磺胺类兽药对土壤微生物数量的影响

采用室内培养的方法,研究磺胺类兽药(磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲噁唑)污染对土壤微生物数量(细菌、真菌、放线菌、固氮菌、兼气性固氮菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌及氨化细菌)的影响.结果表明,磺胺类兽药对土壤细菌数量有一定的激活作用,其最大激活率在700%以上.兽药对土壤真菌数量的影响主要呈现抑制作用,其最高抑制率为92.9%.兽药对土壤放线菌数量有一定的抑制作用,对土壤固氮菌数量则有一定的激活作用.兽药对土壤兼气性固氮菌数量的影响表现为较低浓度时(10 mg.kg-1)抑制,而较高浓度时(50 mg.kg-1)则激活.兽药对土壤硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌及氨化细菌有一定的激活作用,其中对硝化细菌的最大激活率可达1000%以上.     

转cry1Ac+cry2Ab基因棉对土壤细菌群落结构和功能多样性的影响

以不同生育期转cry1 Ac+cry2Ab基因棉和常规棉田土壤为对象,采用传统平板培养、Biolog分析和变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,研究了该新型转基因材料对土壤细菌群落结构和功能多样性的影响。可培养细菌数量测定结果表明,在棉花整个生育期,2种棉田土壤可培养细菌数量具有相同的变化趋势;与常规棉相比,转cry1 Ac+cry2 Ab基因棉田可培养土壤细菌数量在蕾期存在显著差异(P0.05),其他生育期则无显著差异。Biolog分析结果显示,转cry1 Ac+cry2 Ab基因棉和常规棉田土壤细菌活性和碳源利用能力在苗期和蕾期存在明显差异,其他生育期则无明显不同。PCR-DGGE图谱的聚类分析结果表明,转cry1 Ac+cry2 Ab基因棉与常规棉田土壤细菌群落结构均随着生育期的不同而发生改变,且两者仅在花铃期出现明显差异。对PCR-DGGE条带的序列分析表明,转cry1 Ac+cry2 Ab基因棉与常规棉田土壤细菌之间的差异具有随机性,可能与采样时期或采样点的差异有关。综上所述,2种棉田土壤细菌群落结构和功能多样性在整个棉花生育期的变化趋势基本一致,转cry1Ac+cry2Ab基因棉仅在某些时期对其产生短暂影响,大部分时期无明显影响。     

污灌对农田土壤微生物特性影响研究

污灌对农田土壤特性和农作物生长有重要影响,通过分析污灌对农田土壤微生物特性影响,为农田污灌的实际应用和标准制定提供理论依据。分别采用平板计数法和最大可能数(Most-Probable-Number,MPN)法,研究了污水灌溉对农田土壤中普通微生物(细菌、放线菌、真菌)和功能微生物(亚硝化细菌、硝化细菌、氨氧化细菌、反硝化细菌、好气性自生固氮菌、好气性纤维素分解菌)的数量和分布特性的影响,并对不同类群微生物数量与土壤理化性状进行相关分析。结果表明:污灌减少农田土壤放线菌、真菌、亚硝化细菌、硝化细菌和反硝化细菌数量,增加细菌、氨氧化细菌和好气性纤维素分解菌的数量,其中细菌、好气性纤维素分解菌数量变化分别达显著水平(P0.05),氨氧化细菌变化达极显著水平(P0.01);污灌区大豆(Glycine max)、玉米(Zea mays)和水稻(Oryza sativa)根系土壤微生物数量分布差异很大,但都呈现真菌、好气性自生固氮菌和好气性纤维素分解菌数量变化显著的趋势(P0.05);污灌土壤中微生物含量与土壤理化性状相关分析表明,细菌、反硝化细菌和好气性纤维素分解菌与有机质显著正相关(r=0.843,P0.05;r=0.220,P0.05;r=0.843,P0.05),放线菌与全磷极显著负相关(r=-0.921,P0.01),亚硝化细菌和好气性自生固氮菌数量与氨氮含量显著正相关(r=0.973,P0.05;r=0.988,P0.05),氨氧化细菌和反硝化细菌与有效磷含量显著负相关(r=-0.967,P0.05;r=-0.988,P0.05)。这说明污灌对农田土壤微生物和理化特性影响显著,对农作物会产生一定的影响。     

