白朋等
摘 要:采用稀釋平板法對(duì)轉(zhuǎn)AmGS抗寒基因紅葉石楠的土壤微生物的數(shù)量與種類(lèi)進(jìn)行測(cè)定,并對(duì)細(xì)菌、真菌菌株培養(yǎng)性狀進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:轉(zhuǎn)AmGS基因紅葉石楠根際土壤與對(duì)照組相比,細(xì)菌和真菌的種類(lèi)和數(shù)量沒(méi)有發(fā)生明顯變化;細(xì)菌菌群中以桿菌屬為主,真菌菌群中以木霉屬為主,轉(zhuǎn)基因紅葉石楠對(duì)土壤微生物的多樣性無(wú)明顯影響。
關(guān)鍵詞:AmGS抗寒基因;紅葉石楠;土壤微生物
中圖分類(lèi)號(hào) S79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731(2014)08-28-03
Abstract:An experiment was conducted to determine to dilution plate method for transfer AmGS cold-tolerant gene Photinia×fraseri microbial species and quantity of rhizosphere soil,and bacterial,fungal strains were cultured traits were analyzed,the results showed that:transfer AmGS gene Photinia×fraseri compared with the control group,no significant change bacterial species,fungi species and number did not change;The genera of Trichoderma were dominant in fungi communities and Bacillus in bacterial communities. The transgenic Photinia×fraseri had no evident effect on soil microbial diversity.
Key words:AmGS cold-tolerant gene;Photinia×fraseri;soil microbes
由于受地域及氣候影響,我國(guó)北方廣大地區(qū)栽植的樹(shù)種主要是落葉樹(shù)種,常綠樹(shù)種多為針葉樹(shù),極少的常綠闊葉樹(shù)只能在山東省南部地區(qū)種植,北方大中城市(如北京、天津等)基本上沒(méi)有常綠闊葉喬木樹(shù)種,達(dá)不到四季常青的綠化效果,極大限制了城市園林綠化及苗木產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展為解決觀賞園藝植物耐寒問(wèn)題提供了有效的新途徑,利用抗寒基因轉(zhuǎn)化園林植物優(yōu)良品種,培育轉(zhuǎn)基因抗寒良種,將對(duì)豐富園林常綠闊葉樹(shù),達(dá)到“三季有花、四季常綠”的效果,以及發(fā)展綠化苗木與花卉產(chǎn)業(yè)具有十分重要的意義。
紅葉石楠(Photinia×fraseri)是石楠屬的雜交種,為常綠小喬木或多枝叢生灌木,單葉輪生,葉披針形至長(zhǎng)披針形,新梢及嫩葉鮮紅色,老葉革質(zhì),葉表深綠具光澤,葉背綠色,光滑無(wú)毛。轉(zhuǎn)AmGS基因紅葉石楠是泰安市泰山林業(yè)科學(xué)研究院與中科院遺傳與發(fā)育研究所共同通過(guò)克隆木本植物沙冬青肌醇半乳糖苷合成酶(AmGS)基因,利用根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)遺傳進(jìn)行轉(zhuǎn)化,將AmGS基因?qū)爰t葉石楠中,經(jīng)多年試驗(yàn),該品系表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗寒特性。為了能夠更快、更安全地進(jìn)行示范推廣,筆者開(kāi)展了轉(zhuǎn)AmGS抗寒基因紅葉石楠對(duì)土壤微生物多樣性的影響研究。
土壤微生物的多樣性是衡量生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。微生物普遍存在于土壤、空氣、水中,對(duì)環(huán)境條件的變化反應(yīng)非常敏感,它能夠較早地預(yù)測(cè)土壤養(yǎng)分及環(huán)境質(zhì)量的變化,是測(cè)定環(huán)境變化重要的生物指標(biāo)之一。研究表明,轉(zhuǎn)基因植物的外源基因及其基因表達(dá)產(chǎn)物可通過(guò)植株的根系分泌物或殘茬進(jìn)入土壤生態(tài)系統(tǒng),或者通過(guò)基因水平轉(zhuǎn)移使得外源基因整合進(jìn)土壤微生物的基因組中,可能使土壤微生物的遺傳和功能特性發(fā)生某種程度的改變,進(jìn)而影響土壤微生物的多樣性。土壤微生物在生態(tài)系統(tǒng)中有其它生物無(wú)法代替的作用,隨著各種轉(zhuǎn)基因植物的不斷選育種植,這種變化對(duì)土壤微生物存在潛在危險(xiǎn),可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成影響。本文采用平板培養(yǎng)法研究了轉(zhuǎn)AmGS基因紅葉石楠對(duì)根際土壤微生物數(shù)量的影響,并研究了不同植株根際土壤細(xì)菌和真菌的培養(yǎng)性狀[1-2]。
