轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’對土壤動物群落的短期影響

姜 瑩, 王柏鳳, 周 琳, 賈 博, 馮樹丹*, 宋新元*

(1. 哈爾濱師范大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 哈爾濱 150025;2. 吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 長春 130033)

轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’對土壤動物群落的短期影響

姜 瑩1, 王柏鳳2, 周 琳1, 賈 博1, 馮樹丹1*, 宋新元2*

(1. 哈爾濱師范大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 哈爾濱 150025;2. 吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 長春 130033)

綜合利用手撿法、干漏斗法和巴氏罐誘捕法3種方法,以群落組成、物種豐富度、個體數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)為參數(shù),系統(tǒng)研究轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’種植對土壤動物群落的短期影響。結(jié)果表明,無論是噴施除草劑處理還是不噴施除草劑處理,轉(zhuǎn)基因玉米‘CC-2’較之對應(yīng)的非轉(zhuǎn)基因?qū)φ铡?8’,在土壤動物群落組成及群落結(jié)構(gòu)參數(shù)等方面均無顯著差異。可初步認定,轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’對土壤動物群落無不利影響。

轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米; 土壤動物; 群落結(jié)構(gòu)

玉米是世界上分布最廣泛的作物之一,是食品、化工、燃料、醫(yī)藥、飼料加工等行業(yè)的重要原料,在國民經(jīng)濟中起著十分重要的作用[1]。轉(zhuǎn)基因玉米具有降低成本、促進增產(chǎn)、減少農(nóng)藥噴灑等諸多優(yōu)點,其產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)取得重要成功。截至2014年,全球轉(zhuǎn)基因玉米種植面積超過5 000萬hm2[2]。人們在享受轉(zhuǎn)基因玉米種植帶來的巨大經(jīng)濟與社會效益的同時,對于其安全性,尤其是對環(huán)境中生物多樣性可能帶來的潛在風(fēng)險亦十分關(guān)注[3-4]。迄今,國內(nèi)外學(xué)者針對轉(zhuǎn)基因玉米生物多樣性影響的研究主要集中在地上部分[5-7]。例如李凡等采用直接觀察法研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米的短期種植對田間地上部節(jié)肢動物群落多樣性沒有明顯影響[8];王尚等通過直接觀察法和陷阱法相結(jié)合研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’對田間節(jié)肢動物多樣性影響不顯著[9];與此類似,郭井菲等結(jié)合直接觀察法、地面陷阱法、吸蟲器調(diào)查法和空中水盆誘捕法4種方法,研究轉(zhuǎn)cry1Ie基因抗蟲玉米對田間節(jié)肢動物群落多樣性的影響,亦未發(fā)現(xiàn)顯著影響[10]。

土壤動物作為土壤生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動的重要參與者,其種類豐富,數(shù)量眾多,并且對環(huán)境變化敏感,其物種組成和生存密度會隨著環(huán)境的變化而改變,因此土壤動物成為評價轉(zhuǎn)基因植物生態(tài)安全性的重要生物指標[11-12]。

本研究選址吉林省公主嶺市,選材我國自主研發(fā),具有知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’,綜合利用手撿法、干漏斗法和巴氏罐誘捕法3種調(diào)查方法,分析土壤動物群落結(jié)構(gòu)中最具代表性參數(shù)之間的差異顯著性,研究轉(zhuǎn)基因玉米‘CC-2’對土壤動物群落的影響,旨在為品種的未來推廣積累安全數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)的轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’, 及其非轉(zhuǎn)基因?qū)φ掌贩N‘鄭58’。

1.2 試驗地點

本試驗在國家轉(zhuǎn)基因玉米大豆中試與產(chǎn)業(yè)化基地(公主嶺)環(huán)境安全研究試驗圃場進行。公主嶺市(124°02′～125°18′E,43°11′～44°09′ N)位于東遼河中游右岸,總面積4 027 km2,屬于大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫5.6℃,年平均降水量594.8 mm,無霜期144 d,地質(zhì)肥沃,是地處松遼平原的黃金玉米帶[13-14]。

