轉植酸酶玉米生育期及秸稈還田期根際微生物數量和細菌菌群多樣性

摘 要：在大田栽培條件下，以轉植酸酶玉米10TPY005、非轉植酸酶親本玉米為試材，于2011年在玉米的不同生育期以及秸稈還田期對玉米根際土壤細菌、放線菌和真菌數量的變化情況進行了測定。結果表明：在同一時期同一種微生物數量在轉植酸酶玉米、非轉基因玉米及空白對照中基本相同；不同細菌菌群在不同時期內數量變化情況不同：氨化細菌的數量在生育期內明顯高于秸稈還田期，好氣性纖維素分解菌及好氣性固氮菌的數量在生育期內明顯低于秸稈還田期；整個生育期和秸稈還田期轉植酸酶玉米3種群落特征參數（優勢集中性、群落多樣性、均勻度指數）均高于非轉植酸酶玉米，同時生育期內3種生物群落特征參數也明顯高于秸稈還田期。

關鍵詞：轉植酸酶玉米；根際微生物；秸稈還田；多樣性

中圖分類號：S154.38文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）03-0071-05

植酸酶（phytase）是一種新型的、可作為動物飼料添加劑的重要酶制劑，是催化植酸及其鹽類水解為肌醇與磷酸（鹽）的一類酶的總稱，具有特殊的空間結構，能夠分離植酸分子中的磷，將植酸（鹽）降解為肌醇和無機磷，同時釋放出與植酸（鹽）結合的其它營養物質。研究表明植酸酶可以降解玉米、大豆中含有的植酸磷，釋放可被動物利用的無機磷，提高飼料中磷的利用率，減少飼料中磷酸氫鈣的添加量，降低飼料成本；植酸酶還能提高動物的生產性能，減輕因動物高磷糞便所導致的環境水域的磷污染[1]。

近年來隨著轉基因玉米的迅速發展，轉植酸酶玉米已步入商品化生產領域，其安全性問題日益受到重視[2]。目前，國內外學者對轉植酸酶基因玉米的安全性檢測主要集中在食品安全性方面，雖然轉植酸酶玉米表達的植酸酶本身對動物及人體不會產生危害，但是轉基因植物中抗性標記及外源基因的引入會產生基因水平的轉移和突變[3]。轉植酸酶玉米種植過程中，植酸酶可通過根系分泌物、秸稈還田、殘茬分解以及花粉飄落等進入土壤生態系統并積累和富集，可能會影響土壤微生物群體的組成和結構，還可能改變土壤的微生物多樣性[5，6]。因此，研究轉植酸酶玉米對土壤微生物群落及多樣性的影響對轉植酸酶玉米的生態風險評價有著極為重要的意義。

目前，國內外大部分轉植酸酶玉米的研究多局限于溫室內或人工培養條件下，在自然條件下研究較少。而土壤是復雜的基質，不同地域的土壤生態環境有可能對試驗結果產生不同的影響，因此溫室內或人工培養條件難以真實地反映轉植酸酶玉米與根際微生物之間的關系。本試驗主要在大田自然條件下進行，研究轉植酸酶玉米對土壤根際可培養微生物和細菌生理群多樣性影響，有助于直觀地表現土壤微生態系統中的群落結構和穩定性，以及從群落角度科學評價轉植酸酶基因玉米種植的土壤生態風險，以及為轉植酸酶玉米土壤生態安全風險評價提供參考。

1 材料與方法1.1 試驗材料

玉米品種為轉植酸酶玉米奧瑞金（品種為10TPY005），非轉植酸酶親本玉米（蠡玉35）及鄭單958作為對照。1.2 試驗設計

田間試驗位于東平試驗田內，土壤為褐土，有機質含量22.09 g/kg ，堿解氮含量32.44 mg/kg，速效磷含量9.82 mg/kg，速效鉀含量90.56 mg/kg，pH為8.3。試驗設轉植酸酶玉米（奧瑞金）、非轉植酸酶玉米（蠡玉35）和空白對照（鄭單958）3個處理，隨機區組設計，除空白對照外重復3次，小區面積15 m×15 m，株距20 cm，行距60 cm。玉米生育過程中不施肥不噴灑農藥，其他按常規管理。

玉米于2011年7月10日播種， 10月22日收獲。期間在玉米苗期（7月21日）、拔節期（8月17日）、喇叭口期（8月25日）、抽雄期（8月31日）、抽絲期（9月7日）、乳熟期（10月17日）采用五點取樣法，分別取樣，每小區取接近玉米根際土樣5個，取樣深度15 cm左右，輕輕去除2 cm表層土，將剩下的土放入滅菌封口袋中做好標記，帶回實驗室，-4℃冰箱保存備用。

玉米生育期結束后于2011年11月18日對其秸稈進行粉碎并還田，還田地點為山東省農業科學院植保所溫室試驗田，將粉碎的轉植酸酶玉米、親本玉米及空白對照玉米的秸稈與土壤混合均勻分別裝于10個花盆，再將花盆埋入土中。分別于還田一期（11月23日）、還田二期（11月30日）、還田三期（12月7日）、還田四期（12月14日）、還田五期（12月22日）進行取樣，取樣時每處理隨機取5個樣品，取土樣深度15 cm左右，去除2 cm表層土，將剩下的土放入滅菌封口袋中做好標記后帶回實驗室，-4℃冰箱保存備用。1.3 測定方法

1.3.1 根際土壤微生物的分離培養與記數 根際真菌、細菌和放線菌數量測定采用稀釋平板法，混菌接種培養，培養基分別為馬丁氏培養基、牛肉膏蛋白胨培養基和改良高氏1號培養基。3種土壤功能細菌群（好氣纖維分解菌、好氣固氮菌、氨化細菌）用最大或然數（most probable number， MPN）法測定。培養基參照《土壤微生物分析方法手冊》配制[7]。