轉(zhuǎn)基因植物對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響

1、基金項(xiàng)目江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目 (BK2006501 ; 環(huán)?？蒲袑ｍ?xiàng) ; 公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目 。作者簡介 李孝剛 (1983- , 男 , 山東菏澤人 , 碩 士研 究生 , 研 究方 向 :轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的生物安全及土壤微生物 。 *通訊作者 。收稿日期 2007! 10! 17眾多轉(zhuǎn)基因作物的商品化和在生產(chǎn)上的大面積推廣使 用 , 引起了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的巨大變革并使經(jīng)濟(jì)效益得以大 幅度提高 , 為人類解決人口膨脹 、 資源匱乏等世界問題提供 了 新的 思 路 和 解 決 途 徑 。 但 與 此 同 時 , 農(nóng) 業(yè) 生 態(tài) 安 全 問 題 (基因漂移導(dǎo)致的遺傳污染 ,

2、 轉(zhuǎn)基因逃逸 , 轉(zhuǎn)基因的非靶標(biāo) 效應(yīng) , 抗病蟲性衰退及生物多樣性下降 , 碳 、 氮 、 磷等元素循 環(huán)發(fā)生變化等 越來越引起人們的重視 。 外源基因的插入可 能會打破植物內(nèi)部固有的連鎖群和蛋白質(zhì)組群 , 進(jìn)而改變 植物的生理生化特性 。 若長期重復(fù)種植轉(zhuǎn)基因作物 , 就有可 能影響植物 、 土壤及土壤生物三者之間的平衡 , 并最終威脅 到整個土壤生態(tài)系統(tǒng) 。 筆者對轉(zhuǎn)基因作物表達(dá)產(chǎn)物在土壤 中的殘留特性及其對土壤微生物 、 土壤其他生物及土壤理化 性質(zhì)的影響進(jìn)行了綜述 , 為系統(tǒng)評價轉(zhuǎn)基因植物可能引起 的生態(tài)風(fēng)險提供可用信息 , 也為今后進(jìn)一步研究提供參考 。1轉(zhuǎn)基因植物中外源基因表達(dá)產(chǎn)

3、物在土壤中的殘留特性 1.1進(jìn)入 土 壤 的 途 徑轉(zhuǎn) 基 因 植物 釋 放 的 外 源 基 因 表 達(dá)蛋白進(jìn)入土壤的途徑有 2條 。 一是通過轉(zhuǎn)基因作物在收割 前后遺留在田間的植株殘體及花粉向土壤中釋放 , 這是外 源蛋白進(jìn)入土壤的主要途徑 。 研究發(fā)現(xiàn) , 收獲前 轉(zhuǎn) Bt 基 因 棉花殘體的 1g 新鮮組織中含有 34.0g Cry A 蛋白 , 把 Bt 棉花基質(zhì)均勻地埋入土壤后 , 檢測到土壤中 Cry A 蛋白的 最高濃度為 1.6g /g (干土 1。 MON863玉米在其生長期花 粉中的 Cry3Bb1表達(dá)水平較高 , 1g 鮮重花粉平均含有 77.189.2g Cry3Bb1

4、蛋白 2, 因此其攜帶的外源蛋白就有可能進(jìn)入土壤 。 二是通過轉(zhuǎn)基因植物根系分泌物進(jìn)入土壤 。 例如 , 無菌土培和水培轉(zhuǎn) Bt 基因玉米 、 馬鈴薯和水稻能通過根系 分泌物的形式分泌 Bt 蛋白 , 并且根據(jù)存活煙草天蛾幼蟲的 重量 、 致死率及免疫測定試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) , 其分泌 Bt 蛋 白 的 量 也不一樣 3。但是在無菌土培和水培的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花 、 油菜 和煙草根系分泌物中沒有檢測到殺蟲蛋白 3。 目前尚不清楚 造成這種現(xiàn)象的原因 , 需要進(jìn)一步研究 。1.2在土壤中的吸附和降解 土壤顆粒如粘土礦物 、 腐殖酸 、 有機(jī)礦物聚合體等可吸附外源蛋白 。 Muchaonyerwa 等研 究發(fā)現(xiàn)