1.3 試驗設(shè)計與管理

本試驗設(shè)置3個處理。處理1:不噴施除草劑轉(zhuǎn)基因玉米(C);處理2:噴施目標除草劑轉(zhuǎn)基因玉米(目標除草劑為41%草甘膦異丙胺鹽水劑,按照登記標簽的推薦劑量1 230 g/hm2進行施用)(C-H);處理3:對照不噴施除草劑非轉(zhuǎn)基因玉米(CK);每個處理設(shè)置3個小區(qū),采用隨機區(qū)組排列,每個小區(qū)面積10 m×15 m(長×寬),2014年4月23日按照當(dāng)?shù)赜衩滋锓N植方式進行播種,采用常規(guī)耕作方式進行管理,不施用殺蟲劑。

1.4 調(diào)查方法

手撿法:2014年5月至9月進行,每月進行一次。每個小區(qū)隨機選取3點,每個點用鐵鏟挖取長、寬、高各為0.5 m的樣方,分離出土樣中肉眼可直接觀察到的土壤動物,置于10 mL離心管中乙醇保存,帶回實驗室進一步鑒定[15]。

4)在機車C4、C5修程時對主斷路器的各插座及聯(lián)鎖觸頭系統(tǒng)各部件表面清潔，不許有裂損、變形；更新主斷路器7-8，9-10，11-12輔助聯(lián)鎖。

干漏斗法:2014年5月至9月進行,每月進行一次。每個小區(qū)隨機選取5點,每點用直徑為8 cm,高為15 cm的取土器取土一鉆(10 cm深,共約200 mL土)放入自封袋帶回實驗室。采用改良的干漏斗(Macfadyen)分離法進行土壤動物分類[16],分離出的標本用裝入95%乙醇溶液的收集瓶,4℃冰箱內(nèi)保存,待進一步鑒定[17]。

巴氏罐誘捕法:2014年8月、10月各進行一次。由于8月份揚粉期過后,抗除草劑蛋白會在地表達到一定量的積累,同時10月份進入成熟期,玉米殘體掉落地面,也會造成抗除草劑蛋白的積累,因此該方法選擇在這2個時期進行。每小區(qū)隨機選取5點,每點埋設(shè)3個口徑為8 cm,深度為13 cm的杯子,杯內(nèi)裝有少量巴氏誘捕液(乙醇∶糖∶醋∶水=1∶2∶2∶20),杯口與地面平齊,采集地面活動的節(jié)肢動物[15]。

鑒定土壤動物過程中主要參照《中國土壤動物檢索圖鑒》[18]、《幼蟲分類學(xué)》[19]、《中國昆蟲生態(tài)大圖鑒》[20]等相關(guān)著作,并記錄土壤動物的種類和數(shù)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)收集到的每個類群個體數(shù)占全部土壤動物數(shù)量的百分比進行數(shù)量等級的劃分:優(yōu)勢類群為10%以上;常見類群為1%～10%;稀有類群為小于1%[21]。

本研究采用以下群落結(jié)構(gòu)參數(shù)進行分析:物種豐富度用S表示;個體數(shù)用I表示; 多樣性指數(shù):H′=-∑(ni/N)ln(ni/N);均勻度指數(shù):J=H′/lnS;優(yōu)勢度指數(shù):D=∑(ni/N)2[22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 手撿法

2014年5-9月,5次手撿法采集到樣本135份。不噴施除草劑轉(zhuǎn)基因玉米田(C)中,鑒定出節(jié)肢動物4綱11目以及線蚓科和單向蚓目共計309頭,優(yōu)勢類群為鞘翅目幼蟲、單向蚓目、鞘翅目成蟲;常見類群為線蚓科、蜘蛛目、地蜈蚣目、鱗翅目幼蟲、半翅目、膜翅目、石蜈蚣目;稀有類群為直翅目、革翅目、等足目。噴施目標除草劑轉(zhuǎn)基因玉米田(C-H)中,鑒定出節(jié)肢動物4綱10目以及線蚓科和單向蚓目共計269頭,優(yōu)勢類群為鞘翅目幼蟲、單向蚓目、線蚓科;常見類群為鞘翅目成蟲、蜘蛛目、地蜈蚣目、鱗翅目幼蟲、膜翅目、石蜈蚣目、直翅目、等足目;稀有類群為半翅目。對應(yīng)的非轉(zhuǎn)基因?qū)φ沼衩滋?CK)中,鑒定出節(jié)肢動物4綱11目以及線蚓科和單向蚓目共計288頭,優(yōu)勢類群為鞘翅目幼蟲、單向蚓目、線蚓科、蜘蛛目;常見類群為鞘翅目成蟲、地蜈蚣目、鱗翅目幼蟲、膜翅目、石蜈蚣目、直翅目、等足目;稀有類群分別為半翅目、革翅目。統(tǒng)計分析結(jié)果顯示,在土壤動物的發(fā)生種類和數(shù)量方面3種處理玉米田間無顯著差異(P>0.05)(表1)。

