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Bt水稻种植及秸秆还田对土壤酶、呼吸活性及土壤微生物功能和结构多样性的影响

作　者: 董斌
导　师: 虞云龙
学　校: 浙江大学
专　业: 农药学
关键词: Bt水稻 土壤酶活性 土壤厌氧呼吸 土壤微生物功能多样性 土壤微生物结构多样性
分类号: S154
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着转基因作物的发展,其种植及残留物对土壤环境质量的影响越来越受关注与重视。本文以两株转Bt水稻(华池B6和TT51)为供试材料,并以其亲本嘉早935、明恢63和远缘亲本中九B、9311为对照,研究了其连续两年种植及秸秆还田期间对土壤酶活性(中性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶)、厌氧呼吸作用、土壤微生物功能和结构多样性的影响。主要研究结果如下1.通过高锰酸钾滴定法测定土壤过氧化氢酶活性,比色法测定土壤中性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性,结果显示在两年种植和秸秆还田期间转Bt水稻、亲本和远缘亲本处理对土壤过氧化氢酶活性无显著差异,但Bt水稻对土壤中性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性有短暂的显著影响,亲本和远缘亲本之间也存在短暂的显著差异。2.采用底物诱导法测定土壤厌氧呼吸CO2的释放量,结果表明Bt水稻种植及秸秆还田均对土壤厌氧呼吸作用无显著持续的负面影响。培养24h后土壤无氧呼吸产生的CO2无显著差异,而厌氧培养7h土壤产生的CO2存在短暂显著差异,这些差异也存在于亲本与远缘亲本间。3.应用Biolog ECO微平板来测定土壤微生物碳源利用多样性。结果显示土壤微生物群落AWCD值、Shannon指数、McIntosh指数在Bt水稻、亲本和远缘亲本处理间均不存在显著差异,而Simpson指数和碳源利用方式上存在短暂的显著差异。4.应用16S rDNA PCR-TGGE法分析土壤微生物群落结构多样性。结果显示Bt水稻、亲本和远缘亲本处理之间土壤微生物种群结构相似,未发现不同的TGGE条带,但某些条带亮度上存在差异,说明某些细菌的生物量存在一定差异,通过对这些特异性条带克隆测序分析后发现大部分属于proteobacteria类细菌,少量属于Actinobacteria、Clostridia、Anaerolineae类细菌。

