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当前我国农业生产面临着增肥不增产、土壤养分过量累积、化肥施用过量和养分利用效率下降等重大问题,大幅度提高作物产量和养分利用效率是我国农业可持续发展的关键。磷素为植物正常生长、发育必需的大量营养元素之一。然而,在大部分土壤中,磷被土壤中的有机物或铁铝的氧化胶膜所固定,转变为不易被植物吸收的有机或无机磷。紫色酸性磷酸酶(PAPs)是一类金属水解酶,它们可以催化酸酐或磷酸酯水解而生成无机磷酸根,从而提高植物对有机磷的利用。将拟南芥中的紫色酸性磷酸酶基因AtPAP15连上根分泌导肽转入大豆,获得了酸性磷酸酶活性明显提高的稳定的转基因株系。该转基因大豆对土壤中植酸磷和体内有机磷再利用能力明显提高,植物生物量和磷吸收量有所增加。该磷高效转基因大豆通过根系分泌外源基因表达产物酸性磷酸酶,在提高植物对土壤磷养分吸收利用的同时,也可能会对土壤的微生物生态环境产生一定的影响。目前,有关植物养分高效利用转基因材料种植对土壤生态环境影响的相关报道较少。 本论文主要以春秋两季在网室种植的转AtPA15大豆(简称AP15-1)和它的受体粤春03-3(简称YC03-3)为材料,在大豆生长的苗期、盛花期和结荚期采集根际土壤,分别通过平板培养菌落计数、Biolog微平板培养和DGGE实验,对AP15-1和YC03-3根际微生物菌落结构的变化进行了研究,获得的主要结果如下: 1.平板菌落计数的结果发现细菌、真菌、放线菌三大类微生物的数量会有变化,但变化没有显著的规律,同一生长阶段内的AP15-1和YC03-3根际土间,细菌、真菌和放线菌数量没有显著的差异;同一生长阶段内的AP15-1或YC03-3的根际土,与它们各自的非根际土之间,也未发现显著性差异。 2.BIOLOG生态板实验对碳源代谢特征分析结果显示:同季AP15-1和YC03-3根际土中微生物总体代谢活性要强于非根际土,但AP15-1和YC03-3根际土间及同一基因型大豆的根际与非根际土间,微生物碳代谢活性差异均不显著;并且AP15-1与YC03-3根际土微生物对四大类碳源的代谢也没有明显的偏好。 3.对春秋季结荚期的BIOLOG数据进行生态学丰富度与多样性指数计算分析,也未发现AP15-1和YC03-3根际土及各自的非根际土间存在显著性差异。主成份和聚类分析结果显示:相同季节和相同生长期,AP15-1和YC03-3根际间的差异小于同一基因型大豆的根际与非根际间的差异;季节和大豆生长时期对根际微生物群落造成的影响要大于AP15-1与YC03-3个体差异所产生的影响。 4.DGGE实验分析细菌和真菌均发现一些差异带,但胶图的基因型丰富性、条带相似性和生态常数的分析没有发现显著差异。特异条带的测序结果发现的特异菌,也没有特定出现在某一基因型大豆材料上,而是两种基因型大豆材料都有发现。 综合所述表明:磷高效转基因大豆AP15-1的种植对土壤微生物群落代谢水平多样性没有产生明显的影响。