Bt水稻种植及秸秆还田对土壤酶、呼吸活性及土壤微生物功能和结构多样性的影响

【摘要】：随着转基因作物的发展,其种植及残留物对土壤环境质量的影响越来越受关注与重视。本文以两株转Bt水稻(华池B6和TT51)为供试材料,并以其亲本嘉早935、明恢63和远缘亲本中九B、9311为对照,研究了其连续两年种植及秸秆还田期间对土壤酶活性(中性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶)、厌氧呼吸作用、土壤微生物功能和结构多样性的影响。主要研究结果如下 1.通过高锰酸钾滴定法测定土壤过氧化氢酶活性,比色法测定土壤中性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性,结果显示在两年种植和秸秆还田期间转Bt水稻、亲本和远缘亲本处理对土壤过氧化氢酶活性无显著差异,但Bt水稻对土壤中性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性有短暂的显著影响,亲本和远缘亲本之间也存在短暂的显著差异。 2.采用底物诱导法测定土壤厌氧呼吸CO2的释放量,结果表明Bt水稻种植及秸秆还田均对土壤厌氧呼吸作用无显著持续的负面影响。培养24h后土壤无氧呼吸产生的CO2无显著差异,而厌氧培养7h土壤产生的CO2存在短暂显著差异,这些差异也存在于亲本与远缘亲本间。 3.应用Biolog ECO微平板来测定土壤微生物碳源利用多样性。结果显示土壤微生物群落AWCD值、Shannon指数、McIntosh指数在Bt水稻、亲本和远缘亲本处理间均不存在显著差异,而Simpson指数和碳源利用方式上存在短暂的显著差异。 4.应用16S rDNA PCR-TGGE法分析土壤微生物群落结构多样性。结果显示Bt水稻、亲本和远缘亲本处理之间土壤微生物种群结构相似,未发现不同的TGGE条带,但某些条带亮度上存在差异,说明某些细菌的生物量存在一定差异,通过对这些特异性条带克隆测序分析后发现大部分属于proteobacteria类细菌,少量属于Actinobacteria、Clostridia、Anaerolineae类细菌。 【关键词】：Bt水稻 土壤酶活性 土壤厌氧呼吸 土壤微生物功能多样性 土壤微生物结构多样性
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S511;S154
【目录】：