1 材料與方法
1.1 供試材料 轉(zhuǎn)AmGS抗寒基因紅葉石楠,對(duì)照為“紅羅賓”紅葉石楠,均由泰山林業(yè)科學(xué)研究院提供。
1.2 試驗(yàn)地點(diǎn) 泰山林科院肥城三環(huán)基地,面積約333.5m2。
1.3 土壤采樣 采用3點(diǎn)取樣法,在林地中選取轉(zhuǎn)基因植株和對(duì)照植株各3株,采集供試植株周邊根系土壤,采集時(shí)去除表層枯葉,用取樣器取0~10cm的土樣,轉(zhuǎn)入干凈的保鮮袋中,采集后5℃冷藏保存,然后對(duì)土壤微生物進(jìn)行分析。
1.4 土壤微生物的分離、培養(yǎng)和鑒定 細(xì)菌、真菌的分離、培養(yǎng)和鑒定均參照孫海偉[3]的方法進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件、Excel 2003進(jìn)行分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 土壤中的微生物數(shù)量 利用平板菌落計(jì)數(shù)法對(duì)細(xì)菌菌落數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù),詳見(jiàn)圖1。由圖1可知,轉(zhuǎn)基因植株根際土壤中細(xì)菌菌落數(shù)量1.09±0.106×108 CFU/g,非轉(zhuǎn)基因植株根際土壤中細(xì)菌菌落數(shù)量1.25±0.070 1×108 CFU/g,F(xiàn)=1.52,P>0.05,表明轉(zhuǎn)基因植株與非轉(zhuǎn)基因植株根際土壤細(xì)菌菌落數(shù)量無(wú)顯著差異性。利用刮板接種法對(duì)真菌菌落的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù),詳見(jiàn)圖2。由圖2可知,轉(zhuǎn)基因植株根際土壤中真菌菌落數(shù)量1.37±0.293×104 CFU/g,非轉(zhuǎn)基因植株根際土壤中細(xì)菌菌落數(shù)量1.61±0.173×104 CFU/g,F(xiàn)=0.465,P>0.05,表明轉(zhuǎn)基因植株與非轉(zhuǎn)基因植株根際土壤真菌落數(shù)量無(wú)顯著差異性。
2.2 土壤微生物的培養(yǎng)性狀
2.2.1 土壤中細(xì)菌菌株 對(duì)土壤細(xì)菌進(jìn)一步分離、純化及培養(yǎng),經(jīng)培養(yǎng)性狀和形態(tài)特征鑒定后,轉(zhuǎn)基因植株和非轉(zhuǎn)基因植株根際土壤均分離得到8個(gè)細(xì)菌菌株,結(jié)果詳見(jiàn)表1。由表1可知,轉(zhuǎn)基因植株根際土壤細(xì)菌株系分別為蠟樣芽胞桿菌(Bacillus cereus)、黃單胞桿菌(Xanthomonas Campestris)、枯草芽抱桿菌(Bacillus subtilis)、桿菌1(bacillus,未定名)、桿菌2、球菌1、球菌2、桿菌3,其中桿菌3未在非轉(zhuǎn)基因根際土壤中發(fā)現(xiàn),其余菌株均分離得到;非轉(zhuǎn)基因植株根際土壤細(xì)菌株系分別為蠟樣芽胞桿菌、黃單胞桿菌、枯草芽孢桿菌、桿菌1、桿菌2、球菌1、球菌2、桿菌4,其中桿菌4未在轉(zhuǎn)基因植株根際土壤中發(fā)現(xiàn),其余菌株均分離得到,表明轉(zhuǎn)AmGS抗寒基因紅葉石楠對(duì)土壤細(xì)菌的種類(lèi)無(wú)明顯的影響。endprint
2.2.2 土壤中真菌菌株 通過(guò)對(duì)土壤中真菌的分離純化,根據(jù)培養(yǎng)形態(tài)及形態(tài)特征進(jìn)行鑒定,結(jié)果詳見(jiàn)表2。由表2可知,轉(zhuǎn)基因根際土壤中真菌菌株為木霉屬(Triichoderma)、青霉屬(Penicillium),2種菌株均在非轉(zhuǎn)基因植株根際土壤中分離得到;非轉(zhuǎn)基因根際土壤中真菌菌株為曲霉屬(Aspergillus)、木霉屬、青霉屬,其中曲霉屬未在轉(zhuǎn)基因植株的根際土壤中分離得到,表明轉(zhuǎn)AmGS抗寒基因紅葉石楠對(duì)土壤真菌的種類(lèi)無(wú)明顯的影響。
3 結(jié)論與討論
本試驗(yàn)研究了轉(zhuǎn)基因紅葉石楠對(duì)土壤微生物中細(xì)菌和真菌數(shù)量、種類(lèi)的影響,綜上所述,轉(zhuǎn)基因紅葉石楠對(duì)土壤微生物中的細(xì)菌和真菌的多樣性無(wú)明顯的影響。
