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检测抗虫棉田土壤中残留的Bt杀虫蛋白的降解动态,明确其对土壤微生物的影响是转基因棉花环境安全研究的重要内容。本文综合运用生物化学、生态学、土壤微生物学等学科的理论与方法,以转Bt基因棉、转双价基因(Bt+CpTI)棉和常规棉品种为试验材料,对抗虫棉棉叶中Bt杀虫蛋白在土壤中的降解动态、根系中分泌Bt杀虫蛋白的规律、土壤中残留的Bt杀虫蛋白的检测技术及降解规律、不同生育期土壤微生物的数量等开展了研究。本研究旨在为转基因棉花安全性评价积累科学数据,对于保护生态环境和人类健康,保障生物技术的健康发展具有重要的意义。主要研究结果如下:
1、采用ELISA方法检测了转Bt基因棉(GK12)和转双价基因(Bt+CpTI)棉(中棉所41)叶片中Bt杀虫蛋白在土壤掩埋条件下的降解动态。明确了转Bt基因棉和转双价基因棉叶片中Bt杀虫蛋白的降解动态基本一致,降解周期达六个月;叶片掩埋后第1~3个月,杀虫蛋白降解最为迅速,第4~6个月降解缓慢,第7个月棉叶中已检测不到Bt杀虫蛋白。
2、测定了转Bt基因棉(GK12)和转双价基因(Bt+CpTI)棉(中棉所41)不同生育期根系中Bt杀虫蛋白含量的变化动态。明确了转Bt基因棉和转双价基因棉根系中Bt杀虫蛋白的含量变化趋势基本一致,5月份杀虫蛋白含量最高,分别为715.55ng/g和531.23ng/g,6月份开始迅速下降,9月份含量分别下降到45.63ng/g和42.33ng/g;10月份至次年3月份,棉株根系中Bt杀虫蛋白含量逐渐下降,至次年4月份已检测不到Bt杀虫蛋白。
3、建立了抗虫棉田土壤颗粒中Bt杀虫蛋白的检测方法。确定了土壤中Bt杀虫蛋白提取的最佳时间为20h,提取原液的浓度为0.125g·mL-1,提取原液的最佳稀释倍数为2倍,明确了抗虫棉田土壤的取样部位是距离棉株主茎约0~10cm、距离地表深度约10~20cm的位置。
4、检测了转Bt基因棉(GK12)和转双价基因(Bt+CpTI)棉(中棉所41)田土壤中Bt杀虫蛋白的降解动态。明确了转Bt基因棉和转Bt+CpTI基因棉田土壤中Bt杀虫蛋白的降解动态基本一致;两类抗虫棉播种前土壤中均检测不到Bt杀虫蛋白,苗期开始Bt杀虫蛋白的含量逐渐增加,至花期均达到最高峰(324.06ng/g和355.50ng/g),铃期以后逐渐下降,至收获期分别下降到50.25ng/g和65.76ng/g;棉花收获后六个月内,两类抗虫棉田土壤中Bt杀虫蛋白含量迅速降低,直到次年4月份已检测不到Bt杀虫蛋白。
5、明确了种植抗虫棉不同年限土壤中Bt杀虫蛋白含量除9月和11月份差异达显著水平外,其他月份的差异均不显著。表明抗虫棉种植年限总体而言对土壤中Bt杀虫蛋白含量的变化无明显的影响。不同种植年限的抗虫棉棉田杀虫蛋白含量的降解规律基本一致。
6、运用平板计数法测定了转Bt基因棉(GK12、中棉所30、邯5158)、转双价基因(Bt+CpTI)棉(中棉所41、sGK321、中棉所1904)和常规棉(中23)土壤中微生物的种群数量,明确了两类抗虫棉田真菌和放线菌的数量在不同生育期均明显高于常规棉,各类棉田细菌的数量品种间差异较大。