5、 , 外源蛋白的吸附水平與土壤的親和力有關(guān) , 變性土 的吸附能力最大 , 淋溶土次之 , 氧化土最小 。 粘性顆粒組分 中的有機(jī)物質(zhì)增加了吸附性 , 然而氧化鐵減少了其吸附性 , 其 中 礦 物 質(zhì) 的 角 色 起 主 要 作 用 ; 對 于 Bt 毒 素 的 吸 附 能 力 , 蒙脫石明顯高于高嶺土 , 并且與其表面積和帶電荷量有 關(guān) 4。 腐殖酸對 Bt 毒素的吸附能力與其功能基的含量有關(guān) , 酸度較高和酚基含量高的腐殖酸吸附能力較高 5。 Bt 毒素與 蒙脫石 -腐殖酸 -A1羥基聚合體混合物的穩(wěn)態(tài)吸附和結(jié)合 ,1h 內(nèi)達(dá)到總吸附量的 70%, 在 8h 內(nèi)產(chǎn)生了最大吸附 , 且吸附常

6、量隨毒素量的增加而增加 6。在土壤生態(tài)系統(tǒng)中 , 外源蛋白可直接被土壤微生物降 解 , 太陽光中紫外線照射也可使外源蛋白分解 , 其中土壤微 生物是影響其降解的最關(guān)鍵因子 。 研究發(fā)現(xiàn) , 外源蛋白在有 菌土壤中的降解速度快于無菌土 , 加快其降解的主要原因 可能是土壤微生物把外源蛋白作為一種碳源或氮源分解所 致 7-8。 克螟稻 1號莖和葉片中 Cry1Ab 蛋白降解動態(tài)與土壤 類型密切相關(guān) , 其中在青紫泥田中降解最快 , 黃筋泥田中次 之 , 黃松田中最慢 8。 另外 , 土壤中外源蛋白的降解還與土壤 的 pH 值和溫度有關(guān) 。 在 pH 值為中性的土 壤 中 , 生 物 測 定 法顯示

7、 , 轉(zhuǎn) Bt 棉花和玉米中的 Bt 蛋白活性被很快降解 , pH 值較低和粘土礦物質(zhì)含量高的土壤不利于生物的降解 9。 土 壤溫度的升高引起了土壤微生物活性的增加 , 從而提高了 外源蛋白在土壤中的降解速率 10。1.3在土壤中的存留 目前 , 外源基因毒蛋白在土壤中存留時間因采用不同的材料 、 試驗(yàn)方法和條件而有所不同 。 用 轉(zhuǎn) Bt 玉米含有 CryIA (b 蛋白的根系分泌物和 植 株 體的 試 驗(yàn)顯示 , 這種毒蛋白在土壤中可存留并保持殺蟲活性 180d轉(zhuǎn)基因植物對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響李孝剛 1, 劉 標(biāo) 2*, 韓正敏 1, 鄭央萍 2(1. 南京林業(yè)大學(xué)森林資源與環(huán)境學(xué)院 , 江

8、蘇南京 210037; 2. 國家環(huán)?？偩帜暇┉h(huán)境科學(xué)研究所 , 江蘇南京 210042摘要 土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能是否正常直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定 。 隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展和轉(zhuǎn)基因作物商品化應(yīng)用的增多 , 轉(zhuǎn)基因 植物對土壤生物存在的潛在危害及可能造成的對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響成為研究熱點(diǎn) , 但至今并沒有確切證據(jù)證實(shí)當(dāng)前釋放的轉(zhuǎn)基因植物 (包括抗除草劑和抗蟲作物 對土壤生態(tài)系統(tǒng)具有重大的直接影響 。文章綜述了轉(zhuǎn)基因植物表達(dá)產(chǎn)物在土壤中的殘留特性及 其對土壤微生物 、 土壤其他生物及土壤理化性質(zhì)的影響 , 并對研究方向進(jìn)行了展望 。 關(guān)鍵詞 轉(zhuǎn)基因植物 ; 外源蛋白 ; 土壤生態(tài)系統(tǒng) ; 研究進(jìn)展中

9、圖分類號 S154.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611(2008 05-01957-04Impact of Transgenic Plants on Soil EcosystemsLI Xiao ! gang et al (College of Forest Resources and Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing, Jiangsu 210037Abstract Soil ! ecosystem has done much with the stability of agriculture system. Wit

