抗草甘膦轉基因大豆對土壤微生物群落影響研究

曹 陽，田曉蕾

(黑龍江農業經濟職業學院，黑龍江 牡丹江 157041)

1 引言

大豆因為具有較高的營養價值，也是重要的經濟作物，市場潛力巨大，但傳統非轉基因大豆由于種植環境條件、種植面積以及其他方面的限制，已經遠遠跟不上人口激增的需求，因此，轉基因大豆的種植越來越受到人們的重視[1]。從美國開始獲準轉基因大豆商業化種植開始，種植面積迅速上升[1]，轉基因作物安全性研究已成為國內外普遍關注的課題，并相繼建立了一系列的評價方法[3]。轉基因大豆根系產生的分泌物會與土壤中的微生物相互影響，從而產生對微生物群落的變化，這可能導致生態問題的出現[4，5]。Kremer等[6]指出對抗草甘膦轉基因大豆根際土壤中假單胞菌在數量上有較大的變化。Means等[7]對大量使用草甘膦的情況做出研究，指出在這種情況下，轉基因抗草甘膦大豆會對土壤微生物的組成及結構均產生顯著性影響。我國學者劉麗以及Saxena等[8，9]都指出轉基因作物的種植并未對土壤微生物產生顯著的變化。但由于試驗所采用的材料、測試的土壤酶種類、試驗時天氣，水分等環境以及人為管理都不相同，最終獲得的結果也不盡相同。本文對抗草甘膦轉基因大豆種植后根際土壤細菌、放線菌、真菌的影響進行測定,以期為評價抗草甘膦轉基因大豆對土壤生態系統的影響提供依據。

2 材料與方法

2.1 供試材料

試驗于2019年在東北農業大學轉基因試驗基地進行，采用田間隨機區組設計方法，試驗大豆：傳統大豆東農50及轉基因抗草甘膦大豆呼交 06-698。供試除草劑為41% 草甘膦異丙胺鹽水劑(美國孟山都公司)，莖葉處理在大豆第1 張復葉完全展開后施藥，出苗后按照常規方式進行田間管理，在大豆生長的VE、R1、R4、R8 4個時期進行取樣。

2.2 土壤取樣

采用5點取樣法進行土樣采集，鏟除表面1 cm左右的表土，用取樣器分別在大豆VE、R1、R4期取各處理的根際土樣，去除雜物,將各個點所取的土壤進行充分的混合后，取出一部分帶回實驗室進行土壤測定(表1)。

2.3 土壤微生物測定

微生物數量采用平板稀釋法，細菌用LB培養基培養，真菌用PDA培養基培養，放線菌采用高氏一號培養基培養。

2.4 數據分析

試驗數據采用 DPS7.05 數據統計軟件進行5% 差異顯著水平檢測分析。

3 結果與分析

3.1 抗草甘膦轉基因大豆對根際土壤細菌數量的影響

從表2可以看出，抗草甘膦轉基因大豆，抗草甘膦轉基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)和傳統大豆東農50土壤細菌數量趨勢為先升高再降低。R1期抗草甘膦轉基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根際土壤中細菌數量顯著低于傳統大豆東農50，VE、R4和R8期三個大豆處理根際土壤中細菌數量無顯著差異。

表2 抗草甘膦轉基因大豆對土壤細菌的影響

3.2 抗草甘膦轉基因大豆對根際土壤真菌數量的影響

R1時期抗草甘膦轉基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根際土壤中真菌數量對比抗草甘膦轉基因大豆和傳統大豆東農50顯著降低。在R4時期，抗草甘膦轉基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根際土壤中真菌數量顯著低于傳統大豆東農50。VE和R8時期抗草甘膦轉基因大豆，抗草甘膦轉基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)和傳統大豆東農50三個大豆處理根際土壤中細菌數量無顯著差異(表3)。

表3 抗草甘膦轉基因大豆對土壤真菌的影響

3.3 抗草甘膦轉基因大豆對根際土壤放線菌數量的影響

從表4中可以看出，抗草甘膦轉基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)、抗草甘膦轉基因大豆和傳統大豆東農50在VE、R1、R4和R8期根際土壤放線菌數量均無顯著性差異。

表4 抗草甘膦轉基因大豆對土壤放線菌的影響

4 討論與結論

根系分泌物或作物殘茬中的外源基因和表達產物一旦進入到土壤中，可能會給土壤中的特異生物功能類群及土壤微生物種群帶來影響[17]， 土壤生態條件發生改變后，因其土壤中的細菌、真菌、放線菌具有不同的生活習性，土壤微生物的數量及其構成比例是值得研究的重要項目[18]。對于轉基因作物對土壤微生物變化的研究結果也是各有不同。劉佳等[19]指出在花期，抗草甘膦轉基因大豆促進了土壤真菌的繁殖，而土壤放線菌和細菌的繁殖能力明顯顯變弱。呂曉波等[20]指出抗草甘膦轉基因大豆從花期至成熟期土壤中氨化細菌、硝化細菌以及放線菌數量顯著減少。國外學者Siciliano[21]也指出抗草甘膦轉基因作物的種植對土壤微生物有顯著性影響。但也有研究發現轉基因大豆與受體之間根際可培養細菌數量差異不顯著，Nakatani等[22]發現，轉基因特性對土壤微生物的不論是數量還是構成方面的影響相比種植環境、季節等都較小，且不顯著。Locke 等[23]研究抗草甘膦轉基因玉米和棉花時發現，轉基因植株對土壤根際微生物群落結構沒有產生顯著影響，這這篇實驗的研究結果一致。已有研究表明，草甘膦在922.5 ～ 2460.0 ga.i/hm2劑量范圍內使用，對轉基因抗草甘膦大豆的安全性較好[24]。從本研究中可發現，莖葉處理抗草甘膦轉基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)，只有R1期抗草甘膦轉基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根際土壤中細菌和真菌數量顯著降低，R4期抗草甘膦轉基因大豆(噴灑1125.0 ga.i/hm2草甘膦)根際土壤中真菌數量顯著降低，差異隨生育期的推進而消失，最后表明抗草甘膦轉基因大豆對土壤微生物群落無顯著影響。出現這樣的結果，可能是由于草甘膦的噴施對土壤微生物引起了短暫的影響。