转Bt基因作物在降低农药使用量、害虫控制、增加作物产量和对靶标害虫及其近源种的高度特异性等方面具有重要优势，因此全球转Bt基因作物的商业化种植面积迅速增加。然而，转Bt基因作物大规模商业化种植的潜在生态风险同样不容忽视。一方面，转Bt基因作物通过其植物残体、根际分泌物以及花粉等途径向土壤中不断释放Bt杀虫蛋白；另一方面，转Bt基因作物在经过Bt杀虫基因修饰后会导致其各种次生代谢产物以及植物成分的改变。因此，转Bt作物生态安全风险评价是长期、安全、大范围商业化推广转Bt基因作物的重要依据。　　跳虫作为土壤生态系统中最丰富、多样性最高的土壤动物之一，参与生态系统中有机质分解等重要生态学功能，而且也是土壤环境重要的指示动物。本论文以Bt蛋白非靶标土壤动物白符跳Folsomiacandida为研究对象，以转Bt基因水稻和Bt蛋白为作用因子，分别从种群适合度、生理生化以及分子三个水平，基于生态学、生理生化和基因芯片技术，系统研究了白符跳F.candida对三种转Bt基因水稻(华恢一号、Bt汕优63、克螟稻)及其非转Bt亲本(明恢63，汕优63、秀水稻)和纯Bt蛋白(CrylAb、CrylAc)的响应特征，旨在为转Bt基因水稻的大面积商业化推广及其长期种植提供了重要的科学依据。本论文取得了如下成果：　　1、转Bt基因水稻对白符跳F.candida繁殖率、死亡率以及生长发育的影响通过白符跳F.candida直接取食三种转Bt基因水稻(华恢一号、汕优63、克螟稻)及其非Bt亲本水稻(明恢63，Bt汕优63、秀水稻)残体，研究发现，不仅转Bt基因水稻和其对应的非Bt亲本水稻残体之间的差异会对F.candida的种群适合度产生显著影响，水稻的不同部位(根、茎、叶)以及不同的水稻品种残体也会对其种群适合度产生显著影响。进一步分析表明，Bt杀虫基因的修饰导致了水稻成分的改变，从而影响了F.candida的繁殖率、死亡率和生长发育。通过在人造土壤中混合上述六种水稻残体，研究Bt和非Bt水稻残体对F.candida的间接作用表明，在人造土壤中Bt基因修饰、水稻残体部位的差异和水稻残体品种的差异三个因素均会对F.candida的种群适合度产生间接影响。综合分析结果表明，转Bt基因水稻对F.candida的种群适合度均没有表现出明显的直接和间接负面影响。　　2、转Bt基因水稻对白符跳F.candida抗氧化酶活性的影响　　抗氧化酶在清除活性氧的过程中具有重要作用，同时也被用作多种环境胁迫的生物标志物。以白符跳F.candida为研究对象，研究了转Bt基因水稻对白符跳生物学指标和总超氧化物歧化酶(Totalsuperoxidedismutase，T-SOD)、过氧化氢酶(catalase，CAT)、过氧化物酶(peroxidase，POD)等三种抗氧化酶活性的影响。与非Bt亲本水稻秀水稻和明恢63喂养的F.candida相比，转Bt基因水稻克螟稻和华恢一号显著降低了F.candida的繁殖率，但是含Bt蛋白(CrylAb和CrylAc)的酵母喂养的F.candida与不含Bt蛋白的酵母喂养的F.candida的繁殖率没有显著差异。因此，白符跳F.candida繁殖率的降低主要是由于水稻品种之间的植物成分差异造成的。进一步分析表明，F.candida的T-SOD活性的差异主要是由非Bt水稻亲本品种之间的差异造成，各个水稻处理的POD活性均没有显著差异。Bt-克螟稻与其亲本秀水稻相比显著降低了F.candida的CAT活性，但是Bt蛋白没有对其CAT活性产生影响。因此，Bt-克螟稻在被Bt基因修饰后，可能会对F.candida形成环境胁迫。CAT可以作为Bt-克螟稻潜在的生物标志酶。　　3、CrylAb和CrylAc对白符跳F.candida的基因表达的影响　　Bt蛋白对靶标害虫的毒性机制已经具有比较深入的了解，但是Bt蛋白对非靶标生物的影响却知之甚少。以白符跳F.candida为研究对象，基于基因芯片技术研究了Bt蛋白对F.candida基因表达的影响。以混合CrylAb和CrylAc2种Bt蛋白的酵母喂养F.candida后，发现有26个基因的表达量显著增加。为去除其中的假阳性基因，用混合了CrylAb和CrylAc的酵母重新处理F.candida样品，并利用实时荧光定量PCR技术对筛选出的26个基因进行验证。结果表明，CrylAb和CrylAc显著增加了F.candida的11个基因的表达量。经过对它们的氨基酸序列进行blast比对，发现只有3个基因可以进行功能注释。其中Fcc01653和Fcc02517与组织蛋白酶cathepsinL2具有较高同源性，Fcc01609与热激蛋白70(Hsp70)具有较高同源性。因此，Bt蛋白在F.candida体内可能是被肽链内切酶降解，Hsp70可能在对肽链内切酶或外源Bt蛋白的折叠及其生物功能调节方面具有重要作用。　　进一步分别以混合了不同浓度梯度的CrylAb和CrylAc的酵母喂养F。candida，利用实时荧光定量PCR技术检测了筛选出的11个基因的表达量，对它们的敏感程度进行了分类发现，57.90±5.52μg/gCrylAb剂量下显著增加了Fcc02517、Fcc00773、Fcc03581、Fcc02074基因的表达量；184.49±11.04μg/gCrylAb处理下Fcc02233、Fcc02544基因的表达量开始显著升高；242.48±13.29μg/gCrylAb处理下Fcc01653、Fcc04344、Fcc02261、Fcc01609基因的表达量才开始显著增加。而对CrylAc蛋白的反应则为：Fcc02233、Fcc02517、Fcc00773、Fcc02074、Fcc02544、Fcc04710、Fcc01609基因对CrylAc最敏感，其表达量在105.58±3.08μg/gCrylAc下开始显著升高；Fcc01653、Fcc04344、Fcc02261基因对CrylAc中等敏感，其表达量在283.32±23.58μg/gCrylAc下开始显著升高；Fcc03581基因对CrylAc最不敏感，其表达量在536.94±106.85μg/gCrylAc下开始显著升高。　　本研究的主要创新点体现在：1)综合利用3个转Bt基因水稻品种，研究了其对非靶标土壤动物白符跳的直接与间接影响，表明Bt水稻对白符跳无直接和间接的负面影响；2)分析了Bt水稻对白符跳三种抗氧化酶的作用，发现Bt水稻品种在Bt基因修饰后可能会影响跳虫的抗氧化酶活性，并对其形成环境胁迫作用；3)基于定制基因芯片技术评价了2种Bt蛋白(CrylAb和CrylAc)对跳虫基因表达的影响，筛选了Bt蛋白对跳虫潜在影响的11个分子生物标志物，发现跳虫对不同的Bt蛋白(CrylAb和CrylAc)的响应可能具有相似的机制。这些研究将为深入理解Bt蛋白对土壤指示生物跳虫的作用机制开辟新的方向，为转Bt基因作物的长期、大范围推广中的环境监测提供了新的思路。