表1 手撿法下轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米與非轉(zhuǎn)基因?qū)φ沼衩滋锿寥绖游飩€體數(shù)(I)及分布頻率(F)1)

Table 1 Individual number (I) and frequency (F) of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using hand-sorting method

類群GroupsCIFC-HIFCKIF鞘翅目幼蟲Coleopteralarvae(33.33±4.37)a32.36(28.67±5.24)a31.97(27.00±3.06)a28.13單向蚓目Haplotaxida(21.67±2.03)a21.04(18.67±0.88)a20.82(19.67±0.88)a20.48鞘翅目成蟲Coleopteraadult(10.33±3.18)a10.03(7.33±2.33)a8.18(9.00±3.00)a9.38線蚓科Enchytraeidae(9.67±2.73)a9.38(10.67±1.86)a11.9(11.67±1.45)a12.15蜘蛛目Araneae(9.00±2.00)a8.74(6.67±2.33)a7.43(10.33±2.60)a10.76地蜈蚣目Geophilomorpha(6.67±0.88)a6.47(6.67±0.33)a7.43(8.33±0.33)a8.68鱗翅目幼蟲Lepidopteralarvae(3.00±1.00)a2.91(4.00±2.08)a4.46(1.33±0.33)a1.39半翅目Hemiptera(3.00±1.53)a2.91(0.67±0.33)a0.74(0.33±0.33)a0.35膜翅目Hymenoptera(2.33±0.33)a2.27(3.00±0.58)a3.34(2.33±0.33)a2.43石蜈蚣目Lithobiomorpha(2.00±1.15)a1.94(1.00±0.58)a1.12(2.67±0.88)a2.78直翅目Orthoptera(0.67±0.33)a0.65(1.33±0.67)a1.49(1.33±0.88)a1.39革翅目Dermaptera(0.67±0.33)a0.65(0.00±0.00)a0(0.67±0.33)a0.69等足目Isopoda(0.67±0.33)a0.65(1.00±0.58)a1.12(1.33±0.33)a1.39總計Total(103.01±4.93)a 100(89.68±12.16)a100(95.99±6.11)a100

1) 表中I表示平均個體數(shù)±標準誤,其中n=3。F表示3種不同處理玉米田內(nèi)各類群個體數(shù)占全部土壤動物數(shù)量的百分比,a表示經(jīng)最小差異顯著法分析3種處理各類群個體數(shù)間差異不顯著(P>0.05)。C:不噴施除草劑轉(zhuǎn)基因玉米;C-H:噴施目標除草劑轉(zhuǎn)基因玉米;CK:對照不噴施除草劑非轉(zhuǎn)基因玉米。Iin the table is mean ±SE (n=3).Findicates the percentage of the number of individuals of each group accounting for the total number of soil fauna in three treatments. a indicates that it is not significantly different in individual number of each group in three treatments by LSD (P>0.05). C: transgenic maize without herbicide; C-H: transgenic maize with herbicide; CK: non-transgenic maize without herbicide.

