轉EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’對土壤動物群落的短期影響

姜 瑩, 王柏鳳, 周 琳, 賈 博, 馮樹丹*, 宋新元*

(1. 哈爾濱師范大學生命科學與技術學院, 哈爾濱 150025;2. 吉林省農業科學院, 長春 130033)

轉EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’對土壤動物群落的短期影響

姜 瑩1, 王柏鳳2, 周 琳1, 賈 博1, 馮樹丹1*, 宋新元2*

(1. 哈爾濱師范大學生命科學與技術學院, 哈爾濱 150025;2. 吉林省農業科學院, 長春 130033)

綜合利用手撿法、干漏斗法和巴氏罐誘捕法3種方法,以群落組成、物種豐富度、個體數、多樣性指數、均勻度指數和優勢度指數為參數,系統研究轉EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’種植對土壤動物群落的短期影響。結果表明,無論是噴施除草劑處理還是不噴施除草劑處理,轉基因玉米‘CC-2’較之對應的非轉基因對照‘鄭58’,在土壤動物群落組成及群落結構參數等方面均無顯著差異。可初步認定,轉EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’對土壤動物群落無不利影響。

轉基因抗除草劑玉米; 土壤動物; 群落結構

玉米是世界上分布最廣泛的作物之一,是食品、化工、燃料、醫藥、飼料加工等行業的重要原料,在國民經濟中起著十分重要的作用[1]。轉基因玉米具有降低成本、促進增產、減少農藥噴灑等諸多優點,其產業在全球范圍內取得重要成功。截至2014年,全球轉基因玉米種植面積超過5 000萬hm2[2]。人們在享受轉基因玉米種植帶來的巨大經濟與社會效益的同時,對于其安全性,尤其是對環境中生物多樣性可能帶來的潛在風險亦十分關注[3-4]。迄今,國內外學者針對轉基因玉米生物多樣性影響的研究主要集中在地上部分[5-7]。例如李凡等采用直接觀察法研究發現轉植酸酶基因玉米的短期種植對田間地上部節肢動物群落多樣性沒有明顯影響[8];王尚等通過直接觀察法和陷阱法相結合研究發現,轉EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’對田間節肢動物多樣性影響不顯著[9];與此類似,郭井菲等結合直接觀察法、地面陷阱法、吸蟲器調查法和空中水盆誘捕法4種方法,研究轉cry1Ie基因抗蟲玉米對田間節肢動物群落多樣性的影響,亦未發現顯著影響[10]。

土壤動物作為土壤生態系統中物質循環和能量流動的重要參與者,其種類豐富,數量眾多,并且對環境變化敏感,其物種組成和生存密度會隨著環境的變化而改變,因此土壤動物成為評價轉基因植物生態安全性的重要生物指標[11-12]。

本研究選址吉林省公主嶺市,選材我國自主研發,具有知識產權的轉EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’,綜合利用手撿法、干漏斗法和巴氏罐誘捕法3種調查方法,分析土壤動物群落結構中最具代表性參數之間的差異顯著性,研究轉基因玉米‘CC-2’對土壤動物群落的影響,旨在為品種的未來推廣積累安全數據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

由中國農業大學研發的轉EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’, 及其非轉基因對照品種‘鄭58’。

1.2 試驗地點

本試驗在國家轉基因玉米大豆中試與產業化基地(公主嶺)環境安全研究試驗圃場進行。公主嶺市(124°02′～125°18′E,43°11′～44°09′ N)位于東遼河中游右岸,總面積4 027 km2,屬于大陸性季風氣候,年平均氣溫5.6℃,年平均降水量594.8 mm,無霜期144 d,地質肥沃,是地處松遼平原的黃金玉米帶[13-14]。

1.3 試驗設計與管理

本試驗設置3個處理。處理1:不噴施除草劑轉基因玉米(C);處理2:噴施目標除草劑轉基因玉米(目標除草劑為41%草甘膦異丙胺鹽水劑,按照登記標簽的推薦劑量1 230 g/hm2進行施用)(C-H);處理3:對照不噴施除草劑非轉基因玉米(CK);每個處理設置3個小區,采用隨機區組排列,每個小區面積10 m×15 m(長×寬),2014年4月23日按照當地玉米田種植方式進行播種,采用常規耕作方式進行管理,不施用殺蟲劑。

