP.tomentosahas slight change in spring, increases to varying degrees in summer and decreases in august, and there is little bacterial quantity in endophytic root. The bacterial quantity of root surface and root bark shows a decline trend from spring to august. The fungal quantity around roots of transgenicP.tomentosahas slight change in spring, increases to varying degrees in summer and decreases in august but the fungal quantity around roots of commonP.tomentosashows a gradual decline trend.

soil microbe around roots; sensitivity; population; quantity; seasonal variation; transgenicPopulustomentosa

2014-09-17； 2015-04-22修回

曹秀利(1978-)，女，讲师，博士，从事生物技术研究。E-mail：cxl_0@163.com

1001-3601(2015)05-0257-0146-03

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