• 目录5-10
• 摘要10-11
• 第一章 文献综述11-21
• 1.1 生物防治的发展与转基因的作物诞生11-12
• 1.1.1 化学防治出现的弊端11
• 1.1.2 生物防治的发展11
• 1.1.3 转基因的作物的诞生11-12
• 1.2 转基因作物发展概况12-13
• 1.2.1 何谓转基因作物12
• 1.2.2 全球转基因作物发展概况12-13
• 1.3 转基因作物的安全评价研究13-14
• 1.3.1 转基因作物的食品安全性13-14
• 1.3.2 转基因作物的环境安全性14
• 1.4 Bt作物对土壤生态系统影响的安全性评价14-19
• 1.4.1 Bt蛋白杀虫机理15
• 1.4.2 Cry毒性蛋白在土壤中的残留降解15-16
• 1.4.3 Bt作物对土壤生态系统的影响16-19
• 1.4.3.1 Bt作物对土壤小型动物的影响16-17
• 1.4.3.2 Bt作物对土壤微生物的影响17-18
• 1.4.3.3 Bt作物对土壤生物学功能的影响18-19
• 1.5 研究的目的和意义19-21
• 第二章 Bt水稻种植与秸秆还田对土壤酶活性的影响21-39
• 2.1 引言21-22
• 2.2 材料与方法22-27
• 2.2.1 试验材料22
• 2.2.2 仪器和设备22
• 2.2.3 药品试剂22-23
• 2.2.4 田间试验设计和取样23-24
• 2.2.5 土壤酶活性测定24-27
• 2.2.5.1 过氧化氢酶的测定方法24
• 2.2.5.2 中性磷酸酶活性测定方法24-25
• 2.2.5.3 脲酶活性测定方法25-26
• 2.2.5.4 蔗糖酶活性的测定方法26-27
• 2.2.6 统计分析27
• 2.3 结果与讨论27-38
• 2.3.1 Bt水稻第一年种植对根际土壤酶活性的影响28-31
• 2.3.1.1 华池B6、嘉早935、中九B第一年种植对根际土壤酶活性影响28-29
• 2.3.1.2 TT51、明恢63、9311第一年种植对根际土壤酶活性影响29-31
• 2.3.2 Bt水稻种植第二年对根际土壤酶活性的影响31-34
• 2.3.2.1 华池B6、嘉早935、中九B第二年种植对根际土壤酶活性影响31-33
• 2.3.2.2 TT51、明恢63和9311第二年种植对根际土壤酶活性影响33-34
• 2.3.3 Bt水稻秸秆还田对土壤酶活性的影响34-38
• 2.3.3.1 华池B6、嘉早935、中九B三个品种秸秆对土壤酶活性影响35-36
• 2.3.3.2 TT51、明恢63和9311三个品种秸秆还田对土壤酶活性影响36-38
• 2.4 小结38-39
• 第三章 Bt水稻种植及秸秆还田对土壤呼吸作用的影响39-48
• 3.1 引言39
• 3.2 材料与方法39-41
• 3.2.1 试验材料39
• 3.2.2 仪器和设备39-40
• 3.2.3 田间试验与取样40
• 3.2.4 土壤呼吸活性的测定40-41
• 3.2.5 土壤呼吸CO_2的计算公式41
• 3.3 结果与讨论41-46
• 3.3.1 Bt水稻种植第一年对土壤呼吸作用的影响41-43
• 3.3.1.1 华池B6、嘉早935、中九B种植对土壤呼吸作用的影响41-42
• 3.3.1.2 TT51、明恢63、9311种植对根际土壤呼吸作用的影响42-43
• 3.3.2 Bt水稻种植第二年对土壤呼吸作用的影响43-45
• 3.3.3 Bt水稻秸秆还田对土壤呼吸作用的影响45-46
• 3.4 小结46-48
• 第四章 Bt水稻种植及秸秆还田对土壤微生物功能多样性的影响48-68
• 4.1 引言48-49
• 4.2 材料与方法49-50
• 4.2.1 试验材料49
• 4.2.2 仪器和设备49
• 4.2.3 田间试验与取样49
• 4.2.4 土壤微生物碳源利用多样性49
• 4.2.5 统计分析49-50
• 4.3 结果与讨论50-67
• 4.3.1 Bt水稻第一年种植对土壤微生物群落功能多样性的影响50-56
• 4.3.1.1 Bt水稻第一年种植对土壤微生物群落AWCD值的影响50-52
• 4.3.1.2 Bt水稻第一年种植土壤微生物群落多样性指数的分析52-54
• 4.3.1.3 Bt水稻第一年种植土壤微生物群落碳源利用方式主成分分析54-56
• 4.3.2 Bt水稻第二年种植对土壤微生物群落功能多样性的影响56-61
• 4.3.2.1 Bt水稻第二年种植土壤微生物群落AWCD值的影响56-57
• 4.3.2.2 Bt水稻第二年种植土壤微生物群落功能多样性指数的分析57-58
• 4.3.2.3 Bt水稻第二年种植土壤微生物群落碳源利用方式主成分分析58-61
• 4.3.3 Bt水稻秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响61-67
• 4.3.3.1 Bt水稻秸秆还田对土壤微生物群落AWCD值的影响61-63
• 4.3.3.2 Bt水稻秸秆还田土壤微生物群落功能多样性指数的分析63-64
• 4.3.3.3 Bt水稻秸秆还田土壤微生物群落碳源利用方式主成分分析64-67
• 4.4 小结67-68
• 第五章 Bt水稻种植及秸秆还田对土壤微生物结构多样性的影响68-99
• 5.1 引言68-69
• 5.2 材料与方法69-74
• 5.2.1 试验材料69
• 5.2.2 仪器和设备69
• 5.2.3 供试试剂69-70
• 5.2.4 田间试验与取样70
• 5.2.5 土壤总DNA的提取70-71
• 5.2.6 PCR扩增71-72
• 5.2.7 温度梯度凝胶电泳(TGGE)72-73
• 5.2.7.1 温度梯度凝胶电泳(TGGE)所需溶液配制72
• 5.2.7.2 变性胶的制备72-73
• 5.2.7.3 电泳条件73
• 5.2.7.4 银染73
• 5.2.7.5 TGGE指纹图谱分析73
• 5.2.8 细菌16S rDNA片段的克隆和测序73-74
• 5.2.8.1 TGGE胶片特异性条带切割及PCR扩增73
• 5.2.8.2 感受态细胞制备73-74
• 5.2.8.3 特异性条带PCR产物的克隆74
• 5.2.8.4 PCR产物测序及序列分析74
• 5.3 结果与讨论74-98
• 5.3.1 土壤微生物总DNA的提取74-75
• 5.3.2 16S rDNA扩增75
• 5.3.3 TGGE的重现性75-76
• 5.3.4 Bt水稻第一年种植对土壤微生物群落结构的影响76-85
• 5.3.4.1 不同水稻品种根际土壤微生物群落TGGE分析76-81
• 5.3.4.2 特异性条带切胶回收与克隆81-85
• 5.3.5 Bt水稻第二年种植对土壤微生物群落结构的影响85-89
• 5.3.6 Bt水稻秸秆还田对土壤结构多样性的影响89-98
• 5.3.6.1 不同水稻品种秸秆还田土壤TGGE分析89-94
• 5.3.6.2 特异性条带切胶回收与克隆94-98
• 5.4 小结98-99
• 第六章 结论99-100
• ABSTRACT100-102
• 参考文献102-110
• 致谢110

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