1.4 調查方法

手撿法:2014年5月至9月進行,每月進行一次。每個小區隨機選取3點,每個點用鐵鏟挖取長、寬、高各為0.5 m的樣方,分離出土樣中肉眼可直接觀察到的土壤動物,置于10 mL離心管中乙醇保存,帶回實驗室進一步鑒定[15]。

4)在機車C4、C5修程時對主斷路器的各插座及聯鎖觸頭系統各部件表面清潔，不許有裂損、變形；更新主斷路器7-8，9-10，11-12輔助聯鎖。

干漏斗法:2014年5月至9月進行,每月進行一次。每個小區隨機選取5點,每點用直徑為8 cm,高為15 cm的取土器取土一鉆(10 cm深,共約200 mL土)放入自封袋帶回實驗室。采用改良的干漏斗(Macfadyen)分離法進行土壤動物分類[16],分離出的標本用裝入95%乙醇溶液的收集瓶,4℃冰箱內保存,待進一步鑒定[17]。

巴氏罐誘捕法:2014年8月、10月各進行一次。由于8月份揚粉期過后,抗除草劑蛋白會在地表達到一定量的積累,同時10月份進入成熟期,玉米殘體掉落地面,也會造成抗除草劑蛋白的積累,因此該方法選擇在這2個時期進行。每小區隨機選取5點,每點埋設3個口徑為8 cm,深度為13 cm的杯子,杯內裝有少量巴氏誘捕液(乙醇∶糖∶醋∶水=1∶2∶2∶20),杯口與地面平齊,采集地面活動的節肢動物[15]。

鑒定土壤動物過程中主要參照《中國土壤動物檢索圖鑒》[18]、《幼蟲分類學》[19]、《中國昆蟲生態大圖鑒》[20]等相關著作,并記錄土壤動物的種類和數量。

1.5 數據處理

根據收集到的每個類群個體數占全部土壤動物數量的百分比進行數量等級的劃分:優勢類群為10%以上;常見類群為1%～10%;稀有類群為小于1%[21]。

本研究采用以下群落結構參數進行分析:物種豐富度用S表示;個體數用I表示; 多樣性指數:H′=-∑(ni/N)ln(ni/N);均勻度指數:J=H′/lnS;優勢度指數:D=∑(ni/N)2[22]。

2 結果與分析

2.1 手撿法

2014年5-9月,5次手撿法采集到樣本135份。不噴施除草劑轉基因玉米田(C)中,鑒定出節肢動物4綱11目以及線蚓科和單向蚓目共計309頭,優勢類群為鞘翅目幼蟲、單向蚓目、鞘翅目成蟲;常見類群為線蚓科、蜘蛛目、地蜈蚣目、鱗翅目幼蟲、半翅目、膜翅目、石蜈蚣目;稀有類群為直翅目、革翅目、等足目。噴施目標除草劑轉基因玉米田(C-H)中,鑒定出節肢動物4綱10目以及線蚓科和單向蚓目共計269頭,優勢類群為鞘翅目幼蟲、單向蚓目、線蚓科;常見類群為鞘翅目成蟲、蜘蛛目、地蜈蚣目、鱗翅目幼蟲、膜翅目、石蜈蚣目、直翅目、等足目;稀有類群為半翅目。對應的非轉基因對照玉米田(CK)中,鑒定出節肢動物4綱11目以及線蚓科和單向蚓目共計288頭,優勢類群為鞘翅目幼蟲、單向蚓目、線蚓科、蜘蛛目;常見類群為鞘翅目成蟲、地蜈蚣目、鱗翅目幼蟲、膜翅目、石蜈蚣目、直翅目、等足目;稀有類群分別為半翅目、革翅目。統計分析結果顯示,在土壤動物的發生種類和數量方面3種處理玉米田間無顯著差異(P>0.05)(表1)。

表1 手撿法下轉EPSPS基因抗除草劑玉米與非轉基因對照玉米田土壤動物個體數(I)及分布頻率(F)1)

Table 1 Individual number (I) and frequency (F) of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using hand-sorting method