10、h the development of GMO technology and commercial use increasing of transgenic crops, it becomes a hot topic about the potential harm from transgenic plants to soil organisms and their effects on soil ecosystem. But it has not proven that if the transgenic plants have great influence on soil ecosys

11、tem at present. The research progress of the persistence characteristics in soil of expression products from transgenic plants and their influences on soil microbials , other soil organisms and physical and chemical properties of soil are summarized. And some proposals are provided for future resear

12、ch in this area. Key words Transgenic plant; Foreign protein; Soil ecosystem; Research progress安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) , Journal of Anhui Agri. Sci. 2008, 36(5 :1957-1960責(zé)任編輯 金瓊瓊 責(zé)任校對 王 淼以上 11。 盆栽種植轉(zhuǎn) Bt 水稻試驗(yàn)及土埋轉(zhuǎn) Bt 棉花殘體組織 的試驗(yàn)結(jié)果也證明了轉(zhuǎn) Bt 基因作物確實(shí)能通 過 根 系分 泌 物和殘體組織向土壤中導(dǎo)入外源蛋白 , 導(dǎo)入量與植株生長 發(fā) 育 時 間 有關(guān) , 并 且 50%的 Bt 毒 素 能 在 土

13、壤中 至 少 存 在 56d 12-13。 然而大 田 試驗(yàn) 結(jié) 果 與 實(shí) 驗(yàn) 室 結(jié) 果 有很 大 的 差 異 , 在連續(xù)種植多年的轉(zhuǎn) Bt 基因作物田中 , 用 ELISA 法未檢測 到 CrylAc 毒蛋白 , Dubelman 等認(rèn)為 , 殘 留 在 田 中 的 植 株 殘 體等通過耕作方式向土壤中釋放的外源蛋白的量很低 , 生 物活性也不足以達(dá)到能檢測到的水平 14-15。 同樣 , 在分別種 1和 3年的 Bt 玉米和非 Bt 玉米田中 , 用 ELISA 法在多數(shù)土 樣中沒有檢測到 Cry3Bb1蛋白 , 僅在種植 1年的 Bt 玉米田 塊 中檢 測 到 3.386.89ng/

14、g (干 土 的 Cry3Bb1蛋 白 16。 雖 然 在很多研究中 , 外源蛋白在土壤中的存留時間有所不同 , 但 是這些結(jié)果在本質(zhì)上并不矛盾 。 外源蛋白在土壤中的存留 時間不僅與外源蛋白的類型 、 形式 (孢子 、 晶體 、 濃度有關(guān) , 而且與土壤類型 、 土壤濕度 、 土壤微生物的構(gòu)成 、 耕作的深 度和氣候等因素有關(guān) 。外源蛋白會通過植物殘體 、 根系分泌物 、 花粉等形式進(jìn) 入土壤生態(tài)系統(tǒng) , 但當(dāng)今研究結(jié)果僅總體表明了 Bt 蛋白在 土 壤 中 的 存 留 特 性 , 短 時 期 內(nèi) Bt 蛋 白 會 在 土 壤 中 迅 速 降 解 , 長時期 Bt 蛋白在土壤中的殘留水平非常

15、低 , 往 往 低 于 檢測極限 14, 17-18, 有關(guān)其他轉(zhuǎn)基因表達(dá)蛋白在土壤中的殘留 特性報道的還很少 。 總之 , 轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植以來 , 還 沒有實(shí)驗(yàn)室和大田試驗(yàn)研究表明外源蛋白會在土壤中不斷 積累而增加 。2轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物的影響土壤微生物是土壤的重要組成部分 , 在土壤有機(jī)物質(zhì) 的降解 、 營養(yǎng)物質(zhì)的礦化與固定 、 植物病理的調(diào)控及土壤結(jié) 構(gòu)的改善等方面發(fā)揮著重要作用 。 轉(zhuǎn)基因作物在農(nóng)業(yè)土壤 中的大面積種植后 , 就與土壤中整個微生物區(qū)系相互作用 , 有可能對土壤中微生物的種類 、 數(shù)量以及生命活動狀況施 加影響 。一些研究結(jié)果顯示 , 轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物區(qū)系