表2 手撿法下轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米與非轉(zhuǎn)基因?qū)φ沼衩滋锿寥绖游锶郝涞奶卣鲄?shù)1)

Table 2 Parameters of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using hand-sorting method

指數(shù)Index5月16日6月19日7月23日8月13日9月11日物種豐富度SSpeciesrichnessC(2.89±0.31)a(5.22±0.55)a(3.11±0.48)a(3.44±0.53)a(5.00±0.53)aC-H(2.44±0.24)a(4.67±0.55)a(2.67±0.47)a(3.11±0.51)a(4.11±0.48)aCK(3.11±0.39)a(4.78±0.52)a(2.11±0.35)a(4.67±0.41)a(4.56±0.41)a個體數(shù)IIndividualnumberC(5.33±0.50)a(8.22±1.01)a(5.00±1.08)a(5.78±0.80)a(9.78±1.16)aC-H(4.44±0.41)a(7.89±1.34)a(3.89±0.68)a(5.67±1.07)a(8.00±1.20)aCK(5.56±0.63)a(7.44±0.84)a(2.56±0.47)a(7.00±0.67)a(9.78±1.46)a多樣性指數(shù)H'Shannon-WienerindexC(1.39±0.13)a(2.17±0.15)a(1.62±0.21)a(1.66±0.17)a(2.02±0.20)aC-H(1.12±0.13)a(2.02±0.18)a(1.47±0.19)a(1.56±0.16)a(1.76±0.17)aCK(1.37±0.19)a(2.08±0.16)a(1.23±0.15)a(2.01±0.15)a(1.98±0.11)a均勻度指數(shù)JPielouevennessindexC(0.95±0.01)a(0.93±0.02)a(1.62±0.21)a(1.66±0.17)a(2.02±0.20)aC-H(0.90±0.03)a(0.95±0.01)a(1.47±0.19)a(1.56±0.16)a(1.76±0.17)aCK(0.87±0.03)a(0.96±0.01)a(1.23±0.15)a(2.01±0.15)a(1.98±0.11)a優(yōu)勢度指數(shù)DSimpsonindexC(0.74±0.03)a(0.86±0.03)a(0.79±0.06)a(0.77±0.04)a(0.78±0.06)aC-H(0.65±0.05)a(0.89±0.03)a(0.87±0.08)a(0.76±0.03)a(0.77±0.05)aCK(0.68±0.07)a(0.88±0.03)a(0.79±0.08)a(0.84±0.04)a(0.84±0.04)a

1) 表中數(shù)據(jù)是均值±SE(n=3)。a表示經(jīng)最小差異顯著法分析3種處理間差異不顯著(P>0.05)。 Data in the table are mean± SE (n=3). a indicates that it is not significantly different in three treatments by LSD test.

對3種不同處理玉米田中的土壤動物群落結(jié)構(gòu)動態(tài)變化進行分析,結(jié)果表明,各處理玉米田中土壤動物群落結(jié)構(gòu)特征參數(shù)總體變化趨勢相似。其中,物種豐富度、個體數(shù)和多樣性指數(shù)在7月份下降,隨后不斷上升;優(yōu)勢度指數(shù)隨著時間變化趨于平穩(wěn);均勻度指數(shù)則不斷上升。利用重復(fù)方差對3種不同處理玉米田中的土壤動物群落物種豐富度(P=0.271)、個體數(shù)(P=0.85)、多樣性指數(shù)(P=0.216)、均勻度指數(shù)(P=0.44)和優(yōu)勢度指數(shù)(P=0.11)進行分析,未發(fā)現(xiàn)顯著差異(P>0.05,t-test)(表2)。

2.2 干漏斗法

對3種不同處理玉米田中的土壤動物群落結(jié)構(gòu)動態(tài)變化進行分析,結(jié)果表明,各處理玉米田土壤動物群落結(jié)構(gòu)特征參數(shù)總體變化趨勢一致。其中,物種豐富度在6月達到最高值后呈下降趨勢;個體數(shù)在5月和7月數(shù)值相對較低;多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)都是呈逐月平緩遞減的趨勢。利用重復(fù)方差對3種不同處理玉米田中的土壤動物群落物種豐富度(P=0.598)、個體數(shù)(P=0.451)、多樣性指數(shù)(P=0.819)、均勻度指數(shù)(P=0.507)和優(yōu)勢度指數(shù)(P=0.344)進行分析,未發(fā)現(xiàn)顯著性差異(P>0.05,t-test)(表4)。

表3 干漏斗法下轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米與非轉(zhuǎn)基因?qū)φ沼衩滋锿寥绖游飩€體數(shù)(I)及分布頻率(F)1)