连续种植Bt玉米对土壤Bt蛋白含量及微生物数量的影响

在温室中连续5次种植两个Bt玉米(5422 Bt1和5422 CBCL)及其同源常规玉米5422,种植后采集耕作层土壤,检测根外土和根围土中Bt蛋白含量和微生物数量的变化,探讨连续5次种植Bt玉米是否会导致Bt蛋白在土壤中积累以及是否对土壤微生物数量产生影响,以期为Bt玉米的安全评价提供科学依据。结果表明,连续5次种植,Bt玉米及其同源常规玉米的根外土中均可检测到少量的Bt蛋白;种植Bt玉米的土壤与常规玉米相比,第5次种植时根围土中的Bt蛋白含量明显增加。连续5次种植Bt玉米5422 Bt1,与常规玉米5422相比,根外土和根围土中的细菌、真菌、放线菌、反硝化细菌和磷细菌数量均未发生显著变化,仅在第5次种植后根围土的钾细菌数量显著低于常规玉米;连续5次种植Bt玉米5422 CBCL,与常规玉米5422相比,根外土和根围土中的细菌、真菌、放线菌和反硝化细菌数量均未发生显著变化,但第3次和第4次种植后其根外土的磷细菌数量显著高于常规玉米,而第4次种植后其根外土的钾细菌数量则显著低于常规玉米。     

甲基对硫磷长期污染对土壤微生物的生态效应

研究了有机磷农药甲基对硫磷长期污染对土壤微生物的影响,结果表明:污染土壤中细菌、放线菌、真菌数量变化不大,自生固氮菌和反硝化细菌数量减少,氨化细菌、亚硝化细菌、硝化细菌数量有所增加;与对照土壤相比,污染土壤呼吸作用下降29.93%,而氨化作用和硝化作用则增强。1g对照土壤(以干土计)中微生物总DNA提取量为(13.01±1.91)μg,污染土壤中则为(12.23±1.36)μg。     

连作茶树根际土壤酸度对土壤微生物的影响

为了解连作茶树根部土壤酸化对微生物生物量及区系的影响,以不同种植年限黄金桂茶树根际土壤为研究对象,分析茶树根际土壤p H值对土壤微生物量、微生物数量和微生物类群的影响以及土壤微生物对土壤酸度响应的敏感性趋势.结果显示,茶树根际土壤的微生物生物量碳、微生物呼吸强度、微生物生物量氮及细菌、放线菌、氨化细菌、亚硝酸细菌、反硝化细菌、好气性自生固氮菌、好气性纤维素分解菌的数量随着茶树树龄的增加呈现下降趋势,且与茶树根际土壤p H值呈现极显著正相关(P0.01),而真菌、嫌气性纤维素分解菌、硫化细菌的数量呈现上升趋势,且与茶树根际土壤p H值呈现极显著正相关(P0.01).敏感性分析结果显示,不同微生物指标响应茶树根际土壤p H值变化的趋势为微生物呼吸强度(8.721 8)细菌(8.428 7)微生物量碳(7.955 2)硫化细菌(7.726 8)放线菌(5.780 0)真菌(4.740 8)嫌气性纤维素分解菌(4.065 0)氨化细菌(3.760 6)好气性自生固氮菌(2.368 3)反硝化细菌(2.340 6)微生物量氮(2.324 2)亚硝酸细菌(2.219 8)好气性纤维素分解菌(1.772 0).综上表明,茶树根际土壤酸化显著影响了土壤微生物数量变化,不同的微生物指标响应土壤酸度的敏感性存在一定差异.(图3表3参32)     

转Bt基因玉米种植对土壤细菌数量及多样性的影响

利用三室根箱装置获得玉米生长室土壤(S I)、根际土(SⅡ)、非根际土(SⅢ)3个不同根区土壤,采用传统平板计数培养与变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术相结合的方法,研究了转基因玉米Btll及其非转基因亲本在播种后40、50、60 d各根区土壤细菌数量及多样性的变化.结果表明,转Bt基因玉米播种后50、60 d S I根区土壤可培养细菌数量显著低于非转基因亲本,播种后40、50 d SⅡ根区土壤可培养细菌数量较亲本玉米显著增加,而在其他时期和根区与亲本玉米之间均无显著差异.DGGE图谱显示,3个采样时期各根区DGGE图谱条带数、土壤细菌多样性指数和均匀度指数均无显著差异(P＞0.05).     