16、沒 有顯著影響 。 溫 室 試 驗(yàn)研 究 發(fā) 現(xiàn) , Bt 玉 米 生 長 期 分 泌的 Bt 蛋 白 對 土 壤 微 生 物 沒有 影 響 19-21。 在 田 間 水 平 上 研究 轉(zhuǎn) Bt 基 因 棉 花 和 馬 鈴 薯 的 根 系 分 泌 物 對 土 壤 細(xì) 菌 和 真 菌 的 數(shù) 量 、 種類 、 豐富度及植物病原水平的影響時發(fā)現(xiàn) , 根際微生 物的數(shù)量在轉(zhuǎn)基因與對照間差異不顯著 22-24。 但也有研究顯 示 , 轉(zhuǎn)基因作物對土壤微生物具有明顯影響 。 很多實(shí)驗(yàn)室試 驗(yàn)表明 , Bt 作物對根際土壤的菌根真菌的生長具有明顯影 響 25-27, 在克螟稻整個生育期 , 其根際土壤中的

17、細(xì)菌數(shù)量顯 著低于非轉(zhuǎn)基因親本根際土壤 , 而真菌數(shù)量則相反 28。 大田 栽培試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) , 轉(zhuǎn)基因抗蟲棉根際微生物和細(xì)菌生理群的數(shù) 量發(fā)生了變化 , 根際細(xì)菌生理群的 Simpson 指數(shù) 、 Shannow ! Wiener 指數(shù)和細(xì)菌生 理 群 分 布 的均 勻 度 均 下 降 29。 轉(zhuǎn) 基 因 作物對土壤微生物的影響可能是由于轉(zhuǎn)基因作物釋放到土 壤中的外源蛋白引起的 , 但是到目前為止 , 還沒有文獻(xiàn)報道 過外源基因表達(dá)產(chǎn)物在土壤中的積累和增加 。 因此 , 土壤中 的少量外源產(chǎn)物的存在不足以影響土壤微生物的活性 。 很 多研究人員認(rèn)為 , 轉(zhuǎn)基因作物對土壤特定微生物產(chǎn)生的顯 著影響

18、可能是由轉(zhuǎn)基因植株的生理生化特性的改變及其表 達(dá)產(chǎn)物化學(xué)和生物學(xué)特性引起的 30-32。總之 , 大部分研究都表明 , 轉(zhuǎn)基因作物對土壤微生物沒 有產(chǎn)生顯著影響 , 一些研究結(jié)果則顯示 , 轉(zhuǎn)基因作物對特定 土壤微生物有一定的影響 。 但是 , 轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物 的影響沒有環(huán)境因素 (農(nóng)田干旱 、 作物病害 、 氣候變化等 和 農(nóng)業(yè)管理措施 (殺蟲劑的應(yīng)用 、 輪作 、 翻耕及有機(jī)和無機(jī)化 肥的施用等 對農(nóng)業(yè)土壤微生物影響顯著 33-34。3轉(zhuǎn)基因植物對土壤其他生物的影響轉(zhuǎn)基因作物在生長過程中會通過植物殘體和根系分泌 物產(chǎn)生外源基因表達(dá)蛋白 , 這些毒蛋白與土壤活性顆粒結(jié) 合在一起并不斷

19、富集而持續(xù)產(chǎn)生毒性 , 因而有可能對土壤 中其他的非目標(biāo)生物產(chǎn)生影響 。 當(dāng)今在研究轉(zhuǎn)基因作物對 土壤生物的影響時 , 主要研究轉(zhuǎn)基因作物對土壤中線蟲和 蚯蚓的影響 。3.1線蟲 除了土壤細(xì)菌和真菌外 , 線蟲是土壤中數(shù)目最 多 的 生 物 體 。 由 于 線 蟲 移 動 性 差 且 種 類 繁 多 (例 如 食 草 線 蟲 、 食細(xì)菌線蟲 、 食真菌線蟲 、 食昆蟲線蟲及腐解線蟲等 , 外源毒蛋白就很有可能對其有直接或間接的影響 。 很多大 田試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn) , 轉(zhuǎn) Bt 玉米和其親本常規(guī)玉米的根際線蟲 數(shù)量沒有明顯的差異 35-36。 然而 , 也有一些研究發(fā)現(xiàn) , 轉(zhuǎn)基因 作 物 對 土

