转Bt基因棉对AM真菌发育、侵染性及种群结构的影响

【作者】 陈秀华； 张锐； 赵斌；

【机构】 华中农业大学资源与环境学院； 华中农业大学生命科学技术学院农业微生物学国家重点实验室；

【摘要】 近年来,转Bt基因作物在全球得到了大面积推广种植,我国主要种植Bt棉,2015年Bt棉种植面积达370万公顷,占我国棉花总种植面积的96%。Bt棉在生长期间以根系分泌物、秸杆残留及花粉飘落等方式向土壤释放Bt蛋白,释放到土壤中的Bt蛋白可保留较长时间的杀虫活性,其对土壤微生物的影响备受关注。丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌是土壤中广泛存在的、能与大多数陆生植物形成互惠共生的一类功能性微生物,在促进植物矿质养分吸收,提高抗逆性及维持土壤生态功能方面发挥重要作用。探究Bt棉对AM真菌发育、侵染性及种群结构的影响对评价转Bt基因作物对非靶标生物及土壤生态功能的影响至关重要。本研究应用激光扫描共聚焦显微镜、荧光定量PCR及高通量测序等技术研究了Bt棉对AM真菌共生前发育、侵染性及根内AM真菌种群结构的影响。结果表明,与常规棉相比,Bt棉显著抑制了AM真菌孢子萌发与侵染前菌丝分化;Bt棉根表面形成的侵染点减少,侵染强度下降,丛枝丰度及丛枝面积降低;Bt棉根段AM真菌共生相关基因GintMST2及磷转运蛋白基因GintPT表达量下调;Bt棉叶片腐熟物显著抑制AM真菌在紫云英根部定殖,根段侵染率、侵染强度、丛枝丰度下降,菌丝内琥珀酸脱氢酶和碱性磷酸酶活性降低、多聚磷酸盐相对含量减少,宿主植物磷吸收量下降;大田种植的棉花根段内AM真菌主要包括Glomus、Claroideoglomus、 Diversispora三个属, Bt棉增加了根内Glomus的相对丰度,但对根内AM真菌系统发育指数无显著性影响。本研究认为Bt棉种植降低了AM真菌的侵染性和共生效应,对根内AM真菌种群结构有一定影响,这可能对AM真菌的生态功能及土壤生态系统产生影响,其机制需要进一步探讨。研究结果为转Bt基因作物的风险评价提供一定的理论参考。更多还原