长期连作及秸秆还田对棉田土壤微生物量及种群结构的影响

通过采用常规微生物培养技术分析长期不同连作年限及秸秆还田棉田土壤微生物量及种群结构变化,揭示棉花连作及秸秆还田与土壤微生物多样性关系。研究表明,随着连作年限增加,秸秆还田连作模式下真菌数量持续增加,细菌和微生物总量在连作5-20 a逐渐下降,25 a后又上升;非秸秆还田连作模式随着连作年限增加其微生物种群变化与秸秆还田连作模式变化一致,但非秸秆还田连作模式土壤细菌和微生物总量分别比秸秆还田连作模式在连作5、10和15 a降低42.9%、57.9%、70.6%和41.9%、54.7%和65.7%,而真菌数量增加28.4%、80.8%和116.7%。说明棉花秸秆还田能够增加微生物数量,改善棉田土壤微生物种群结构。连作棉田土壤Simpson指数和Shannon指数呈随连作年限增加呈增加的趋势,连作棉田土壤微生物细菌/真菌（B/F）和放线菌/真菌（A/F）比值在秸秆还田模式下先逐渐减小至连作25 a有升高,而非秸秆还田模式下持续下降。     

抗虫-耐除草剂转基因玉米种植对根际土壤细菌和真菌群落的影响

全生育期种植抗虫基因cry1Ab/cry2Aj和耐除草剂基因G10evo-spsps的转基因玉米及其亲本非转基因玉米,采用定量聚合酶链式反应(PCR)和高通量测序技术,测定玉米拔节期和成熟期根际土壤细菌和真菌群落数量、组成及多样性,研究种植抗虫耐除草剂转基因玉米对根际土壤微生物的影响。结果表明,种植转基因玉米未显著影响根际土壤理化性质、土壤荧光素二乙酸酯水解酶活性、微生物群落丰度及多样性;在门水平上,种植转基因玉米仅显著提高2个生长时期根际土壤细菌放线菌门(Actinobacteria)相对丰度;在属水平上,种植转基因玉米均显著降低2个生长时期根际土壤细菌Candidatus_Nitrososphaera相对丰度;种植转基因玉米未影响真菌门水平相对丰度,但影响根际土壤真菌Fusarium、Staphylotrichum和Lophiostoma属相对丰度。另外,生长时期显著影响根际土壤可溶性有机碳和全氮含量,也显著影响根际土壤细菌群落组成和多样性,但未显著影响根际土壤真菌群落组成和多样性。该研究旨在为转基因作物产业化的自然生态风险管理和控制提供基础数据和理论支撑。     

甘南亚高寒草甸不同坡向土壤微生物群落分布特征

为了探究坡向变化对土壤微生物群落分布的影响,采用稀释涂布平板法和最大可能数(MPN)法测定了亚高寒草甸3年间(2014年、2015年和2016年)不同坡向土壤微生物类群及2016年微生物功能群的分布特征,并分析了微生物类群及功能群分布与植物生物量、土壤理化性质等环境因子的关系。结果表明,不同坡向土壤微生物群落分布差异显著(P0.05),由阳坡向阴坡变化时,土壤微生物类群总数整体呈上升趋势。同一坡向土壤细菌数量所占比例最大,放线菌次之,真菌最小;2016年微生物总数较2014年与2015年分别下降了61.75%和68.23%。土壤微生物功能群总数随阳坡向阴坡变化呈现先增加后减少的趋势,氨化细菌数量显著高于固氮菌与硝化细菌数量(P0.05)。相关分析表明,亚高寒草甸坡向梯度上土壤微生物群落分布是多种环境因子共同作用的结果,其中,土壤含水量、全磷和土壤p H值是影响土壤微生物类群分布的主导因子,固氮菌、硝化细菌数量与有机碳含量相关性达到显著水平。综合分析表明,阴坡土壤环境明显优于阳坡,更适宜土壤微生物进行生命活动。     

外源Bt杀虫蛋白和棉花抗虫黄酮类化合物的互作关系

利用高效液相色谱（HPLC）技术比较了不同生长时期围t基因棉花及其对照受体亲本不同器官中主要抗虫黄酮类物质含量的差异。显著性分析发现，外源Bt杀虫蛋白表达对棉花原有的芸香苷，槲皮素和异槲皮苷等抗虫黄酮类化合物不存在不利的影响，以芸香苷作为黄酮类物质代表物，在饲料中进行了棉铃虫幼虫对芸香苷和Bt杀虫蛋白的复合剂量反应试验，结果表明，芸香苷对棉铃虫幼虫的毒杀作用达到极显著水平，同时随着芸香苷浓度的提高，Bt杀虫毒蛋白对棉铃虫幼虫的杀虫效果得到增强。芸香苷对Bt杀虫毒蛋白有极显著增效作用。     

基于食物链关系评价转Bt基因棉对寄生性天敌的非靶效应

按照“棉花 -棉大卷叶螟 (Syleptaderogata)幼虫 -螟蛉绒茧蜂 (Apantelesruficrus)”三级营养食物链关系 ,对田间转Bt基因棉苏抗 310对非靶物种螟蛉绒茧蜂种群的影响进行了调查。发现转Bt基因棉苏抗 310棉田间螟蛉绒茧蜂种群生长受到了不良影响 ,种群数量显著下降 ,棉大卷叶螟幼虫发生高峰期高龄幼虫被寄生率降低。     

Brazilian free-tailed bats as insect pest regulators in transgenic and conventional cotton crops.

