南京林业大学学报(自然科学版)

作者：曹俐,金冬雪,姜静,李天芳

单位：1.林木遗传育种全国重点实验室(东北林业大学),黑龙江 哈尔滨 150040,2.黑龙江省林业科学研究院,黑龙江 哈尔滨 150081

关键词：白桦,转基因,土壤酶活性,根际,细菌,真菌,群落组成

基金：转基因杨树中间试验安全性检测(KJZXSA202002)

【目的】白桦(Betula platyphylla)BpGLK转录因子参与调控叶绿体发育及叶色,BpGLK抑制表达白桦在生长期内叶色呈黄绿色,在园林绿化中极具观赏价值。但作为转基因植物,大面积的推广应用是否会对环境产生不利影响引起研究者的重视。研究转BpGLK白桦对土壤酶活及根际土壤细菌、真菌群落组成的影响,为后续环境释放及商业化应用提供理论依据。【方法】以3年生转BpGLK白桦(OE株系及RE株系)及对照野生型(WT)白桦为材料,采用分光光度法测定土壤蔗糖酶、脲酶、中性蛋白酶、过氧化氢酶及纤维素酶的活性,利用 Illumina-Miseq 高通量测序平台对根际土壤微生物进行 16S rRNA 和 ITS 测序分析,对根际土壤细菌和真菌群落丰富度和多样性变化、结构差异性、群落组成进行分析,了解转基因活动对白桦土壤酶活性及根际土壤微生物组成的影响。【结果】在测定的4个时间点(6月15日、7月15日、8月15日和9月15日)转BpGLK白桦与WT株系的土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶、中性蛋白酶活性均存在显著差异(P<0.05),而过氧化氢酶活性则呈现WT株系与部分转基因株系间存在显著差异,土壤脲酶和纤维素酶活性在8月中旬和9月中旬明显降低,而土壤中性蛋白酶活性在9月中旬明显升高,OE株系的土壤中性蛋白酶活性在4个时期均高于或显著高于WT株系(P<0.05)。根际土壤细菌群落属水平上,具有促生功能的伯克霍尔德菌属(Burkholderia)是转基因株系与WT株系的优势菌,该菌属在转基因株系根际土壤中的相对丰度显著提高;在根际真菌群落属水平上,棉革菌属(Tomentella)是转基因RE株系根际的优势类群,锁瑚菌属(Clavulina)是WT及转基因OE株系根际的优势类群,蜡蘑菌属(Laccaria)的相对丰度在OE株系和RE株系中显著降低(P<0.05);Alpha多样性分析显示,在细菌群落组成方面,转基因白桦的可观测物种数(observed species)、Chao1、香农(Shannon)及辛普森(Simpson)指数与WT株系间未达到显著差异;在真菌群落组成方面,RE株系的群落丰度、多样性均显著高于或高于WT株系,而OE与WT株系间差异未达到显著水平。韦恩图结果显示,转基因株系与野生型株系间的特征序列(ASV)差异显著;主成分分析结果显示,在细菌群落组成上,RE与WT株系的群落组成差异较小,而OE与WT株系差异相对较大;在真菌群落组成上,OE与WT株系的群落组成差异较小,而RE与WT株系差异相对较大。【结论】目标BpGLK基因的导入对白桦根际细菌、真菌群落丰度及多样性产生一定影响,并可能利于植物生长并提升自身抗逆性,但这种影响是否长期存在仍需后续试验验证。

来源：2024年第6期

《南京林业大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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