几种外来杂草及转基因玉米、大豆生活力测定研究

王成华，刘露希，邵宝林，张 婧

(四川出入境检验检疫局检验检疫技术中心/国家稻种检疫及种质鉴定检测重点实验室/食品安全检测四川省重点实验室，四川 成都 610041)

1 前言

近年来，随着粮食国际贸易的不断发展，我国进境粮食贸易量也快速增长。四川是全国13个粮食主产区之一，由于种植结构调整和对不同种类粮食的需求，四川进口粮食逐年增加。2014年底泸州、宜宾进境粮食指定口岸的开检运行，四川成为我国西部地区进境粮食重要集散地。2015年以来，2个口岸进境粮食数量、批次分别从2015年的4.23万t、72批次升至2017年的9.17万t、161批次，升幅分别达116.8%和123.6%，2018年1～10月进境粮食达6.2万t，详见表1。

随着进境粮食数量、种类和批次的增长，外来有害生物入侵、转基因安全和粮食中有毒有害物质等方面的风险与日俱增，特别是检出外来杂草种类和批次也大幅增长,对我国农业生产、生态环境和人体健康造成严重威胁。种子生活力强弱是确定其侵染力的重要指标，为防止外来有害杂草在国内入侵、定殖和扩散，以及转基因玉米、大豆转基因逃逸造成的生态风险，对截获的绿穗苋、鬼针草和牵牛等外来杂草种子及转基因玉米、大豆进行生活力测定研究，结果可为进境粮食口岸检疫及除害处理提供技术支撑。

2 试验材料与方法

2.1 仪器设备与试验材料

2.1.1 仪器设备 恒温恒湿光照培养箱(品牌Memmert，型号HPP260)。

2.1.2 用具及耗材 发芽盒，50mL量筒，镊子，计时器，吸水纸，蒸馏水等。

表1 四川粮食生产及进口情况统计表

2.1.3 试验材料 供试种子由中储粮成都直属库和中纺粮油四川分公司收集提供，详见表2。

2.2 试验方法

2.2.1 试验设计

2.2.1.1 温湿度 设定22.5℃、25℃和27.5℃等3个温度梯度，湿度设定为85%。

表2 供试种子情况一览表

2.2.1.2 光照 设定光照培养和黑暗培养2个处理。光照培养为光照/黑暗各12h，黑暗培养为24h全黑暗培养。光照强度5,000Lux。

2.2.1.3 处理 每种供试种子设6个处理，每个处理设3次重复，每个重复设20粒种子。

2.2.2 选材与分样 选取收集的三叶鬼针草、绿穗苋、裂叶牵牛、转基因玉米及大豆种子，混匀试验样品，每个样品保留约500粒以上作为供试材料。

2.2.3 种子前处理 将供试种子随机各取360粒，发芽盒中加入10～50mL(视种子大小而定)蒸馏水，放入供试种子浸泡2h。

2.2.4 种子摆放 在发芽盒中放入两层相应大小吸水纸，加蒸馏水充分湿润后倒掉多余的水，随机取经浸泡的20粒供试种子，用镊子均匀摆放在1个发芽盒内，盖上发芽盒盖。

2.2.5 恒温培养 1个处理温度下光照培养和黑暗培养共用1个培养箱，光照培养处理的15个发芽盒直接放入培养箱培养。相同温度下全黑暗培养处理的15个发芽盒装入相应大小的纸箱中，上放硬纸板防止透光，再盖上纸箱盖板保持全黑暗，放入培养箱中。按照试验设计的温度、湿度和光照条件设置后进行培养。

2.2.6 试验观察 每24h观察1次，以胚根伸出1mm作为萌发标准，记录萌发种子数并用镊子将已萌发种子取出，及时补水保持发芽盒内湿度，直到再无种子萌发为止。

2.2.7 统计方法 萌发势及萌发率计算方法(邓朝晖等，2012)：

萌发势=(实验最初1/3时间内的发芽种子数/供试种子数)×100%

萌发率=(萌发实验结束后发芽种子总数/供试种子数)×100%

对各温度处理下光照培养和黑暗培养的种子萌发情况进行方差分析。

3 试验分析

3.1 萌发率与萌发势分析

3种杂草的萌发率和萌发势都保持较高水平，达到50%以上的萌发率及大致相同的萌发势；转基因玉米达到20%的萌发率，萌发势保持在10%以上；而经灭活处理后的转基因大豆仍有最高5%的萌发率。供试种子萌发情况详见表3。

