轉(zhuǎn)植酸酶玉米生育期及秸稈還田期根際微生物數(shù)量和細(xì)菌菌群多樣性

摘 要：在大田栽培條件下，以轉(zhuǎn)植酸酶玉米10TPY005、非轉(zhuǎn)植酸酶親本玉米為試材，于2011年在玉米的不同生育期以及秸稈還田期對(duì)玉米根際土壤細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量的變化情況進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明：在同一時(shí)期同一種微生物數(shù)量在轉(zhuǎn)植酸酶玉米、非轉(zhuǎn)基因玉米及空白對(duì)照中基本相同；不同細(xì)菌菌群在不同時(shí)期內(nèi)數(shù)量變化情況不同：氨化細(xì)菌的數(shù)量在生育期內(nèi)明顯高于秸稈還田期，好氣性纖維素分解菌及好氣性固氮菌的數(shù)量在生育期內(nèi)明顯低于秸稈還田期；整個(gè)生育期和秸稈還田期轉(zhuǎn)植酸酶玉米3種群落特征參數(shù)（優(yōu)勢(shì)集中性、群落多樣性、均勻度指數(shù)）均高于非轉(zhuǎn)植酸酶玉米，同時(shí)生育期內(nèi)3種生物群落特征參數(shù)也明顯高于秸稈還田期。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)植酸酶玉米；根際微生物；秸稈還田；多樣性

中圖分類號(hào)：S154.38文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2013）03-0071-05

植酸酶（phytase）是一種新型的、可作為動(dòng)物飼料添加劑的重要酶制劑，是催化植酸及其鹽類水解為肌醇與磷酸（鹽）的一類酶的總稱，具有特殊的空間結(jié)構(gòu)，能夠分離植酸分子中的磷，將植酸（鹽）降解為肌醇和無機(jī)磷，同時(shí)釋放出與植酸（鹽）結(jié)合的其它營養(yǎng)物質(zhì)。研究表明植酸酶可以降解玉米、大豆中含有的植酸磷，釋放可被動(dòng)物利用的無機(jī)磷，提高飼料中磷的利用率，減少飼料中磷酸氫鈣的添加量，降低飼料成本；植酸酶還能提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能，減輕因動(dòng)物高磷糞便所導(dǎo)致的環(huán)境水域的磷污染[1]。

近年來隨著轉(zhuǎn)基因玉米的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)植酸酶玉米已步入商品化生產(chǎn)領(lǐng)域，其安全性問題日益受到重視[2]。目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米的安全性檢測(cè)主要集中在食品安全性方面，雖然轉(zhuǎn)植酸酶玉米表達(dá)的植酸酶本身對(duì)動(dòng)物及人體不會(huì)產(chǎn)生危害，但是轉(zhuǎn)基因植物中抗性標(biāo)記及外源基因的引入會(huì)產(chǎn)生基因水平的轉(zhuǎn)移和突變[3]。轉(zhuǎn)植酸酶玉米種植過程中，植酸酶可通過根系分泌物、秸稈還田、殘茬分解以及花粉飄落等進(jìn)入土壤生態(tài)系統(tǒng)并積累和富集，可能會(huì)影響土壤微生物群體的組成和結(jié)構(gòu)，還可能改變土壤的微生物多樣性[5，6]。因此，研究轉(zhuǎn)植酸酶玉米對(duì)土壤微生物群落及多樣性的影響對(duì)轉(zhuǎn)植酸酶玉米的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)有著極為重要的意義。

目前，國內(nèi)外大部分轉(zhuǎn)植酸酶玉米的研究多局限于溫室內(nèi)或人工培養(yǎng)條件下，在自然條件下研究較少。而土壤是復(fù)雜的基質(zhì)，不同地域的土壤生態(tài)環(huán)境有可能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不同的影響，因此溫室內(nèi)或人工培養(yǎng)條件難以真實(shí)地反映轉(zhuǎn)植酸酶玉米與根際微生物之間的關(guān)系。本試驗(yàn)主要在大田自然條件下進(jìn)行，研究轉(zhuǎn)植酸酶玉米對(duì)土壤根際可培養(yǎng)微生物和細(xì)菌生理群多樣性影響，有助于直觀地表現(xiàn)土壤微生態(tài)系統(tǒng)中的群落結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，以及從群落角度科學(xué)評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米種植的土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，以及為轉(zhuǎn)植酸酶玉米土壤生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供參考。

1 材料與方法1.1 試驗(yàn)材料

玉米品種為轉(zhuǎn)植酸酶玉米奧瑞金（品種為10TPY005），非轉(zhuǎn)植酸酶親本玉米（蠡玉35）及鄭單958作為對(duì)照。1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)位于東平試驗(yàn)田內(nèi)，土壤為褐土，有機(jī)質(zhì)含量22.09 g/kg ，堿解氮含量32.44 mg/kg，速效磷含量9.82 mg/kg，速效鉀含量90.56 mg/kg，pH為8.3。試驗(yàn)設(shè)轉(zhuǎn)植酸酶玉米（奧瑞金）、非轉(zhuǎn)植酸酶玉米（蠡玉35）和空白對(duì)照（鄭單958）3個(gè)處理，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，除空白對(duì)照外重復(fù)3次，小區(qū)面積15 m×15 m，株距20 cm，行距60 cm。玉米生育過程中不施肥不噴灑農(nóng)藥，其他按常規(guī)管理。

玉米于2011年7月10日播種， 10月22日收獲。期間在玉米苗期（7月21日）、拔節(jié)期（8月17日）、喇叭口期（8月25日）、抽雄期（8月31日）、抽絲期（9月7日）、乳熟期（10月17日）采用五點(diǎn)取樣法，分別取樣，每小區(qū)取接近玉米根際土樣5個(gè)，取樣深度15 cm左右，輕輕去除2 cm表層土，將剩下的土放入滅菌封口袋中做好標(biāo)記，帶回實(shí)驗(yàn)室，-4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

玉米生育期結(jié)束后于2011年11月18日對(duì)其秸稈進(jìn)行粉碎并還田，還田地點(diǎn)為山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所溫室試驗(yàn)田，將粉碎的轉(zhuǎn)植酸酶玉米、親本玉米及空白對(duì)照玉米的秸稈與土壤混合均勻分別裝于10個(gè)花盆，再將花盆埋入土中。分別于還田一期（11月23日）、還田二期（11月30日）、還田三期（12月7日）、還田四期（12月14日）、還田五期（12月22日）進(jìn)行取樣，取樣時(shí)每處理隨機(jī)取5個(gè)樣品，取土樣深度15 cm左右，去除2 cm表層土，將剩下的土放入滅菌封口袋中做好標(biāo)記后帶回實(shí)驗(yàn)室，-4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?.3 測(cè)定方法

1.3.1 根際土壤微生物的分離培養(yǎng)與記數(shù) 根際真菌、細(xì)菌和放線菌數(shù)量測(cè)定采用稀釋平板法，混菌接種培養(yǎng)，培養(yǎng)基分別為馬丁氏培養(yǎng)基、牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基和改良高氏1號(hào)培養(yǎng)基。3種土壤功能細(xì)菌群（好氣纖維分解菌、好氣固氮菌、氨化細(xì)菌）用最大或然數(shù)（most probable number， MPN）法測(cè)定。培養(yǎng)基參照《土壤微生物分析方法手冊(cè)》配制[7]。