Table 3 Individual number (I) and frequency (F) of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using Macfadyen method

類群GroupsCIFC-HIFCKIF蜱螨目Acarina(1059.67±39.50)a62.41(1006.67±73.29)a62.5(1007.33±60.36)a65.96彈尾目Collembola(583.67±40.45)a34.36(550.00±21.93)a34.17(469.00±42.00)a30.71蟻科Formicidae(15.00±4.16)a0.88(10.67±0.67)a0.66(13.67±3.76)a0.9嚙蟲目Psocoptera(11.33±1.86)a0.68(11.67±4.41)a0.72(8.67±2.03)a0.57線蚓科Enchytraeidae(8.67±3.18)a0.51(10.00±2.08)a0.62(9.33±4.67)a0.61雙尾目Diplura(7.00±0.00)a0.41(5.67±0.88)a0.35(5.00±0.58)a0.33鞘翅目成蟲Coleopteraadult(5.67±1.67)a0.33(6.00±0.58)a0.37(5.00±2.08)a0.33鞘翅目幼蟲Coleopteralarvae(3.67±0.67)a0.22(6.33±2.19)a0.39(3.33±2.03)a0.22地蜈蚣目Geophilomorpha(1.33±0.88)a0.08(1.67±0.33)a0.10(1.67±0.33)a0.11蠋科Pauropodidae(0.33±0.33)a0.02(0.67±0.33)a0.04(2.33±1.33)a0.15單向蚓目Haplotaxida(1.67±0.67)a0.10(1.33±0.33)a0.08(1.67±0.67)a0.11總計Total(1698.01±55.03)a 100(1610.68±105.14)a100(1527.00±113.50)a100

1) 表中I表示平均個體數(shù)±標準誤,其中n=3。F表示3種不同處理玉米田內(nèi)各類群個體數(shù)占全部土壤動物數(shù)量的百分比,a表示經(jīng)最小差異顯著法分析3種處理各類群個體數(shù)間差異不顯著(P>0.05)。C:不噴施除草劑轉(zhuǎn)基因玉米;C-H:噴施目標除草劑轉(zhuǎn)基因玉米;CK:對照不噴施除草劑非轉(zhuǎn)基因玉米。Iin the table is mean ±SE (n=3).Findicates the percentage of the number of individuals of each group accounting for the total number of soil fauna in three treatments. a indicates that it is no significant difference in individual number of each group in three treatments by LSD (P>0.05). C: transgenic maize without herbicide; C-H: transgenic maize with herbicide; CK: non-transgenic maize without herbicide.

表4 干漏斗法下轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米與非轉(zhuǎn)基因?qū)φ沼衩滋锿寥绖游锶郝涞奶卣鲄?shù)1)

Table 4 Parameters of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using Macfadyen method

指數(shù)Index5月8日6月10日7月17日8月6日9月10日物種豐富度SSpeciesrichnessC(3.13±0.27)a(3.80±0.30)a(3.60±0.29)a(3.93±0.27)a(3.47±0.24)aC-H(2.60±0.13)a(4.33±0.35)a(3.33±0.25)a(3.67±0.32)a(3.47±0.24)aCK(3.00±0.28)a(4.00±0.31)a(3.13±0.27)a(3.07±0.25)a(3.40±0.32)a個體數(shù)IIndividualnumberC(11.40±0.90)a(73.33±10.15)a(25.67±0.78)a(89.73±10.60)a(139.47±7.53)aC-H(11.13±1.06)a(61.80±8.29)a(24.13±0.71)a(87.47±7.86)a(137.60±7.47)aCK(12.20±0.89)a(58.00±6.75)a(24.47±0.95)a(83.07±6.96)a(127.47±8.26)a多樣性指數(shù)H'Shannon-WienerindexC(1.35±0.10)a(1.15±0.06)a(1.30±0.05)a(1.16±0.04)a(0.78±0.04)aC-H(1.18±0.05)a(1.29±0.07)a(1.27±0.05)a(1.11±0.03)a(0.78±0.03)aCK(1.25±0.09)a(1.26±0.07)a(1.22±0.06)a(1.02±0.04)a(0.78±0.05)a均勻度指數(shù)JPielouevennessindexC(0.87±0.02)a(0.64±0.03)a(0.76±0.03)a(0.62±0.03)a(0.47±0.02)aC-H(0.89±0.02)a(0.67±0.05)a(0.78±0.03)a(0.65±0.03)a(0.48±0.04)aCK(0.85±0.03)a(0.67±0.03)a(0.81±0.04)a(0.69±0.04)a(0.48±0.03)a優(yōu)勢度指數(shù)DSimpsonindexC(0.62±0.03)a(0.49±0.02)a(0.57±0.01)a(0.51±0.01)a(0.32±0.02)aC-H(0.60±0.01)a(0.53±0.02)a(0.57±0.01)a(0.50±0.01)a(0.31±0.01)aCK(0.58±0.03)a(0.51±0.02)a(0.56±0.01)a(0.47±0.02)a(0.32±0.02)a