During the past 12000 years agricultural systems have transitioned from natural habitats to conventional agricultural regions and recently to large areas of genetically engineered (GE) croplands. This GE revolution occurred for cotton in a span of slightly more than a decade during which a switch occurred in major cotton production areas from growing 100% conventional cotton to an environment in which 95% transgenics are grown. Ecological interactions between GE targeted insects and other insectivorous insects have been investigated. However, the relationships between ecological functions (such as herbivory and ecosystem transport) and agronomic benefits of avian or mammalian insectivores in the transgenic environment generally remain unclear, although the importance of some agricultural pest management services provided by insectivorous species such as the Brazilian free-tailed bat, Tadarida brasiliensis, have been recognized. We developed a dynamic model to predict regional-scale ecological functions in agricultural food webs by using the indicators of insect pest herbivory measured by cotton boll damage and insect emigration from cotton. In the south-central Texas Winter Garden agricultural region we find that the process of insectivory by bats has a considerable impact on both the ecology and valuation of harvest in Bacillus thuringiensis (Bt) transgenic and nontransgenic cotton crops. Predation on agricultural pests by insectivorous bats may enhance the economic value of agricultural systems by reducing the frequency of required spraying and delaying the ultimate need for new pesticides. In the Winter Garden region, the presence of large numbers of insectivorous bats yields a regional summer dispersion of adult pest insects from Bt cotton that is considerably reduced from the moth emigration when bats are absent in either transgenic or non-transgenic crops. This regional decrease of pest numbers impacts insect herbivory on a transcontinental scale. With a few exceptions, we find that the agronomics of both Bt and conventional cotton production is more profitable when large numbers of insectivorous bats are present.     

Bt作物杀虫蛋白在农田土壤中残留动态的研究进展

综述了转Bt作物释放的杀虫蛋白在农田土壤中的残留动态．重点阐述了：①土壤中Bt毒素蛋白的检测方法；②Bt毒素在土壤中残留、富集与降解动态；③Bt毒素蛋白与土壤中具有表面活性颗粒的吸附结合规律；④土壤中Bt毒素的杀虫活性．国内外研究结果表明，转基因植物释放到土壤中的Bt毒素蛋白迅速与土壤中具有表面活性的颗粒吸附并紧密结合，降低生物降解，但结合后的Bt毒素结构没有改变，致使毒素蛋白在土壤中长期滞留并保持其杀虫活性，可能会对土壤中非靶标生物造成不良影响．因此深入、系统地研究和评价转Bt作物释放的Bt毒素对土壤生态系统的风险迫在眉睫．参50     

转基因抗虫水稻生态安全性研究进展

我国转基因抗虫水稻的商业化种植已成为国内外广泛关注的热点问题.本文系统综述了转基因抗虫水稻的遗传转化、基因漂流、靶标害虫的抗性风险、对非靶标生物和稻田节肢动物群落的影响以及B t杀虫蛋白在土壤中的残留等方面的研究进展.现有研究表明,B t水稻对二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟等主要靶标害虫具有较高的抗性水平,对稻飞虱、叶蝉、捕食性天敌等非靶标生物的生长发育和稻田节肢动物群落的稳定性无明显影响.靶标害虫的抗性和转基因水稻与杂草稻、野生稻之间的基因漂移风险是转基因抗虫水稻商业化种植的主要环境安全问题.参60     

转Bt基因棉花抗虫萜烯类化合物时空动态的HPLC分析

利用高效液相色谱（HPLC）技术对转Bt基因棉花抗虫萜烯化合物种类、含量以及时空动态进行了初步研究。结果表明，被研究的抗虫棉品种抗虫萜烯类化合物在不同品种、不同组织器官间含量差异较大。叶片中杀实夜蛾素（包括H1、H2、H3、H4)含量较高，花及蕾中棉酚含量的比例明显高于叶片。总抗虫萜烯类（包括棉酚、半棉酚酮、杀实夜蛾素H1、H2、H3、H4以及甲氧基半棉酚酮等）均以铃、顶叶含量最高，蕾、花柱等器官次之。说明在棉花不同品种、同一品种不同器官中是不同的萜烯类化合物在起到抗虫作用。图3参16     