20、壤 線 蟲 有 一 定 的 影 響 。 在 轉(zhuǎn) 幾 丁 質(zhì) 酶 基 因 白 樺 (Betulapendula 的 土 壤 中 發(fā) 現(xiàn) , 線蟲 數(shù) 量 顯 著 低 于 對 照 37。 溫室試驗(yàn)研究轉(zhuǎn) Bt 基因玉米對土壤動物區(qū)系影響時發(fā)現(xiàn) , Bt 的特性導(dǎo)致了土壤中含有較多的線蟲 20。 而 大 田試 驗(yàn) 研 究發(fā)現(xiàn) , 與對照相比 , Bt 玉米田中的線蟲數(shù)反而減少 , 但是 這種 Bt 效應(yīng)沒有具體影響到線蟲種類 33。 由于減少的線蟲 數(shù)目并不表現(xiàn)在具體的個別采樣點(diǎn)和營養(yǎng)類群上 , 并且每 個采樣點(diǎn)的線蟲區(qū)系也都有顯著差異 , 所以這種影響與 Bt 玉米作物的種植沒有關(guān)系 。 總體上轉(zhuǎn)

21、 Bt 作物的種植對線蟲 造成的影響沒有超過由種植不同的傳統(tǒng)作物 、 不同采樣點(diǎn) 的差異而造成的影響的范圍 33。3.2蚯蚓 蚯蚓在植物殘體降解 、 土壤營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)中起 著重要作用 , 并影響著土壤的疏松性和通氣性 。 目前大部分 研 究 表 明 , 轉(zhuǎn) 基 因 作 物 對 蚯 蚓 的 影 響 是 不 明 顯 的 35, 38-39。 Zwahlen 等 40在實(shí)驗(yàn)室中模擬大田條件研究轉(zhuǎn) Bt 玉米 (表達(dá) Cry1Ab 蛋白 對蚯蚓影響 , 結(jié)果表明 , 轉(zhuǎn) Bt 玉米對蚯蚓沒有 持續(xù)性影響 。 與對照相比 , 實(shí)驗(yàn)室條件下用轉(zhuǎn) Bt 玉 米 殘 體 喂養(yǎng)的蚯蚓體重沒有明顯差異 。 采用不

22、同的接觸方法和時 間研究 Bt 玉米的根和秸稈對蚯蚓的重量和致死率的影響 , 并用 ELISA 法檢測土壤和蚯蚓體內(nèi)的 Cry3Bb1蛋白 。 結(jié) 果 顯示 :種植過 Bt 玉米和常規(guī)玉米的土壤及添加了其殘體的 土壤對蚯蚓的重量和致死率的影響沒有明顯的差異 41。 與 對照相比 , Bt 玉米葉對蚯蚓的各個生理期沒有毒害影響 , 甚 至使用高濃度的玉米葉影響也較小 39。 研究表明 , 轉(zhuǎn)基因作 物對蚯蚓的生長和繁殖影響很小 , 原因可能是外源蛋白對蚯 蚓沒有活性或者外源蛋白不能與蚯蚓腸道的細(xì)胞膜結(jié)合 39。 4轉(zhuǎn)基因植物對土壤理化性質(zhì)的影響根際是植物與土壤最主要的相互作用區(qū)域 , 而根際土

23、壤中含有許多難溶的養(yǎng)分元素 , 植物可通過根系分泌物的 作用將其轉(zhuǎn)化為有效養(yǎng)分 。 由于外源基因的插入 , 轉(zhuǎn)基因植 物的根系分泌物化學(xué)組成和 數(shù)量 就 有 可 能 發(fā) 生 變 化 42, 這 種差異會對土壤理化性質(zhì)如團(tuán)聚體的大小和分布 、 酸堿度 、 陽離子交換量及吸附性能等有不同程度的影響 。 另外 , 外源安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2008年 1958基因的導(dǎo)入也會造成轉(zhuǎn)基因植物在農(nóng)藝性狀和化學(xué)成分等 方面與親本非轉(zhuǎn)基因植物之間存在較大甚至顯著差異 43-44。 這些差異可能會導(dǎo)致植物組織在土壤中的自然降解 、 土壤 有機(jī)質(zhì)含量等方面發(fā)生變化 , 進(jìn)而影響土壤理化性質(zhì) 。 研 究 發(fā) 現(xiàn) , 克 螟