類群GroupsCIFC-HIFCKIF鞘翅目幼蟲Coleopteralarvae(33.33±4.37)a32.36(28.67±5.24)a31.97(27.00±3.06)a28.13單向蚓目Haplotaxida(21.67±2.03)a21.04(18.67±0.88)a20.82(19.67±0.88)a20.48鞘翅目成蟲Coleopteraadult(10.33±3.18)a10.03(7.33±2.33)a8.18(9.00±3.00)a9.38線蚓科Enchytraeidae(9.67±2.73)a9.38(10.67±1.86)a11.9(11.67±1.45)a12.15蜘蛛目Araneae(9.00±2.00)a8.74(6.67±2.33)a7.43(10.33±2.60)a10.76地蜈蚣目Geophilomorpha(6.67±0.88)a6.47(6.67±0.33)a7.43(8.33±0.33)a8.68鱗翅目幼蟲Lepidopteralarvae(3.00±1.00)a2.91(4.00±2.08)a4.46(1.33±0.33)a1.39半翅目Hemiptera(3.00±1.53)a2.91(0.67±0.33)a0.74(0.33±0.33)a0.35膜翅目Hymenoptera(2.33±0.33)a2.27(3.00±0.58)a3.34(2.33±0.33)a2.43石蜈蚣目Lithobiomorpha(2.00±1.15)a1.94(1.00±0.58)a1.12(2.67±0.88)a2.78直翅目Orthoptera(0.67±0.33)a0.65(1.33±0.67)a1.49(1.33±0.88)a1.39革翅目Dermaptera(0.67±0.33)a0.65(0.00±0.00)a0(0.67±0.33)a0.69等足目Isopoda(0.67±0.33)a0.65(1.00±0.58)a1.12(1.33±0.33)a1.39總計Total(103.01±4.93)a 100(89.68±12.16)a100(95.99±6.11)a100

1) 表中I表示平均個體數±標準誤,其中n=3。F表示3種不同處理玉米田內各類群個體數占全部土壤動物數量的百分比,a表示經最小差異顯著法分析3種處理各類群個體數間差異不顯著(P>0.05)。C:不噴施除草劑轉基因玉米;C-H:噴施目標除草劑轉基因玉米;CK:對照不噴施除草劑非轉基因玉米。Iin the table is mean ±SE (n=3).Findicates the percentage of the number of individuals of each group accounting for the total number of soil fauna in three treatments. a indicates that it is not significantly different in individual number of each group in three treatments by LSD (P>0.05). C: transgenic maize without herbicide; C-H: transgenic maize with herbicide; CK: non-transgenic maize without herbicide.

表2 手撿法下轉EPSPS基因抗除草劑玉米與非轉基因對照玉米田土壤動物群落的特征參數1)

Table 2 Parameters of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using hand-sorting method

指數Index5月16日6月19日7月23日8月13日9月11日物種豐富度SSpeciesrichnessC(2.89±0.31)a(5.22±0.55)a(3.11±0.48)a(3.44±0.53)a(5.00±0.53)aC-H(2.44±0.24)a(4.67±0.55)a(2.67±0.47)a(3.11±0.51)a(4.11±0.48)aCK(3.11±0.39)a(4.78±0.52)a(2.11±0.35)a(4.67±0.41)a(4.56±0.41)a個體數IIndividualnumberC(5.33±0.50)a(8.22±1.01)a(5.00±1.08)a(5.78±0.80)a(9.78±1.16)aC-H(4.44±0.41)a(7.89±1.34)a(3.89±0.68)a(5.67±1.07)a(8.00±1.20)aCK(5.56±0.63)a(7.44±0.84)a(2.56±0.47)a(7.00±0.67)a(9.78±1.46)a多樣性指數H'Shannon-WienerindexC(1.39±0.13)a(2.17±0.15)a(1.62±0.21)a(1.66±0.17)a(2.02±0.20)aC-H(1.12±0.13)a(2.02±0.18)a(1.47±0.19)a(1.56±0.16)a(1.76±0.17)aCK(1.37±0.19)a(2.08±0.16)a(1.23±0.15)a(2.01±0.15)a(1.98±0.11)a均勻度指數JPielouevennessindexC(0.95±0.01)a(0.93±0.02)a(1.62±0.21)a(1.66±0.17)a(2.02±0.20)aC-H(0.90±0.03)a(0.95±0.01)a(1.47±0.19)a(1.56±0.16)a(1.76±0.17)aCK(0.87±0.03)a(0.96±0.01)a(1.23±0.15)a(2.01±0.15)a(1.98±0.11)a優勢度指數DSimpsonindexC(0.74±0.03)a(0.86±0.03)a(0.79±0.06)a(0.77±0.04)a(0.78±0.06)aC-H(0.65±0.05)a(0.89±0.03)a(0.87±0.08)a(0.76±0.03)a(0.77±0.05)aCK(0.68±0.07)a(0.88±0.03)a(0.79±0.08)a(0.84±0.04)a(0.84±0.04)a

1) 表中數據是均值±SE(n=3)。a表示經最小差異顯著法分析3種處理間差異不顯著(P>0.05)。 Data in the table are mean± SE (n=3). a indicates that it is not significantly different in three treatments by LSD test.