不同虫压下转Bt基因水稻与非转基因水稻生态适合度差异

为了解转基因水稻的基因扩散效率和潜在生态风险,以转Bt抗虫水稻Bt63、R1、R2和非转基因常规水稻Ⅱ优838为试材,采用高、低两个不同虫害胁迫水平和转基因与非转基因水稻相间种植方式,通过观察水稻植株营养生长、结实以及对螟虫危害的抗性表现等差异,研究比较了Bt外源基因插入后对水稻植株适合度的影响.结果表明:在低虫害胁迫条件下,转Bt基因水稻在植株分蘖数、生物量鲜重等营养生长指标方面与非转基因对照品系间无明显差异,但株高、穗长、穗重等指标不及对照,且R2和Bt63与对照间差异显著;在高虫害胁迫条件下,3个转Bt基因水稻品系的分蘖数、穗长、穗重等指标明显高于对照.而不同转基因品系株高适合度效应不同,这可能与受体本身的特性相关.3种转基因水稻的单株结实粒数、千粒重与对照在两种虫害胁迫条件下均无显著性差异,Bt基因对受体植株的结实影响不明显.在高虫害胁迫条件下,3种转Bt基因水稻的抗虫能力均显著优于非转基因水稻,表明Bt基因对受体植株的抗虫性影响显著.同时,本研究结果还表明转Bt基因水稻的适合度代价较小,预示了抗虫转基因水稻外源Bt基因在一定环境条件下具有逃逸的可能,但这种风险比较小.     

转基因毛白杨外源基因转移的环境风险分析

以8年生转Bt基因败育毛白杨雄株为实验材料,分离其体内、体外、根际土壤、蛀干桑天牛(Apripona germari Hope)排泄物中可培养的细菌和真菌,利用特异引物对获得的微生物进行转Bt基因败育毛白杨雄株外源基因PCR检测.实验发现,381株次细菌中有6株PCR检测阳性;307株次真菌中有4株PCR检测阳性.     

长期棉花连作对北疆棉区土壤生物活性与酶学性状的影响

以长期连作棉田为研究对象,通过对5-15年连作棉田土壤理化性质和生物学性状的测定,揭示北疆长期连作对土壤主要肥力性质、土壤酶活性、微生物量碳氮以及土壤呼吸的影响。结果表明：长期棉花（Gossypium spp）连作对土壤肥力性状影响显著,表层土壤（0-20cm）肥力明显高于亚表层（20-40cm）。长期棉花连作对土壤酶活性、微生物量碳氮、土壤呼吸等生物活性有显著影响,脲酶、碱性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶和多酚氧化酶均随棉花连作年限增加而下降,棉花/苜蓿（Medicago sativa Linn）轮作（CtR-AR）处理各酶酶活性均高于棉花连作处理。微生物量碳（MBC）随棉花连作年限逐渐下降,而微生物量氮（MBN）随不同棉花连作年限并无一致性变化。不同棉花连作年限处理之间的呼吸商（q（CO2））有很大的差异,15年棉花连作非病区（CtN15）土壤呼吸商最高为19.00g？mg-1？h-1,CtR-AR处理的呼吸商最低为13.64g？mg-1？h-1。土壤微生物商随棉花连作年限延长呈现下降趋势,CtN15处理出现最低值,为0.81%。随棉花连作年限增加,土壤微生物活性降低,不利于土壤健康持续利用。     

Effects of cotton straw amendment on soil fertility and microbial communities

Maintaining soil fertility, while controlling pollution from excessive chemical fertilizer application is important for keeping soil productivity of sustainable agriculture. Variety of straws have been used and proven to be good soil amendments for increasing soil organic matter (OM) and a range of additional soil nutrients. However, little is known about the utilization of cotton straw for soil amendment. To better understand the mechanism behind cotton straw soil amendments, investigations were performed upon cucumber seedlings, where changes to soil nutrients and microbial communities were investigated. The results revealed that the cotton straw application promoted the cucumber seedling growth by significantly increasing the soil OM, available nitrogen, available phosphorus, and available potassium. The concentration of cotton straw was positively correlated to both the number of the culturable microorganisms and also the total microbial biomass within soil. Furthermore, assessment of cotton straw application using Biolog metabolic profiling and phospholipid fatty acid analysis revealed that such application increased the microbial community metabolic activity, and markedly changed the structure of microbial community. 16S rRNA gene clone library construction and phylogenetic analysis of soil bacteria revealed γ- Proteobacteria sequences dominated the cotton straw amendment soil, comprising 27.8% of the total number of analyzed sequences, while they were less represented in control soil (13.4%). On the contrary, the Sphingobacteria (7.8%) and Verrucomicrobia (2.4%) in the cotton straw amendment soil decreased after application when compared to the control soil 15.2% and 15.2%.