土壤微生物在生態(tài)環(huán)境中有著不可替代的作用,由于傳統(tǒng)生物技術(shù)和實(shí)驗(yàn)條件的限制,人工可分離培養(yǎng)的土壤微生物只占到總量的1%~5%,大量的土壤微生物不能分離培養(yǎng)。近些年來(lái),分子生物學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速,已經(jīng)在土壤微生物的分析中應(yīng)用,克服了傳統(tǒng)生物技術(shù)的限制,更能全面有效地分析土壤微生物多樣性的特征。本研究中利用刮板接種法對(duì)真菌數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)和利用平板菌落計(jì)數(shù)法對(duì)細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù),在實(shí)驗(yàn)中存在諸多的局限和不足,不能全面的揭示轉(zhuǎn)基因植物對(duì)土壤微生物多樣性的影響,所以在土壤微生物群落多樣性的研究中,應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù),但也不能忽視傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)方法的作用。
本研究只是初步探討了菌群的數(shù)量和菌落的外觀性狀,僅對(duì)細(xì)菌和真菌的菌群進(jìn)行了部分研究,對(duì)于轉(zhuǎn)基因植物對(duì)土壤微生物的影響還需要利用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)進(jìn)一步深入的研究。下一步應(yīng)當(dāng)對(duì)不同季節(jié)的土壤微生物群落變化及相同季節(jié)的土壤微生物群落穩(wěn)定性的差異,分析微生物生理生化特征,通過(guò)在分子水平上的研究,結(jié)合特定DNA序列分析、限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性技術(shù)等研究微生物群落的多樣性,繞過(guò)微生物菌種分離培養(yǎng)技術(shù)難關(guān),直接在基因水平上研究。對(duì)于微生物多樣性,理應(yīng)使用更多的技術(shù)從更多的方面來(lái)研究,從而更廣泛的、更完全的揭示土壤中微生物的種群結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)變化的特征,有效地揭示微生物多樣性對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響[4-11]。
參考文獻(xiàn)
[1]周艷紅,丁襯襯,史建榮.轉(zhuǎn)基因作物對(duì)土壤微生物多樣性影響研究技術(shù)的進(jìn)展[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,04:362-365.
[2]高尚坤,劉靜,黃艷艷,等.轉(zhuǎn)TCS基因泡桐對(duì)土壤微生物的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,04:41-45.
[3]孫海偉.沙冬青肌醇半乳糖苷合成酶(AmGS)基因轉(zhuǎn)化類(lèi)茶植物紅葉石楠的研究[D].山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.
[4]張昌朋.除草劑咪唑乙煙酸對(duì)土壤微生物多樣性影響及環(huán)境行為研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2010.
[5]郭旺.轉(zhuǎn)基因大豆玉米小麥信息平臺(tái)建設(shè)及轉(zhuǎn)基因大豆對(duì)土壤微生物的影響研究[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2011.
[6]曹媛媛.不同環(huán)境下水稻土硫和重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化及微生物生態(tài)研究[D].浙江大學(xué),2008.
[7]張鈴.轉(zhuǎn)SrMV-P_1基因甘蔗的環(huán)境安全性評(píng)價(jià)[D].福建農(nóng)林大學(xué),2011.
[8]周海舟.應(yīng)用PCR-DGGE技術(shù)研究錳污染農(nóng)田土壤微生物群落遺傳多樣性[D].湖南大學(xué),2008.
[9]陳偉.蘋(píng)果園土壤微生物類(lèi)群與栽培環(huán)境關(guān)系的研究[D].山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.
