转基因作物对土壤生物学特性的影响

随着转基因作物的大力推广,其对农田生态系统的潜在风险备受关注。本文综述了转基因作物在土壤生态系统释放可能引起的生态风险及其对土壤部分生物学特性的影响,涉及土壤生物多样性、土壤动物、土壤微生物及土壤酶活性。最后,提出了今后相关研究中应该注意的几个问题。     

转基因作物对土壤微生物群落的影响及主要研究策略

土壤生态系统是农业生态系统安全和农业可持续发展的重要载体,也是人类赖以生存的基础。随着基因工程技术的应用和转基因作物大量种植,在带来重大经济效益的同时,也可能会引发一定的生态风险,包括会对农田土壤生态系统尤其是微生物群落结构和功能产生难以预测的复杂影响。目前这些研究方向已成为土壤生物安全的研究热点。本文简要分析了近年来转基因作物对土壤微生物群落的影响,着重介绍了转基因作物种植影响根际土壤微生物群落多样性的研究进展、土壤微生物群落多样性的研究方法及其评估研究的主要策略等。     

转基因棉种植对土壤氧化还原酶活性的影响

转Bt基因棉和转Bt+CpTI基因棉及相应非转基因棉的盆栽试验研究表明,转基因作物生长30天时可向土壤中释放Bt杀虫晶体蛋白,而双抗棉种植时CpTI杀虫晶体蛋白的释放量与作物品种有关;转基因棉种植对土壤过氧化氢酶、脱氢酶和硝酸还原酶的活性影响研究表明,生长30天时,与等价基因系非转基因棉相比,转Bt基因棉和双抗棉A的种植并未使三种酶活性发生显著变化,而双抗棉B的种植使土壤脱氢酶活性显著下降。从杀虫晶体蛋白的释放和对酶活性的影响来看,双抗棉B的种植对土壤的生物活性扰动更大。     

铜胁迫对抗虫转基因水稻根际土壤微生物的影响

根际土壤微生物群落是联系土壤环境与作物生长的重要纽带,也是转基因作物环境安全评价的主要指标,而Cu胁迫对转基因水稻根际土壤微生物的影响目前尚不清楚。本研究基于盆栽试验,采用高通量测序等技术研究Cu胁迫(Cu含量100 mg/kg)对抗虫转基因水稻华恢1号(HH)及其亲本非转基因水稻明恢63(MH)农艺性状及成熟期根际土壤微生物的影响,并以不施加Cu胁迫处理为对照。结果显示:Cu胁迫显著降低了水稻株高、生物量及产量;Cu胁迫改变了水稻根际土壤总氮、铵态氮含量及氧化还原电位值,而种植转基因水稻仅降低了根际土壤氧化还原电位值;Cu胁迫没有影响水稻根际土壤细菌丰度,但降低了细菌群落Alpha-多样性,改变了水稻根际土壤细菌群落组成和群落结构;相同Cu含量胁迫下,HH和MH水稻生长指标及根际土壤细菌群落结构及组成差异较小。上述研究表明,Cu胁迫抑制了水稻农艺性状及根际土壤细菌群落,但种植抗虫转基因水稻没有影响水稻植株及根际土壤细菌群落对Cu胁迫的抗性。     

全球转基因作物发展现状及趋势

随着转基因技术发展的日趋成熟和社会对转基因作物需求量的增加,转基因作物商业种植14年间有了迅猛的发展.本文从全球转基因作物大规模研究现状出发,分析了解转基因作物发展现状及趋势,对于指导当前的转基因作物研究和市场化具有重要意义.     

美国转基因作物田间试验频次分析

本研究通过对美国转基因作物田间试验频次分析揭示转基因作物研发的概貌和规律.采用EXCEL"数据透视表与数据透视图"软件,对美国转基因作物田间试验数据库和世界经济合作组织转基因作物田间试验数据库近20年数据进行统计分析.结果表明,至2008年9月止,美国转基因作物田间试验累计达13782次,涉及158种作物,10大类性状和98家公司或研究机构.1987-2008年间,审批的田间试验次数先呈直线上升,其后稳定在每年1000次左右.试验物种以玉米、大豆、棉花为主,分别占45.8%、9.7%和6.4%.涉及的主要性状有抗除草剂、抗虫和品质性状.62.7%的转基因作物田间试验由孟山都和国际先锋等五家私人公司完成.分析认为,只有经济价值高、安全性好、技术成熟、消费者容易接受的转基因作物才拥有更广阔的发展前景.建议我国加强非粮食作物转基因技术的研究.     