對3種不同處理玉米田中的土壤動物群落結構動態變化進行分析,結果表明,各處理玉米田中土壤動物群落結構特征參數總體變化趨勢相似。其中,物種豐富度、個體數和多樣性指數在7月份下降,隨后不斷上升;優勢度指數隨著時間變化趨于平穩;均勻度指數則不斷上升。利用重復方差對3種不同處理玉米田中的土壤動物群落物種豐富度(P=0.271)、個體數(P=0.85)、多樣性指數(P=0.216)、均勻度指數(P=0.44)和優勢度指數(P=0.11)進行分析,未發現顯著差異(P>0.05,t-test)(表2)。

2.2 干漏斗法

對3種不同處理玉米田中的土壤動物群落結構動態變化進行分析,結果表明,各處理玉米田土壤動物群落結構特征參數總體變化趨勢一致。其中,物種豐富度在6月達到最高值后呈下降趨勢;個體數在5月和7月數值相對較低;多樣性指數、均勻度指數和優勢度指數都是呈逐月平緩遞減的趨勢。利用重復方差對3種不同處理玉米田中的土壤動物群落物種豐富度(P=0.598)、個體數(P=0.451)、多樣性指數(P=0.819)、均勻度指數(P=0.507)和優勢度指數(P=0.344)進行分析,未發現顯著性差異(P>0.05,t-test)(表4)。

表3 干漏斗法下轉EPSPS基因抗除草劑玉米與非轉基因對照玉米田土壤動物個體數(I)及分布頻率(F)1)

Table 3 Individual number (I) and frequency (F) of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using Macfadyen method

類群GroupsCIFC-HIFCKIF蜱螨目Acarina(1059.67±39.50)a62.41(1006.67±73.29)a62.5(1007.33±60.36)a65.96彈尾目Collembola(583.67±40.45)a34.36(550.00±21.93)a34.17(469.00±42.00)a30.71蟻科Formicidae(15.00±4.16)a0.88(10.67±0.67)a0.66(13.67±3.76)a0.9嚙蟲目Psocoptera(11.33±1.86)a0.68(11.67±4.41)a0.72(8.67±2.03)a0.57線蚓科Enchytraeidae(8.67±3.18)a0.51(10.00±2.08)a0.62(9.33±4.67)a0.61雙尾目Diplura(7.00±0.00)a0.41(5.67±0.88)a0.35(5.00±0.58)a0.33鞘翅目成蟲Coleopteraadult(5.67±1.67)a0.33(6.00±0.58)a0.37(5.00±2.08)a0.33鞘翅目幼蟲Coleopteralarvae(3.67±0.67)a0.22(6.33±2.19)a0.39(3.33±2.03)a0.22地蜈蚣目Geophilomorpha(1.33±0.88)a0.08(1.67±0.33)a0.10(1.67±0.33)a0.11蠋科Pauropodidae(0.33±0.33)a0.02(0.67±0.33)a0.04(2.33±1.33)a0.15單向蚓目Haplotaxida(1.67±0.67)a0.10(1.33±0.33)a0.08(1.67±0.67)a0.11總計Total(1698.01±55.03)a 100(1610.68±105.14)a100(1527.00±113.50)a100

1) 表中I表示平均個體數±標準誤,其中n=3。F表示3種不同處理玉米田內各類群個體數占全部土壤動物數量的百分比,a表示經最小差異顯著法分析3種處理各類群個體數間差異不顯著(P>0.05)。C:不噴施除草劑轉基因玉米;C-H:噴施目標除草劑轉基因玉米;CK:對照不噴施除草劑非轉基因玉米。Iin the table is mean ±SE (n=3).Findicates the percentage of the number of individuals of each group accounting for the total number of soil fauna in three treatments. a indicates that it is no significant difference in individual number of each group in three treatments by LSD (P>0.05). C: transgenic maize without herbicide; C-H: transgenic maize with herbicide; CK: non-transgenic maize without herbicide.