[10]姚曉華.土壤微生物群落多樣性研究方法及進(jìn)展[J].廣西農(nóng)業(yè)生物科學(xué),2008,S1:84-88.
[11]姚曉華.新殺蟲(chóng)劑啶蟲(chóng)脒對(duì)旱地土壤微生物生態(tài)影響及其降解研究[D].浙江大學(xué),2005. (責(zé)編:張宏民)endprint
2.2.2 土壤中真菌菌株 通過(guò)對(duì)土壤中真菌的分離純化,根據(jù)培養(yǎng)形態(tài)及形態(tài)特征進(jìn)行鑒定,結(jié)果詳見(jiàn)表2。由表2可知,轉(zhuǎn)基因根際土壤中真菌菌株為木霉屬(Triichoderma)、青霉屬(Penicillium),2種菌株均在非轉(zhuǎn)基因植株根際土壤中分離得到;非轉(zhuǎn)基因根際土壤中真菌菌株為曲霉屬(Aspergillus)、木霉屬、青霉屬,其中曲霉屬未在轉(zhuǎn)基因植株的根際土壤中分離得到,表明轉(zhuǎn)AmGS抗寒基因紅葉石楠對(duì)土壤真菌的種類(lèi)無(wú)明顯的影響。
3 結(jié)論與討論
本試驗(yàn)研究了轉(zhuǎn)基因紅葉石楠對(duì)土壤微生物中細(xì)菌和真菌數(shù)量、種類(lèi)的影響,綜上所述,轉(zhuǎn)基因紅葉石楠對(duì)土壤微生物中的細(xì)菌和真菌的多樣性無(wú)明顯的影響。
土壤微生物在生態(tài)環(huán)境中有著不可替代的作用,由于傳統(tǒng)生物技術(shù)和實(shí)驗(yàn)條件的限制,人工可分離培養(yǎng)的土壤微生物只占到總量的1%~5%,大量的土壤微生物不能分離培養(yǎng)。近些年來(lái),分子生物學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速,已經(jīng)在土壤微生物的分析中應(yīng)用,克服了傳統(tǒng)生物技術(shù)的限制,更能全面有效地分析土壤微生物多樣性的特征。本研究中利用刮板接種法對(duì)真菌數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)和利用平板菌落計(jì)數(shù)法對(duì)細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù),在實(shí)驗(yàn)中存在諸多的局限和不足,不能全面的揭示轉(zhuǎn)基因植物對(duì)土壤微生物多樣性的影響,所以在土壤微生物群落多樣性的研究中,應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù),但也不能忽視傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)方法的作用。
本研究只是初步探討了菌群的數(shù)量和菌落的外觀性狀,僅對(duì)細(xì)菌和真菌的菌群進(jìn)行了部分研究,對(duì)于轉(zhuǎn)基因植物對(duì)土壤微生物的影響還需要利用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)進(jìn)一步深入的研究。下一步應(yīng)當(dāng)對(duì)不同季節(jié)的土壤微生物群落變化及相同季節(jié)的土壤微生物群落穩(wěn)定性的差異,分析微生物生理生化特征,通過(guò)在分子水平上的研究,結(jié)合特定DNA序列分析、限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性技術(shù)等研究微生物群落的多樣性,繞過(guò)微生物菌種分離培養(yǎng)技術(shù)難關(guān),直接在基因水平上研究。對(duì)于微生物多樣性,理應(yīng)使用更多的技術(shù)從更多的方面來(lái)研究,從而更廣泛的、更完全的揭示土壤中微生物的種群結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)變化的特征,有效地揭示微生物多樣性對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響[4-11]。
參考文獻(xiàn)
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[2]高尚坤,劉靜,黃艷艷,等.轉(zhuǎn)TCS基因泡桐對(duì)土壤微生物的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,04:41-45.
[3]孫海偉.沙冬青肌醇半乳糖苷合成酶(AmGS)基因轉(zhuǎn)化類(lèi)茶植物紅葉石楠的研究[D].山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.
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[5]郭旺.轉(zhuǎn)基因大豆玉米小麥信息平臺(tái)建設(shè)及轉(zhuǎn)基因大豆對(duì)土壤微生物的影響研究[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2011.
[6]曹媛媛.不同環(huán)境下水稻土硫和重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化及微生物生態(tài)研究[D].浙江大學(xué),2008.
[7]張鈴.轉(zhuǎn)SrMV-P_1基因甘蔗的環(huán)境安全性評(píng)價(jià)[D].福建農(nóng)林大學(xué),2011.
