抗草甘膦转基因大豆对土壤微生物群落影响研究

曹 阳，田晓蕾

(黑龙江农业经济职业学院，黑龙江 牡丹江 157041)

1 引言

大豆因为具有较高的营养价值，也是重要的经济作物，市场潜力巨大，但传统非转基因大豆由于种植环境条件、种植面积以及其他方面的限制，已经远远跟不上人口激增的需求，因此，转基因大豆的种植越来越受到人们的重视[1]。从美国开始获准转基因大豆商业化种植开始，种植面积迅速上升[1]，转基因作物安全性研究已成为国内外普遍关注的课题，并相继建立了一系列的评价方法[3]。转基因大豆根系产生的分泌物会与土壤中的微生物相互影响，从而产生对微生物群落的变化，这可能导致生态问题的出现[4，5]。Kremer等[6]指出对抗草甘膦转基因大豆根际土壤中假单胞菌在数量上有较大的变化。Means等[7]对大量使用草甘膦的情况做出研究，指出在这种情况下，转基因抗草甘膦大豆会对土壤微生物的组成及结构均产生显著性影响。我国学者刘丽以及Saxena等[8，9]都指出转基因作物的种植并未对土壤微生物产生显著的变化。但由于试验所采用的材料、测试的土壤酶种类、试验时天气，水分等环境以及人为管理都不相同，最终获得的结果也不尽相同。本文对抗草甘膦转基因大豆种植后根际土壤细菌、放线菌、真菌的影响进行测定,以期为评价抗草甘膦转基因大豆对土壤生态系统的影响提供依据。

2 材料与方法

2.1 供试材料

试验于2019年在东北农业大学转基因试验基地进行，采用田间随机区组设计方法，试验大豆：传统大豆东农50及转基因抗草甘膦大豆呼交 06-698。供试除草剂为41% 草甘膦异丙胺盐水剂(美国孟山都公司)，茎叶处理在大豆第1 张复叶完全展开后施药，出苗后按照常规方式进行田间管理，在大豆生长的VE、R1、R4、R8 4个时期进行取样。

2.2 土壤取样

采用5点取样法进行土样采集，铲除表面1 cm左右的表土，用取样器分别在大豆VE、R1、R4期取各处理的根际土样，去除杂物,将各个点所取的土壤进行充分的混合后，取出一部分带回实验室进行土壤测定(表1)。

2.3 土壤微生物测定

微生物数量采用平板稀释法，细菌用LB培养基培养，真菌用PDA培养基培养，放线菌采用高氏一号培养基培养。

2.4 数据分析

试验数据采用 DPS7.05 数据统计软件进行5% 差异显著水平检测分析。

3 结果与分析

3.1 抗草甘膦转基因大豆对根际土壤细菌数量的影响

从表2可以看出，抗草甘膦转基因大豆，抗草甘膦转基因大豆(喷洒1125.0 ga.i/hm2草甘膦)和传统大豆东农50土壤细菌数量趋势为先升高再降低。R1期抗草甘膦转基因大豆(喷洒1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根际土壤中细菌数量显著低于传统大豆东农50，VE、R4和R8期三个大豆处理根际土壤中细菌数量无显著差异。

表2 抗草甘膦转基因大豆对土壤细菌的影响

3.2 抗草甘膦转基因大豆对根际土壤真菌数量的影响

R1时期抗草甘膦转基因大豆(喷洒1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根际土壤中真菌数量对比抗草甘膦转基因大豆和传统大豆东农50显著降低。在R4时期，抗草甘膦转基因大豆(喷洒1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根际土壤中真菌数量显著低于传统大豆东农50。VE和R8时期抗草甘膦转基因大豆，抗草甘膦转基因大豆(喷洒1125.0 ga.i/hm2草甘膦)和传统大豆东农50三个大豆处理根际土壤中细菌数量无显著差异(表3)。

表3 抗草甘膦转基因大豆对土壤真菌的影响

3.3 抗草甘膦转基因大豆对根际土壤放线菌数量的影响

从表4中可以看出，抗草甘膦转基因大豆(喷洒1125.0 ga.i/hm2草甘膦)、抗草甘膦转基因大豆和传统大豆东农50在VE、R1、R4和R8期根际土壤放线菌数量均无显著性差异。

表4 抗草甘膦转基因大豆对土壤放线菌的影响

4 讨论与结论

根系分泌物或作物残茬中的外源基因和表达产物一旦进入到土壤中，可能会给土壤中的特异生物功能类群及土壤微生物种群带来影响[17]， 土壤生态条件发生改变后，因其土壤中的细菌、真菌、放线菌具有不同的生活习性，土壤微生物的数量及其构成比例是值得研究的重要项目[18]。对于转基因作物对土壤微生物变化的研究结果也是各有不同。刘佳等[19]指出在花期，抗草甘膦转基因大豆促进了土壤真菌的繁殖，而土壤放线菌和细菌的繁殖能力明显显变弱。吕晓波等[20]指出抗草甘膦转基因大豆从花期至成熟期土壤中氨化细菌、硝化细菌以及放线菌数量显著减少。国外学者Siciliano[21]也指出抗草甘膦转基因作物的种植对土壤微生物有显著性影响。但也有研究发现转基因大豆与受体之间根际可培养细菌数量差异不显著，Nakatani等[22]发现，转基因特性对土壤微生物的不论是数量还是构成方面的影响相比种植环境、季节等都较小，且不显著。Locke 等[23]研究抗草甘膦转基因玉米和棉花时发现，转基因植株对土壤根际微生物群落结构没有产生显著影响，这这篇实验的研究结果一致。已有研究表明，草甘膦在922.5 ～ 2460.0 ga.i/hm2剂量范围内使用，对转基因抗草甘膦大豆的安全性较好[24]。从本研究中可发现，茎叶处理抗草甘膦转基因大豆(喷洒1125.0 ga.i/hm2草甘膦)，只有R1期抗草甘膦转基因大豆(喷洒1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根际土壤中细菌和真菌数量显著降低，R4期抗草甘膦转基因大豆(喷洒1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根际土壤中真菌数量显著降低，差异随生育期的推进而消失，最后表明抗草甘膦转基因大豆对土壤微生物群落无显著影响。出现这样的结果，可能是由于草甘膦的喷施对土壤微生物引起了短暂的影响。