表4 干漏斗法下轉EPSPS基因抗除草劑玉米與非轉基因對照玉米田土壤動物群落的特征參數1)

Table 4 Parameters of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using Macfadyen method

指數Index5月8日6月10日7月17日8月6日9月10日物種豐富度SSpeciesrichnessC(3.13±0.27)a(3.80±0.30)a(3.60±0.29)a(3.93±0.27)a(3.47±0.24)aC-H(2.60±0.13)a(4.33±0.35)a(3.33±0.25)a(3.67±0.32)a(3.47±0.24)aCK(3.00±0.28)a(4.00±0.31)a(3.13±0.27)a(3.07±0.25)a(3.40±0.32)a個體數IIndividualnumberC(11.40±0.90)a(73.33±10.15)a(25.67±0.78)a(89.73±10.60)a(139.47±7.53)aC-H(11.13±1.06)a(61.80±8.29)a(24.13±0.71)a(87.47±7.86)a(137.60±7.47)aCK(12.20±0.89)a(58.00±6.75)a(24.47±0.95)a(83.07±6.96)a(127.47±8.26)a多樣性指數H'Shannon-WienerindexC(1.35±0.10)a(1.15±0.06)a(1.30±0.05)a(1.16±0.04)a(0.78±0.04)aC-H(1.18±0.05)a(1.29±0.07)a(1.27±0.05)a(1.11±0.03)a(0.78±0.03)aCK(1.25±0.09)a(1.26±0.07)a(1.22±0.06)a(1.02±0.04)a(0.78±0.05)a均勻度指數JPielouevennessindexC(0.87±0.02)a(0.64±0.03)a(0.76±0.03)a(0.62±0.03)a(0.47±0.02)aC-H(0.89±0.02)a(0.67±0.05)a(0.78±0.03)a(0.65±0.03)a(0.48±0.04)aCK(0.85±0.03)a(0.67±0.03)a(0.81±0.04)a(0.69±0.04)a(0.48±0.03)a優勢度指數DSimpsonindexC(0.62±0.03)a(0.49±0.02)a(0.57±0.01)a(0.51±0.01)a(0.32±0.02)aC-H(0.60±0.01)a(0.53±0.02)a(0.57±0.01)a(0.50±0.01)a(0.31±0.01)aCK(0.58±0.03)a(0.51±0.02)a(0.56±0.01)a(0.47±0.02)a(0.32±0.02)a

1) 表中數據是平均值±SE(n=3)。a表示經最小差異顯著法分析3種處理間差異不顯著(P>0.05)。 Data in the table are mean± SE (n=3). a indicates no significant difference in three treatments by LSD test.

2.3 巴氏罐誘捕法

2014年8月和10月2次巴氏罐誘捕法采集到樣本90份。不噴施除草劑轉基因玉米田(C)中,鑒定出節肢動物4綱13目共計871頭,優勢類群為蜱螨目、彈尾目;常見類群為蟻科、鞘翅目成蟲、纓翅目、直翅目、鞘翅目幼蟲、蜘蛛目;稀有類群5類,分別是嚙蟲目、蠼螋科、地蜈蚣目、石蜈蚣目、鼠婦蟲科。噴施目標除草劑轉基因玉米田(C-H)中,鑒定出節肢動物4綱13目共計904頭,優勢類群為蜱螨目、彈尾目;常見類群為蟻科、鞘翅目成蟲、纓翅目、直翅目、鞘翅目幼蟲、蜘蛛目;稀有類群5類,分別是嚙蟲目、蠼螋科、地蜈蚣目、石蜈蚣目、鼠婦蟲科。對應的非轉基因對照玉米田(CK)中,鑒定出節肢動物4綱13目共計1 005頭,優勢類群為蜱螨目、彈尾目、常見類群為蟻科、鞘翅目成蟲、纓翅目、直翅目、鞘翅目幼蟲、蜘蛛目;稀有類群5類,分別是嚙蟲目、蠼螋科、地蜈蚣目、石蜈蚣目、鼠婦蟲科。統計分析結果顯示,在土壤動物的發生種類和數量方面3種處理玉米田間沒有顯著性差異P>0.05(表5)。

