转植酸酶玉米生育期及秸秆还田期根际微生物数量和细菌菌群多样性

摘 要：在大田栽培条件下，以转植酸酶玉米10TPY005、非转植酸酶亲本玉米为试材，于2011年在玉米的不同生育期以及秸秆还田期对玉米根际土壤细菌、放线菌和真菌数量的变化情况进行了测定。结果表明：在同一时期同一种微生物数量在转植酸酶玉米、非转基因玉米及空白对照中基本相同；不同细菌菌群在不同时期内数量变化情况不同：氨化细菌的数量在生育期内明显高于秸秆还田期，好气性纤维素分解菌及好气性固氮菌的数量在生育期内明显低于秸秆还田期；整个生育期和秸秆还田期转植酸酶玉米3种群落特征参数（优势集中性、群落多样性、均匀度指数）均高于非转植酸酶玉米，同时生育期内3种生物群落特征参数也明显高于秸秆还田期。

关键词：转植酸酶玉米；根际微生物；秸秆还田；多样性

中图分类号：S154.38文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）03-0071-05

植酸酶（phytase）是一种新型的、可作为动物饲料添加剂的重要酶制剂，是催化植酸及其盐类水解为肌醇与磷酸（盐）的一类酶的总称，具有特殊的空间结构，能够分离植酸分子中的磷，将植酸（盐）降解为肌醇和无机磷，同时释放出与植酸（盐）结合的其它营养物质。研究表明植酸酶可以降解玉米、大豆中含有的植酸磷，释放可被动物利用的无机磷，提高饲料中磷的利用率，减少饲料中磷酸氢钙的添加量，降低饲料成本；植酸酶还能提高动物的生产性能，减轻因动物高磷粪便所导致的环境水域的磷污染[1]。

近年来随着转基因玉米的迅速发展，转植酸酶玉米已步入商品化生产领域，其安全性问题日益受到重视[2]。目前，国内外学者对转植酸酶基因玉米的安全性检测主要集中在食品安全性方面，虽然转植酸酶玉米表达的植酸酶本身对动物及人体不会产生危害，但是转基因植物中抗性标记及外源基因的引入会产生基因水平的转移和突变[3]。转植酸酶玉米种植过程中，植酸酶可通过根系分泌物、秸秆还田、残茬分解以及花粉飘落等进入土壤生态系统并积累和富集，可能会影响土壤微生物群体的组成和结构，还可能改变土壤的微生物多样性[5，6]。因此，研究转植酸酶玉米对土壤微生物群落及多样性的影响对转植酸酶玉米的生态风险评价有着极为重要的意义。

目前，国内外大部分转植酸酶玉米的研究多局限于温室内或人工培养条件下，在自然条件下研究较少。而土壤是复杂的基质，不同地域的土壤生态环境有可能对试验结果产生不同的影响，因此温室内或人工培养条件难以真实地反映转植酸酶玉米与根际微生物之间的关系。本试验主要在大田自然条件下进行，研究转植酸酶玉米对土壤根际可培养微生物和细菌生理群多样性影响，有助于直观地表现土壤微生态系统中的群落结构和稳定性，以及从群落角度科学评价转植酸酶基因玉米种植的土壤生态风险，以及为转植酸酶玉米土壤生态安全风险评价提供参考。

1 材料与方法1.1 试验材料

玉米品种为转植酸酶玉米奥瑞金（品种为10TPY005），非转植酸酶亲本玉米（蠡玉35）及郑单958作为对照。1.2 试验设计

田间试验位于东平试验田内，土壤为褐土，有机质含量22.09 g/kg ，碱解氮含量32.44 mg/kg，速效磷含量9.82 mg/kg，速效钾含量90.56 mg/kg，pH为8.3。试验设转植酸酶玉米（奥瑞金）、非转植酸酶玉米（蠡玉35）和空白对照（郑单958）3个处理，随机区组设计，除空白对照外重复3次，小区面积15 m×15 m，株距20 cm，行距60 cm。玉米生育过程中不施肥不喷洒农药，其他按常规管理。

玉米于2011年7月10日播种， 10月22日收获。期间在玉米苗期（7月21日）、拔节期（8月17日）、喇叭口期（8月25日）、抽雄期（8月31日）、抽丝期（9月7日）、乳熟期（10月17日）采用五点取样法，分别取样，每小区取接近玉米根际土样5个，取样深度15 cm左右，轻轻去除2 cm表层土，将剩下的土放入灭菌封口袋中做好标记，带回实验室，-4℃冰箱保存备用。

玉米生育期结束后于2011年11月18日对其秸秆进行粉碎并还田，还田地点为山东省农业科学院植保所温室试验田，将粉碎的转植酸酶玉米、亲本玉米及空白对照玉米的秸秆与土壤混合均匀分别装于10个花盆，再将花盆埋入土中。分别于还田一期（11月23日）、还田二期（11月30日）、还田三期（12月7日）、还田四期（12月14日）、还田五期（12月22日）进行取样，取样时每处理随机取5个样品，取土样深度15 cm左右，去除2 cm表层土，将剩下的土放入灭菌封口袋中做好标记后带回实验室，-4℃冰箱保存备用。1.3 测定方法

1.3.1 根际土壤微生物的分离培养与记数 根际真菌、细菌和放线菌数量测定采用稀释平板法，混菌接种培养，培养基分别为马丁氏培养基、牛肉膏蛋白胨培养基和改良高氏1号培养基。3种土壤功能细菌群（好气纤维分解菌、好气固氮菌、氨化细菌）用最大或然数（most probable number， MPN）法测定。培养基参照《土壤微生物分析方法手册》配制[7]。