1) 表中數(shù)據(jù)是平均值±SE(n=3)。a表示經(jīng)最小差異顯著法分析3種處理間差異不顯著(P>0.05)。 Data in the table are mean± SE (n=3). a indicates no significant difference in three treatments by LSD test.

2.3 巴氏罐誘捕法

2014年8月和10月2次巴氏罐誘捕法采集到樣本90份。不噴施除草劑轉(zhuǎn)基因玉米田(C)中,鑒定出節(jié)肢動物4綱13目共計871頭,優(yōu)勢類群為蜱螨目、彈尾目;常見類群為蟻科、鞘翅目成蟲、纓翅目、直翅目、鞘翅目幼蟲、蜘蛛目;稀有類群5類,分別是嚙蟲目、蠼螋科、地蜈蚣目、石蜈蚣目、鼠婦蟲科。噴施目標除草劑轉(zhuǎn)基因玉米田(C-H)中,鑒定出節(jié)肢動物4綱13目共計904頭,優(yōu)勢類群為蜱螨目、彈尾目;常見類群為蟻科、鞘翅目成蟲、纓翅目、直翅目、鞘翅目幼蟲、蜘蛛目;稀有類群5類,分別是嚙蟲目、蠼螋科、地蜈蚣目、石蜈蚣目、鼠婦蟲科。對應(yīng)的非轉(zhuǎn)基因?qū)φ沼衩滋?CK)中,鑒定出節(jié)肢動物4綱13目共計1 005頭,優(yōu)勢類群為蜱螨目、彈尾目、常見類群為蟻科、鞘翅目成蟲、纓翅目、直翅目、鞘翅目幼蟲、蜘蛛目;稀有類群5類,分別是嚙蟲目、蠼螋科、地蜈蚣目、石蜈蚣目、鼠婦蟲科。統(tǒng)計分析結(jié)果顯示,在土壤動物的發(fā)生種類和數(shù)量方面3種處理玉米田間沒有顯著性差異P>0.05(表5)。

表5 巴氏罐誘捕法下轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米與非轉(zhuǎn)基因?qū)φ沼衩滋锿寥绖游飩€體數(shù)(I)及分布頻率(F)1)

Table 5 Individual number (I) and frequency (F) of soil fauna in transgenic inEPSPSand non-EPSPSfields by using pitfall trap method

類群GroupsCIFC-HIFCKIF蜱螨目Acarina(130.00±19.09)a44.78(147.00±9.54)a48.78(158.33±5.81)a47.15彈尾目Collembola(104.00±23.00)a35.82(102.00±25.42)a33.86(119.33±17.13)a35.55蟻科Formicidae(23.67±3.76)a8.15(21.33±2.33)a7.08(23.33±0.67)a6.95鞘翅目成蟲Coleopteraadult(6.33±0.88)a2.18(6.67±1.76)a2.21(7.00±1.00)a2.09纓翅目Thysanoptera(6.00±1.73)a2.07(5.67±0.88)a1.88(6.67±1.20)a1.99直翅目Orthoptera(5.67±1.67)a1.95(4.33±0.88)a1.44(5.33±1.86)a1.59鞘翅目幼蟲Coleopteralarvae(5.33±0.67)a1.84(6.00±2.89)a1.99(5.33±0.33)a1.59蜘蛛目Araneae(4.33±0.33)a1.49(4.33±0.88)a1.44(6.00±1.53)a1.79嚙蟲目Psocoptera(1.00±0.58)a0.34(0.67±0.33)a0.22(0.33±0.33)a0.1蠼螋科Labiduridae(1.33±0.88)a0.46(1.33±0.33)a0.44(2.00±1.53)a0.6地蜈蚣目Geophilomorpha(1.67±0.67)a0.57(0.67±0.67)a0.22(0.33±0.33)a0.1石蜈蚣目Lithobiomorpha(0.67±0.33)a0.23(0.67±0.67)a0.22(1.00±0.58)a0.3等足目Isopoda(0.33±0.33)a0.12(0.67±0.67)a0.22(0.67±0.67)a0.2總計Total(290.33±42.17)a100(301.34±20.10)a100(335.65±18.19)a100