24、 稻 根 系 分 泌 物 中 有 機(jī) 酸 (主 要 為 酒 石 酸 的含量顯著低于其非轉(zhuǎn)基因親本 28, 這樣會使作物根系 土壤 pH 值升高 , 從而影響對酸性 pH 值敏感的微生物調(diào)控 過程 (如硝化作用 的速率和土壤營養(yǎng)元素的釋放 。 轉(zhuǎn) Bt 植 物的種植可能改變尿 酶 、 脫 氫 酶 、 磷 酸 酶的 活 性 12, 然 而 土 壤尿酶能促進(jìn)土壤有機(jī)物氮的分解 , 堿性磷酸酶在堿性土 壤有機(jī)磷的礦化中發(fā)揮重要作用 。 但也有一些文獻(xiàn)報道 , 轉(zhuǎn) 基因植物對土壤理化性質(zhì)沒有明顯影響 。 在轉(zhuǎn)基因棉花和 水 稻 的 盆 栽 種 植 試 驗(yàn) 中 發(fā) 現(xiàn) , 種 植 1個 月 的 轉(zhuǎn) 基 因

25、 水 稻 和 1個生長季的轉(zhuǎn)基因棉花土壤 中 , 全 碳 和 全 氮 以 及堿 解 氮 、 速效磷 、 有效硫 含量 與 非 轉(zhuǎn) 基 因 對 照 均 無 顯著 差 異 13。 轉(zhuǎn)雙價抗真菌基因水稻對根際土壤中可溶性有機(jī)質(zhì) 、 氮 、 磷 含量均無顯著影響 45。 與對照相比 , 轉(zhuǎn) Bt 基因的玉米秸稈分 解后對土壤中有機(jī)質(zhì) 、 堿解氮 、 全磷含量沒有顯著影響 , 而 對土壤全氮 、 速效磷 、 全鉀 、 速效鉀含量則有顯著影響 46。 從 數(shù)據(jù)上看 , 上面的一些研究結(jié)果是相互矛盾的 , 原因可能是 所用試驗(yàn)材料中植物特性的不同引起的 , 但與外源基因的 插 入 無 直接的聯(lián)系 47。 對

26、于商業(yè) 化 的 轉(zhuǎn) 基 因 植 物 是 否會 對 土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生影響 , 至今沒有確切性的結(jié)論 。5展望土壤是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化過程的主要場 所 。 轉(zhuǎn)基因植物的外源基因表達(dá)產(chǎn)物可以通過多種形式 (植 物殘體 、 根系分泌物及花粉等 進(jìn)入土壤生態(tài)系統(tǒng)中 , 但其 在土壤中的降解規(guī)律依賴多種因素 , 例如土壤類型 、 蛋白類 型 、 溫度等 。 短時期內(nèi)外源蛋白會在土壤中迅速降解 , 經(jīng)過 1個生長季 , 其在土壤中的殘留水平非常低 , 往往低于檢測 極限 。 雖然粘土礦物 、 腐殖酸 、 有機(jī)礦物聚合體等土壤顆粒 可吸附外源蛋白 , 但目前還沒有文獻(xiàn)報道外源蛋白會在土 壤中積累增加

27、 。 土壤生物的數(shù)量及區(qū)系結(jié)構(gòu)易受季節(jié)變化 和農(nóng)業(yè)系統(tǒng) (土壤類型 、 作物類型及輪作等 的影響 , 實(shí)驗(yàn)室 和大田試驗(yàn)還沒有發(fā)現(xiàn)外源蛋白對土壤生物 (例如蚯蚓 、 線 蟲等 有致命影響 。 一些研究發(fā)現(xiàn) , 轉(zhuǎn)基因作物對土壤特定 微生物的數(shù)量有一定的影響 , 但這種影響是否具有重要的 生態(tài)意義還不清楚 。 研究中所發(fā)現(xiàn)的差異與自然條件的變 化 、 不同傳統(tǒng)作物的種植及殺蟲劑施用等引起的差異相比 , 還是微乎其微的 。 但隨著時間的積累及生物富集作用的不 斷擴(kuò)大 , 其危害性是否會逐步顯現(xiàn)出來 , 存在著高度的不可 預(yù)見性 。 目前 , 該領(lǐng)域在研究方法 、 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 、 研究內(nèi)容及結(jié) 果解釋