[8]周海舟.應(yīng)用PCR-DGGE技術(shù)研究錳污染農(nóng)田土壤微生物群落遺傳多樣性[D].湖南大學(xué),2008.
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[11]姚曉華.新殺蟲(chóng)劑啶蟲(chóng)脒對(duì)旱地土壤微生物生態(tài)影響及其降解研究[D].浙江大學(xué),2005. (責(zé)編:張宏民)endprint
2.2.2 土壤中真菌菌株 通過(guò)對(duì)土壤中真菌的分離純化,根據(jù)培養(yǎng)形態(tài)及形態(tài)特征進(jìn)行鑒定,結(jié)果詳見(jiàn)表2。由表2可知,轉(zhuǎn)基因根際土壤中真菌菌株為木霉屬(Triichoderma)、青霉屬(Penicillium),2種菌株均在非轉(zhuǎn)基因植株根際土壤中分離得到;非轉(zhuǎn)基因根際土壤中真菌菌株為曲霉屬(Aspergillus)、木霉屬、青霉屬,其中曲霉屬未在轉(zhuǎn)基因植株的根際土壤中分離得到,表明轉(zhuǎn)AmGS抗寒基因紅葉石楠對(duì)土壤真菌的種類(lèi)無(wú)明顯的影響。
3 結(jié)論與討論
本試驗(yàn)研究了轉(zhuǎn)基因紅葉石楠對(duì)土壤微生物中細(xì)菌和真菌數(shù)量、種類(lèi)的影響,綜上所述,轉(zhuǎn)基因紅葉石楠對(duì)土壤微生物中的細(xì)菌和真菌的多樣性無(wú)明顯的影響。
土壤微生物在生態(tài)環(huán)境中有著不可替代的作用,由于傳統(tǒng)生物技術(shù)和實(shí)驗(yàn)條件的限制,人工可分離培養(yǎng)的土壤微生物只占到總量的1%~5%,大量的土壤微生物不能分離培養(yǎng)。近些年來(lái),分子生物學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速,已經(jīng)在土壤微生物的分析中應(yīng)用,克服了傳統(tǒng)生物技術(shù)的限制,更能全面有效地分析土壤微生物多樣性的特征。本研究中利用刮板接種法對(duì)真菌數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)和利用平板菌落計(jì)數(shù)法對(duì)細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù),在實(shí)驗(yàn)中存在諸多的局限和不足,不能全面的揭示轉(zhuǎn)基因植物對(duì)土壤微生物多樣性的影響,所以在土壤微生物群落多樣性的研究中,應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù),但也不能忽視傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)方法的作用。
本研究只是初步探討了菌群的數(shù)量和菌落的外觀性狀,僅對(duì)細(xì)菌和真菌的菌群進(jìn)行了部分研究,對(duì)于轉(zhuǎn)基因植物對(duì)土壤微生物的影響還需要利用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)進(jìn)一步深入的研究。下一步應(yīng)當(dāng)對(duì)不同季節(jié)的土壤微生物群落變化及相同季節(jié)的土壤微生物群落穩(wěn)定性的差異,分析微生物生理生化特征,通過(guò)在分子水平上的研究,結(jié)合特定DNA序列分析、限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性技術(shù)等研究微生物群落的多樣性,繞過(guò)微生物菌種分離培養(yǎng)技術(shù)難關(guān),直接在基因水平上研究。對(duì)于微生物多樣性,理應(yīng)使用更多的技術(shù)從更多的方面來(lái)研究,從而更廣泛的、更完全的揭示土壤中微生物的種群結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)變化的特征,有效地揭示微生物多樣性對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響[4-11]。
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[2]高尚坤,劉靜,黃艷艷,等.轉(zhuǎn)TCS基因泡桐對(duì)土壤微生物的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,04:41-45.
[3]孫海偉.沙冬青肌醇半乳糖苷合成酶(AmGS)基因轉(zhuǎn)化類(lèi)茶植物紅葉石楠的研究[D].山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.
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[8]周海舟.應(yīng)用PCR-DGGE技術(shù)研究錳污染農(nóng)田土壤微生物群落遺傳多樣性[D].湖南大學(xué),2008.
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[11]姚曉華.新殺蟲(chóng)劑啶蟲(chóng)脒對(duì)旱地土壤微生物生態(tài)影響及其降解研究[D].浙江大學(xué),2005. (責(zé)編:張宏民)endprint