1) 表中I表示平均個體數(shù)±標準誤,其中n=3。F表示3種處理田內(nèi)各類群個體數(shù)占全部土壤動物數(shù)量的百分比,a表示經(jīng)最小差異顯著法分析3種處理各類群個體數(shù)間差異不顯著(P>0.05)。C:不噴施除草劑轉(zhuǎn)基因玉米;C-H:噴施目標除草劑轉(zhuǎn)基因玉米;CK:對照不噴施除草劑非轉(zhuǎn)基因玉米。Iin the table is mean ±SE (n=3).Findicates the percentage of the number of individuals of each group accounting for the total number of soil fauna in three treatments. a indicates no significant difference in individual number of each group in three treatments by LSD (P>0.05). C: transgenic maize without herbicide; C-H: transgenic maize with herbicide; CK: non-transgenic maize without herbicide.

對3種不同處理玉米田中的土壤動物群落結(jié)構(gòu)動態(tài)變化進行分析,結(jié)果表明,各處理玉米田土壤動物群落結(jié)構(gòu)特征參數(shù)總體變化趨勢相似。其中,物種豐富度、個體數(shù)和多樣性指數(shù)在調(diào)查期間呈下降趨勢;均勻度指數(shù)則處于上升趨勢;優(yōu)勢度指數(shù)隨著時間變化趨于平穩(wěn)。利用重復(fù)方差對3種不同處理玉米田中的土壤動物群落物種豐富度(P=0.381)、個體數(shù)(P=0.352)、多樣性指數(shù)(P=0.7)、均勻度指數(shù)(P=0.52)和優(yōu)勢度指數(shù)(P=0.808)進行分析,未發(fā)現(xiàn)顯著性差異(P>0.05,t-test)(表6)。

表6 巴氏罐誘捕法下轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米與
非轉(zhuǎn)基因?qū)φ沼衩滋锿寥绖游锶郝涞奶卣鲄?shù)1)

Table 6 Parameters of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using pitfall trap method

指數(shù)Index8月6日10月10日物種豐富度SSpeciesrichnessC(7.60±0.38)a(4.40±0.36)aC-H(6.80±0.40)a(4.13±0.27)aCK(7.33±0.32)a(4.40±0.42)a個體數(shù)IIndividualnumberC(42.93±4.94)a(15.13±1.17)aC-H(48.27±4.64)a(12.00±0.98)aCK(51.80±3.01)a(15.20±1.04)a多樣性指數(shù)H'Shannon-WienerindexC(1.98±0.07)a(1.63±0.10)aC-H(1.80±0.12)a(1.58±0.11)aCK(1.91±0.08)a(1.49±0.13)a均勻度指數(shù)JPielouevennessindexC(0.69±0.02)a(0.79±0.03)aC-H(0.65±0.03)a(0.78±0.03)aCK(0.67±0.02)a(0.72±0.03)a優(yōu)勢度指數(shù)DSimpsonindexC(0.67±0.01)a(0.64±0.03)aC-H(0.62±0.04)a(0.64±0.04)aCK(0.66±0.02)a(0.56±0.04)a

1) 表中數(shù)據(jù)是平均個體數(shù)±SE(n=3)。a表示經(jīng)最小差異顯著法分析3種處理間差異不顯著(P>0.05)。 Data in the table are mean± SE (n=3). a indicates no significant difference in three treatments by LSD test.