28、上還存在很多缺陷 , 今后應(yīng)在以下領(lǐng)域展開更深入 的研究 。(1 轉(zhuǎn)基因植物向土壤中釋放的外源蛋白來源于植 物 體本身 , 有必要對外源基因表達(dá)蛋白在植物體內(nèi)存在的狀 態(tài) 、 消長時間 、 毒性強(qiáng)度 , 尤其是對植物凋落物 、 殘余物的化 學(xué) 組 成 、 外 源蛋 白 含 量 及 活 性 變 化 (酸 堿 溶 性 、 生 物 活 性 開展研究 。(2 土壤顆粒與外源蛋白的結(jié)合在很大程度上決定 著 外源蛋白的歸趨 。 不同土壤類型對外源蛋白的吸附能力各 不相同 , 而不同土壤在不同溫度 、 不同 pH 值條件下對外源 蛋白的吸附 、 降解規(guī)律的影響是否一致有待進(jìn)一步研究 。 (3 目前國內(nèi)外研究

29、轉(zhuǎn)基因植物的外源基因表達(dá)蛋 白 在土壤中的存留時間都是通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)進(jìn)行研究并得 出結(jié)論 。 少數(shù)研究是在大田條件下進(jìn)行的 , 研究周期較短 。 但隨著轉(zhuǎn)基因作物的長期重復(fù)種植 , 外源基因表達(dá)蛋白可 能會在土壤中殘留并積累增加 。 為此 , 應(yīng)對轉(zhuǎn)基因作物釋放 的外源蛋白在土壤中殘留及積累情況進(jìn)行長期的追蹤和監(jiān) 控研究 。(4 在轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物影響的研究中 , 研究的 對象主要是對占土壤微生物種類不到 1%的可培養(yǎng)微生物 種類 , 今后還應(yīng)該加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物群落 、 微生 物多樣性及功能的長期定位和跟蹤研究 。 在轉(zhuǎn)基因植物對 土壤其他生物影響方面 , 需要開展對土壤生物

30、的長期定位 研究和生殖毒理學(xué)研究 。(5 目前轉(zhuǎn)基因植物對土壤理化性質(zhì)影響的研究還 存 在很多不足 , 僅涉及到轉(zhuǎn)基因植物秸稈降解對土壤部分養(yǎng) 分的影響 。 今后還應(yīng)開展轉(zhuǎn)基因植物的種植對土壤質(zhì)地 、 容 重 、 結(jié)構(gòu) 、 溫度 、 持水特性和土壤侵蝕狀況等土壤物理性質(zhì) 影響的研究 , 及其對土壤養(yǎng)分含量 、 CEC 、 pH 值和鹽基飽和 度等土壤化學(xué)性質(zhì)影響的研究 。目前 , 人們對轉(zhuǎn)基因植物對土壤生態(tài)系統(tǒng)影響的研究 還非常膚淺 。 研究中不僅要考慮轉(zhuǎn)基因作物與常規(guī)作物的 差異 , 還應(yīng)考慮到土壤生態(tài)系統(tǒng)中其他因素所帶來的影響 , 例如土壤的類型 、 植物的遺傳類型 、 植物種植的變更 、

31、 氣候 條件的改變及管理措施的不同等 。 因此 , 必須理性認(rèn)識和客 觀對待轉(zhuǎn)基因植物 , 努力摸索出能夠快速 、 準(zhǔn)確檢測轉(zhuǎn)基因 植物生態(tài)風(fēng)險的新方法和新技術(shù) , 盡快建立土壤生態(tài)安全 評價的技術(shù)體系 。參考文獻(xiàn)1SIMS S R , REAM J E.Soil inactivation of the Bacillus thuringiensis subsp.kurstaki CryIIA insecticidal protein within transgenic cotton tissue :laboratory microcosm and field studiesJ.Journal

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