表5 巴氏罐誘捕法下轉EPSPS基因抗除草劑玉米與非轉基因對照玉米田土壤動物個體數(I)及分布頻率(F)1)

Table 5 Individual number (I) and frequency (F) of soil fauna in transgenic inEPSPSand non-EPSPSfields by using pitfall trap method

類群GroupsCIFC-HIFCKIF蜱螨目Acarina(130.00±19.09)a44.78(147.00±9.54)a48.78(158.33±5.81)a47.15彈尾目Collembola(104.00±23.00)a35.82(102.00±25.42)a33.86(119.33±17.13)a35.55蟻科Formicidae(23.67±3.76)a8.15(21.33±2.33)a7.08(23.33±0.67)a6.95鞘翅目成蟲Coleopteraadult(6.33±0.88)a2.18(6.67±1.76)a2.21(7.00±1.00)a2.09纓翅目Thysanoptera(6.00±1.73)a2.07(5.67±0.88)a1.88(6.67±1.20)a1.99直翅目Orthoptera(5.67±1.67)a1.95(4.33±0.88)a1.44(5.33±1.86)a1.59鞘翅目幼蟲Coleopteralarvae(5.33±0.67)a1.84(6.00±2.89)a1.99(5.33±0.33)a1.59蜘蛛目Araneae(4.33±0.33)a1.49(4.33±0.88)a1.44(6.00±1.53)a1.79嚙蟲目Psocoptera(1.00±0.58)a0.34(0.67±0.33)a0.22(0.33±0.33)a0.1蠼螋科Labiduridae(1.33±0.88)a0.46(1.33±0.33)a0.44(2.00±1.53)a0.6地蜈蚣目Geophilomorpha(1.67±0.67)a0.57(0.67±0.67)a0.22(0.33±0.33)a0.1石蜈蚣目Lithobiomorpha(0.67±0.33)a0.23(0.67±0.67)a0.22(1.00±0.58)a0.3等足目Isopoda(0.33±0.33)a0.12(0.67±0.67)a0.22(0.67±0.67)a0.2總計Total(290.33±42.17)a100(301.34±20.10)a100(335.65±18.19)a100

1) 表中I表示平均個體數±標準誤,其中n=3。F表示3種處理田內各類群個體數占全部土壤動物數量的百分比,a表示經最小差異顯著法分析3種處理各類群個體數間差異不顯著(P>0.05)。C:不噴施除草劑轉基因玉米;C-H:噴施目標除草劑轉基因玉米;CK:對照不噴施除草劑非轉基因玉米。Iin the table is mean ±SE (n=3).Findicates the percentage of the number of individuals of each group accounting for the total number of soil fauna in three treatments. a indicates no significant difference in individual number of each group in three treatments by LSD (P>0.05). C: transgenic maize without herbicide; C-H: transgenic maize with herbicide; CK: non-transgenic maize without herbicide.

對3種不同處理玉米田中的土壤動物群落結構動態變化進行分析,結果表明,各處理玉米田土壤動物群落結構特征參數總體變化趨勢相似。其中,物種豐富度、個體數和多樣性指數在調查期間呈下降趨勢;均勻度指數則處于上升趨勢;優勢度指數隨著時間變化趨于平穩。利用重復方差對3種不同處理玉米田中的土壤動物群落物種豐富度(P=0.381)、個體數(P=0.352)、多樣性指數(P=0.7)、均勻度指數(P=0.52)和優勢度指數(P=0.808)進行分析,未發現顯著性差異(P>0.05,t-test)(表6)。

表6 巴氏罐誘捕法下轉EPSPS基因抗除草劑玉米與
非轉基因對照玉米田土壤動物群落的特征參數1)

Table 6 Parameters of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using pitfall trap method

指數Index8月6日10月10日物種豐富度SSpeciesrichnessC(7.60±0.38)a(4.40±0.36)aC-H(6.80±0.40)a(4.13±0.27)aCK(7.33±0.32)a(4.40±0.42)a個體數IIndividualnumberC(42.93±4.94)a(15.13±1.17)aC-H(48.27±4.64)a(12.00±0.98)aCK(51.80±3.01)a(15.20±1.04)a多樣性指數H'Shannon-WienerindexC(1.98±0.07)a(1.63±0.10)aC-H(1.80±0.12)a(1.58±0.11)aCK(1.91±0.08)a(1.49±0.13)a均勻度指數JPielouevennessindexC(0.69±0.02)a(0.79±0.03)aC-H(0.65±0.03)a(0.78±0.03)aCK(0.67±0.02)a(0.72±0.03)a優勢度指數DSimpsonindexC(0.67±0.01)a(0.64±0.03)aC-H(0.62±0.04)a(0.64±0.04)aCK(0.66±0.02)a(0.56±0.04)a

1) 表中數據是平均個體數±SE(n=3)。a表示經最小差異顯著法分析3種處理間差異不顯著(P>0.05)。 Data in the table are mean± SE (n=3). a indicates no significant difference in three treatments by LSD test.