转基因植物释放Bt毒素的土壤环境行为与生物学效应

Bt(Bacillus thuringiensis)杀虫晶体蛋白基因是植物抗虫基因工程中应用最广泛的基因,随着大批转Bt基因作物的商品化,Bt毒素对土壤生态系统的影响已引起了人们的高度关注。本文对转基因植物释放Bt毒素的土壤环境行为与生物效应进行了综述,包括Bt毒素蛋白进入土壤的途径、在土壤中的运动、与土壤颗粒的结合与存留及其对土壤生物和土壤酶的影响。     

化肥基施对转基因抗虫棉营养器官发育、干物质积累和产量的影响

转基因抗虫棉由于抗虫基因的导入,转录和翻译要消耗光合产物和矿物质营养,因此,需要增施肥,以满足棉花对矿物质营养的需求.棉花是需K量较多的作物[1-3],而氮磷钾的均衡供给才能确保棉花生长发育,稳产高产.然而,自20世纪80年代以来,关中棉区推行"稳氮增磷"施肥技术,很少施钾,加之复种指数不断提高,使土壤中的钾消耗加快,入不敷出,出现土壤中钾含量下降的趋势[4],土壤养分比例失调,导致病害加重,早衰减产.因此,针对土壤养分的变化特点及转基因抗虫棉自身特殊的生育特性,开展了单施钾肥及钾与氮磷配施作基肥,对转基因抗虫棉营养器官发育、干物质积累和产量影响的研究,为制定转基因抗虫棉科学施肥技术提供依据.     

转基因作物生态环境影响分析

随着转基因作物的迅速商业化种植,其生态环境风险已成为不争的事实。本文讨论了转基因作物环境影响评价的意义,分析了转基因作物对生态环境的影响,就控制其生态环境风险提出了建设性的对策与建议。     

中国转基因作物，机遇与挑战

2008年7月9日中国政府正式启动转基因生物新品种培育科技重大专项,这是中国在生物技术领域的重大举措之一。在中国分子植物育种领域面临如此重要的标志性机遇之时,本文回顾了全球转基因技术发展的历史和中国转基因作物发展的现状,对中国今后转基因作物研发与商业化中知识产权和研发模式两大瓶颈问题进行了讨论。作者还列举了近期国内有关转基因作物生物安全和生态风险方面争论的各方观点,阐明了在中国当前情况下,通过完善相应的法规并强化贯彻落实来规范转基因研发和商业化的必要性。毫无疑问,中国转基因作物又迎来了一个值得期待的春天,机遇与挑战并存。     

转Bt基因棉花根际细菌与古菌群落结构分析

在一年内棉花的四个生长时期（苗期,蕾期,花铃期,吐絮期）分别采集转Bt基因抗虫棉GK12和非转基因亲本棉花泗棉3号根际土壤,以及未种植棉花的背景土壤,利用末端标记限制性片段长度多态性（T-RFLP）分析技术,分析三种土壤中细菌和古菌的16S rRNA基因片段多态性,结合克隆文库建立和测序,研究了土壤中细菌和古菌群落结构的变化.结果表明：在棉花生长的各个时期,背景土壤中细菌群落结构发生了明显的变化,生物多样性指数明显降低,古菌群落结构也有一定的变化,说明季节性变化对土壤中微生物群落产生了明显的影响.与背景土壤相比,棉花种植后根际土壤中细菌和古菌群落发生显著的变化.转基因棉花与非转基因棉花相比,根际土壤细菌和古菌的种类和种群大小的分布也发生了明显的改变.克隆文库和测序结果表明土壤中主体微生物为目前未培养的、功能特性未知的细菌和古菌,转基因棉花种植对这些细菌和古菌影响的原因、环境危害和生态风险目前尚不清楚.与古菌群落相比,棉花种植对细菌群落结构的影响较小.     

转基因棉花对土壤生态环境的影响

总结了转基因棉花在生态安全性方面的研究进展,重点介绍了转基因棉花对土壤生态环境的影响,包括：外源基因表达产物在土壤中的富集;外源基因表达产物对土壤生物的影响：外源基因在土壤生态系统中的水平转移。认为目前对转基因棉花的土壤生态学过程的研究较少,尚难以确定转基因棉花对土壤生态环境的影响程度。并由此介绍了Biolog系统和DNA指纹技术在土壤生态安全性研究中的应用。     