3 討論

迄今,轉(zhuǎn)基因作物對生物多樣性影響的研究多為針對地上部分,而地下部的相關(guān)研究較少。祝向鈺等2012年用環(huán)刀取樣法研究了轉(zhuǎn)Bt基因水稻土壤跳蟲的變化情況[23];同年吳剛等采用環(huán)刀法和土鉆法相結(jié)合的方式調(diào)查了轉(zhuǎn)Bt基因水稻對土壤跳蟲、線蟲和螨類三大指示生物種群數(shù)量的影響情況[24];2014年郭維維等和王柏鳳等采用土鉆法分別研究了轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米種植對土壤線蟲群落和跳蟲群落的影響[25,17]。劉新穎等2016采用手撿法和巴氏罐誘捕法就轉(zhuǎn)cry1Ie基因抗蟲玉米‘IE09S034’對田間大型土壤動物多樣性的影響展開了研究[15]。以上研究,皆是抗蟲或轉(zhuǎn)植酸酶性狀對于地下部大型或小型節(jié)肢動物的影響,關(guān)于抗除草劑玉米對于地下部大型和小型節(jié)肢動物的影響未見報道。

本試驗中,選取最具產(chǎn)業(yè)化前景的轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米‘CC-2’,將手撿法、干漏斗法和巴氏罐誘捕法3種方法相結(jié)合,來對玉米田大小型土壤動物的數(shù)量組成及群落結(jié)構(gòu)進行全面調(diào)查。其中,手撿法用來收集真土層和半土層易于觀察的較大體型土壤動物[26]。巴氏罐誘捕法用來搜集玉米田地表面活動能力較強的土壤動物。同時,由于巴氏罐誘捕法埋杯在第2天進行搜集,達到收集時間較長并且經(jīng)歷夜間,這也彌補了手撿法只能收集到白天活動的土壤動物的局限性。干漏斗法可以收集到真土層和表土層中肉眼難以分辨的小型土壤動物[27]。以上3種方法互相補充,可以較全面地收集玉米田間大小型土壤動物,確保田間調(diào)查的結(jié)果更為全面可靠。

本試驗中3種不同處理玉米田之間物種豐富度、個體數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)之間均無顯著差異,即轉(zhuǎn)EPSPS基因抗除草劑玉米的種植對地下部土壤動物的群落和多樣性無不利影響。本試驗為1年調(diào)查結(jié)果,試驗數(shù)據(jù)缺少時間上的對比,因此未來還需要進行多年的跟蹤調(diào)查,最終確定轉(zhuǎn)基因玉米的環(huán)境安全性。

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(責(zé)任編輯：田 喆)

Impacts of transgenic herbicide-resistant maize withEPSPSgene on soil fauna community

Jiang Ying1, Wang Baifeng2, Zhou Lin1, Jia Bo1, Feng Shudan1, Song Xinyuan2

(1.CollegeofLifeSciencesandTechnology,HarbinNormalUniversity,Harbin150025,China;2.JilinAcademyofAgriculturalSciences,Changchun130033,China)

Hand-sorting, Macfadyen and pitfall trap methods were used to investigate the effects of transgenic herbicide-resistantEPSPSgene maize variety ‘CC-2’ on community composition, species richness, individual number, Shannon-Wiener diversity index, Pielou index and Simpson index of soil fauna in maize fields. The results showed that the transgenic herbicide-resistant maize ‘CC-2’ with or without herbicide had no significant effects on community composition and community structure when compared with non-transgenic maize ‘Zheng58’. It indicated that no adverse effect of transgenic herbicide-resistant maize withEPSPSgene on soil fauna community.

transgenic herbicide-resistant maize; soil fauna; community structure

2016-03-28

2016-08-09

國家自然科學(xué)基金(31301329，31500345);吉林省科技發(fā)展計劃項目(20130522075JH);吉林省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程項目;轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(2016ZX08011-003);黑龍江省自然科學(xué)基金(C201307)

Q 819

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.01.006

* 通信作者 E-mail:sdf6616@163.com;songxinyuan1980@163.com