3 討論

迄今,轉基因作物對生物多樣性影響的研究多為針對地上部分,而地下部的相關研究較少。祝向鈺等2012年用環刀取樣法研究了轉Bt基因水稻土壤跳蟲的變化情況[23];同年吳剛等采用環刀法和土鉆法相結合的方式調查了轉Bt基因水稻對土壤跳蟲、線蟲和螨類三大指示生物種群數量的影響情況[24];2014年郭維維等和王柏鳳等采用土鉆法分別研究了轉植酸酶基因玉米種植對土壤線蟲群落和跳蟲群落的影響[25,17]。劉新穎等2016采用手撿法和巴氏罐誘捕法就轉cry1Ie基因抗蟲玉米‘IE09S034’對田間大型土壤動物多樣性的影響展開了研究[15]。以上研究,皆是抗蟲或轉植酸酶性狀對于地下部大型或小型節肢動物的影響,關于抗除草劑玉米對于地下部大型和小型節肢動物的影響未見報道。

本試驗中,選取最具產業化前景的轉EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’,將手撿法、干漏斗法和巴氏罐誘捕法3種方法相結合,來對玉米田大小型土壤動物的數量組成及群落結構進行全面調查。其中,手撿法用來收集真土層和半土層易于觀察的較大體型土壤動物[26]。巴氏罐誘捕法用來搜集玉米田地表面活動能力較強的土壤動物。同時,由于巴氏罐誘捕法埋杯在第2天進行搜集,達到收集時間較長并且經歷夜間,這也彌補了手撿法只能收集到白天活動的土壤動物的局限性。干漏斗法可以收集到真土層和表土層中肉眼難以分辨的小型土壤動物[27]。以上3種方法互相補充,可以較全面地收集玉米田間大小型土壤動物,確保田間調查的結果更為全面可靠。

本試驗中3種不同處理玉米田之間物種豐富度、個體數、多樣性指數、均勻度指數和優勢度指數之間均無顯著差異,即轉EPSPS基因抗除草劑玉米的種植對地下部土壤動物的群落和多樣性無不利影響。本試驗為1年調查結果,試驗數據缺少時間上的對比,因此未來還需要進行多年的跟蹤調查,最終確定轉基因玉米的環境安全性。

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(責任編輯：田 喆)

Impacts of transgenic herbicide-resistant maize withEPSPSgene on soil fauna community

Jiang Ying1, Wang Baifeng2, Zhou Lin1, Jia Bo1, Feng Shudan1, Song Xinyuan2

(1.CollegeofLifeSciencesandTechnology,HarbinNormalUniversity,Harbin150025,China;2.JilinAcademyofAgriculturalSciences,Changchun130033,China)

Hand-sorting, Macfadyen and pitfall trap methods were used to investigate the effects of transgenic herbicide-resistantEPSPSgene maize variety ‘CC-2’ on community composition, species richness, individual number, Shannon-Wiener diversity index, Pielou index and Simpson index of soil fauna in maize fields. The results showed that the transgenic herbicide-resistant maize ‘CC-2’ with or without herbicide had no significant effects on community composition and community structure when compared with non-transgenic maize ‘Zheng58’. It indicated that no adverse effect of transgenic herbicide-resistant maize withEPSPSgene on soil fauna community.

transgenic herbicide-resistant maize; soil fauna; community structure

2016-03-28

2016-08-09

國家自然科學基金(31301329，31500345);吉林省科技發展計劃項目(20130522075JH);吉林省農業科技創新工程項目;轉基因生物新品種培育重大專項(2016ZX08011-003);黑龍江省自然科學基金(C201307)

Q 819

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.01.006

* 通信作者 E-mail:sdf6616@163.com;songxinyuan1980@163.com