COMPARING FARMERS' PERCEPTION OF SOIL FERTILITY CHANGE WITH SOIL PROPERTIES AND CROP PERFORMANCE IN BESEKU,ETHIOPIA

Farmers' perceptions of soil fertility change were compared with observations on soil quality changes and crop performance in soils from a chronosequence representing a range of soil ages since conversion from forest to cropland (0 to 57 years). A majority of the farmers, 92 per cent, had observed a decline in soil fertility on their land. Farmers use crop yield, indicator plants, soil softness and soil colour to judge soil fertility. They identified 11 plants that they used to indicate high soil fertility and four plants that they used to indicate low soil fertility. There was a strong correlation (r = 0·96) between soil organic matter content (loss on ignition) and farmers' ranking of soil fertility based on colour and softness of soil samples from the chronosequence. The biotest experiment with maize showed an exponential decline in biomass production along the chronosequence, confirming the results of farmers' soil fertility ranking. In the biotest, total soil N predicted produced biomass well (r² = 0·95), whereas the relationship with soil available P (Olsen) was less obvious. Among the eight analysed plant nutrients in the maize leaves, N content was found to correlate best with biomass production (r² = 0·94). We conclude (i) that there is good agreement between farmers' knowledge and scientific indicators of soil fertility and (ii) that the major reason for declining soil fertility in Beseku is the decrease in N mineralization over time. Interventions should focus on supporting farmers to implement a diversified nutrient management strategy that can maintain or increase long‐term productivity of the soil. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Bt水稻杀虫蛋白时空变化及秸秆还田后在土壤中的持留规律

以Bt抗虫水稻华池B6、TT51及其非转基因水稻亲本嘉早935、明恢63,以及与它们亲缘较远但农艺性状相近的水稻品种中九B、R9311为试验材料,研究了田间种植条件下Bt抗虫水稻杀虫蛋白的时空变化及其在根际土中的持留规律,同时,还研究了秸秆还田后Bt蛋白在土壤中的持留规律。结果表明：1）Bt抗虫水稻华池B6植株各个部位...     

土壤水分含量和施磷量对旱作水稻磷素吸收的影响

通过温室盆栽和大田试验研究了土壤含水量和施磷量对旱作水稻全磷吸收量的影响。结果表明:土壤水分和施磷量对大田旱作水稻全磷吸收量的影响不显著;对盆栽而言,施磷量的影响显著,但二者的交互作用明显,因而其差异主要体现为水和磷的复合效应;当施磷量(P)为0·030gkg-1、土壤含水量为饱和持水量的80%时旱作水稻吸磷量最高,但相同土壤水分条件下,施磷与不施磷间旱作水稻吸磷量差异最大,而不同施磷量间差异较小;旱作水稻各部分全磷平均吸收量为:籽粒>茎>根。实验结果可以为中国南方丘岗地区水稻旱作的水分和磷素管理提供理论依据。     

Overexpression of the LASAP2 gene for secretory acid phosphatase in white lupin improves the phosphorus uptake and growth of tobacco plants

Secretion of acid phosphatase (APase) from the roots to take up phosphorus (P) is a well-known strategy of plants under P-deficient conditions. White lupin, which shows vigorous growth in low-P soils, is noted for its ability to secrete APase under P-deficient conditions. The APase secreted by white lupin roots is stable in soil solution and shows low substrate specificity, suggesting that genetic modification of plants using the APase gene LASAP2 might improve their ability to use organic P. The objective of the present study was to evaluate the potential of LASAP2 transgenic plants to increase organic P utilization. Dry matter production and P accumulation were higher in LASAP2 transgenic tobacco plants grown in gel media containing soluble phytate as the sole P source than in wild-type tobacco plants. Phosphorus uptake by the transgenic plants also increased in soil culture conditions. LASAP2 was apparently more effective in the liberation of organic P, including phytate, in the soil than the native tobacco APase. Thus, the enzymatic stability of LASAP2 in the soil appears to be an important factor for P acquisition.     

土壤中砷污染研究进展

本文综述了土壤中As污染的主要污染源,土壤中主要含As化合物的形态及转化,土壤对As的吸附缓冲行为,土壤As对植物和微生物的生态毒理及微生物在As不同形态转化中的作用等方面的研究成果;并分析了尚需加强研究的方面。     

COLLECTION AND EVALUATION OF LARGE SOIL MONOLITHS FOR SOIL AND CROP STUDIES

A technique is described which allows collection and transportation of undisturbed soil monoliths in glass fibre casings 80 cm in diameter and 135 cm deep. The technique has been used to obtain 150 monoliths from a range of soil types in England and Wales, including soils with compact or chalky horizons. Measurements from lysimeters containing a non-swelling sandy loam and a swelling clay showed that the hydraulic properties of both soils were not affected by encasement of the profiles, provided that supplementary drainage outlets at the depth of field mole drains were provided in the lysimeters containing the clay soil. Aeration of the clay monoliths was comparable with that of the same soil in the field. When winter wheat plants growing on the lysimeters were surrounded by a similar guard crop, yields were equivalent to those obtained in the field. Edge effects were not significant; plants grown adjacent to the lysimeter wall yielded the same weight of grain per unit soil area as those in the central area of the monolith.