表3 5种供试种子萌发情况统计表

序号试验种子名称萌发数处理种子萌发力总萌发粒数(粒)前1/3时间萌发粒数平均萌发势(%)平均萌发率(%)25℃333253.355.027.5℃323050.053.3光照培养22.5℃17711.728.325℃15813.325.04转基因玉米27.5℃12711.720.0全黑暗22.5℃161016.726.725℃292745.048.327.5℃252236.741.7光照培养22.5℃323.35.05转基因大豆25℃111.71.727.5℃0000全黑暗22.5℃323.35.025℃211.73.327.5℃111.71.7

3.2 方差分析

对试验材料进行温度和光照二因素试验分析。

3.2.1 鬼针草 鬼针草在光照培养和全黑暗培养处理间差异不显著，而温度处理间差异显著。

表4 鬼针草萌发与温度、光照/黑暗处理间分析

表5 鬼针草不同温度萌发数差异显著性分析

表6 绿穗苋萌发与温度、光照/黑暗处理间分析

测验表明，鬼针草在22.5℃和25℃萌发率无显著差异，但22.5℃和27℃达到α=0.01显著差异。鬼针草在22.5℃萌发率最高。

3.2.2 绿穗苋 绿穗苋在光照培养和全黑暗培养处理间差异不显著，而温度处理间差异显著。

表7 绿穗苋不同温度萌发数差异显著性分析

绿穗苋萌发在22.5℃和25℃达到α=0.01显著差异，25℃和27℃达到α=0.01显著差异，22.5℃和27℃达到α=0.01显著差异。绿穗苋在22.5℃萌发率最高。

3.2.3 裂叶牵牛 裂叶牵牛在温度处理间及光照培养、全黑暗培养处理间的差异都不显著。因此不再做进一步差异显著性测验。

3.2.4 转基因玉米 转基因玉米在温度处理间及温度×光照/黑暗处理间的差异显著。

表8 裂叶牵牛萌发与温度、光照/黑暗处理间分析

表9 转基因玉米萌发与温度、光照/黑暗处理间分析

表10 转基因玉米不同温度种子萌发数差异显著性分析

差异显著性测验

A.温度处理间分析

转基因玉米萌发在22.5℃和25℃达到α=0.05显著差异，25℃和27℃达到α=0.05显著差异,22.5℃和27℃之间无显著差异。转基因玉米在25℃萌发率最高。B.温度×光照/黑暗培养处理间分析测验结果，转基因玉米在光照培养时，3个温度条件下的种子萌发差异不显著；在黑暗培养时，22.5℃和25℃达到α=0.01显著差异，22.5℃和27℃达到α=0.05显著差异，25℃和27℃之间无显著差异。

因此，转基因玉米在黑暗环境、温度25℃培养萌发率最高。

3.2.5 转基因大豆 转基因大豆整体萌发差，最高仅5%的萌发率，但由于萌发数量较少，不再做进一步数据分析。

表11 转基因玉米光照/黑暗培养萌发数差异显著性分析

4 结果与讨论

尽管进境粮食携带杂草种子的截获率较高，但截获的大多数杂草种子数量不能满足试验需求，无法对截获的多数杂草种子进行分析，因此选取绿穗苋、三叶鬼针草、裂叶牵牛等3种外来杂草种子作为供试对象，进行生活力测定研究。

本研究中3种杂草生活力对光照不敏感，但对温度较敏感，3种杂草在22.5℃温度条件下培养萌发率最高，其萌发势均保持在较高水平，说明进境粮食携带的杂草生活力强，外来杂草入侵风险较大；试验中的转基因玉米和大豆均具有明显的生活力，尤其是转基因大豆虽在进境前做了灭活处理，但试验结果表明，大规模灭活处理并不能达到100%的灭活效果，仍然有1.7%以上的萌发率和萌发势，存在转基因逃逸的风险。因此加强口岸检疫时严格检疫处理措施是防止外来有害生物入侵和转基因逃逸的最有效的手段。