全文目录


目录  5-10
摘要  10-11
第一章 文献综述  11-21
  1.1 生物防治的发展与转基因的作物诞生  11-12
    1.1.1 化学防治出现的弊端  11
    1.1.2 生物防治的发展  11
    1.1.3 转基因的作物的诞生  11-12
  1.2 转基因作物发展概况  12-13
    1.2.1 何谓转基因作物  12
    1.2.2 全球转基因作物发展概况  12-13
  1.3 转基因作物的安全评价研究  13-14
    1.3.1 转基因作物的食品安全性  13-14
    1.3.2 转基因作物的环境安全性  14
  1.4 Bt作物对土壤生态系统影响的安全性评价  14-19
    1.4.1 Bt蛋白杀虫机理  15
    1.4.2 Cry毒性蛋白在土壤中的残留降解  15-16
    1.4.3 Bt作物对土壤生态系统的影响  16-19
      1.4.3.1 Bt作物对土壤小型动物的影响  16-17
      1.4.3.2 Bt作物对土壤微生物的影响  17-18
      1.4.3.3 Bt作物对土壤生物学功能的影响  18-19
  1.5 研究的目的和意义  19-21
第二章 Bt水稻种植与秸秆还田对土壤酶活性的影响  21-39
  2.1 引言  21-22
  2.2 材料与方法  22-27
    2.2.1 试验材料  22
    2.2.2 仪器和设备  22
    2.2.3 药品试剂  22-23
    2.2.4 田间试验设计和取样  23-24
    2.2.5 土壤酶活性测定  24-27
      2.2.5.1 过氧化氢酶的测定方法  24
      2.2.5.2 中性磷酸酶活性测定方法  24-25
      2.2.5.3 脲酶活性测定方法  25-26
      2.2.5.4 蔗糖酶活性的测定方法  26-27
    2.2.6 统计分析  27
  2.3 结果与讨论  27-38
    2.3.1 Bt水稻第一年种植对根际土壤酶活性的影响  28-31
      2.3.1.1 华池B6、嘉早935、中九B第一年种植对根际土壤酶活性影响  28-29
      2.3.1.2 TT51、明恢63、9311第一年种植对根际土壤酶活性影响  29-31
    2.3.2 Bt水稻种植第二年对根际土壤酶活性的影响  31-34
      2.3.2.1 华池B6、嘉早935、中九B第二年种植对根际土壤酶活性影响  31-33
      2.3.2.2 TT51、明恢63和9311第二年种植对根际土壤酶活性影响  33-34
    2.3.3 Bt水稻秸秆还田对土壤酶活性的影响  34-38
      2.3.3.1 华池B6、嘉早935、中九B三个品种秸秆对土壤酶活性影响  35-36
      2.3.3.2 TT51、明恢63和9311三个品种秸秆还田对土壤酶活性影响  36-38
  2.4 小结  38-39
第三章 Bt水稻种植及秸秆还田对土壤呼吸作用的影响  39-48
  3.1 引言  39
  3.2 材料与方法  39-41
    3.2.1 试验材料  39
    3.2.2 仪器和设备  39-40
    3.2.3 田间试验与取样  40
    3.2.4 土壤呼吸活性的测定  40-41
    3.2.5 土壤呼吸CO_2的计算公式  41
  3.3 结果与讨论  41-46
    3.3.1 Bt水稻种植第一年对土壤呼吸作用的影响  41-43
      3.3.1.1 华池B6、嘉早935、中九B种植对土壤呼吸作用的影响  41-42
      3.3.1.2 TT51、明恢63、9311种植对根际土壤呼吸作用的影响  42-43
    3.3.2 Bt水稻种植第二年对土壤呼吸作用的影响  43-45
    3.3.3 Bt水稻秸秆还田对土壤呼吸作用的影响  45-46
  3.4 小结  46-48
第四章 Bt水稻种植及秸秆还田对土壤微生物功能多样性的影响  48-68
  4.1 引言  48-49
  4.2 材料与方法  49-50
    4.2.1 试验材料  49
    4.2.2 仪器和设备  49
    4.2.3 田间试验与取样  49
    4.2.4 土壤微生物碳源利用多样性  49
    4.2.5 统计分析  49-50
  4.3 结果与讨论  50-67
    4.3.1 Bt水稻第一年种植对土壤微生物群落功能多样性的影响  50-56
      4.3.1.1 Bt水稻第一年种植对土壤微生物群落AWCD值的影响  50-52
      4.3.1.2 Bt水稻第一年种植土壤微生物群落多样性指数的分析  52-54
      4.3.1.3 Bt水稻第一年种植土壤微生物群落碳源利用方式主成分分析  54-56
    4.3.2 Bt水稻第二年种植对土壤微生物群落功能多样性的影响  56-61
      4.3.2.1 Bt水稻第二年种植土壤微生物群落AWCD值的影响  56-57
      4.3.2.2 Bt水稻第二年种植土壤微生物群落功能多样性指数的分析  57-58
      4.3.2.3 Bt水稻第二年种植土壤微生物群落碳源利用方式主成分分析  58-61
    4.3.3 Bt水稻秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响  61-67
      4.3.3.1 Bt水稻秸秆还田对土壤微生物群落AWCD值的影响  61-63
      4.3.3.2 Bt水稻秸秆还田土壤微生物群落功能多样性指数的分析  63-64
      4.3.3.3 Bt水稻秸秆还田土壤微生物群落碳源利用方式主成分分析  64-67
  4.4 小结  67-68
第五章 Bt水稻种植及秸秆还田对土壤微生物结构多样性的影响  68-99
  5.1 引言  68-69
  5.2 材料与方法  69-74
    5.2.1 试验材料  69
    5.2.2 仪器和设备  69
    5.2.3 供试试剂  69-70
    5.2.4 田间试验与取样  70
    5.2.5 土壤总DNA的提取  70-71
    5.2.6 PCR扩增  71-72
    5.2.7 温度梯度凝胶电泳(TGGE)  72-73
      5.2.7.1 温度梯度凝胶电泳(TGGE)所需溶液配制  72
      5.2.7.2 变性胶的制备  72-73
      5.2.7.3 电泳条件  73
      5.2.7.4 银染  73
      5.2.7.5 TGGE指纹图谱分析  73
    5.2.8 细菌16S rDNA片段的克隆和测序  73-74
      5.2.8.1 TGGE胶片特异性条带切割及PCR扩增  73
      5.2.8.2 感受态细胞制备  73-74
      5.2.8.3 特异性条带PCR产物的克隆  74
      5.2.8.4 PCR产物测序及序列分析  74
  5.3 结果与讨论  74-98
    5.3.1 土壤微生物总DNA的提取  74-75
    5.3.2 16S rDNA扩增  75
    5.3.3 TGGE的重现性  75-76
    5.3.4 Bt水稻第一年种植对土壤微生物群落结构的影响  76-85
      5.3.4.1 不同水稻品种根际土壤微生物群落TGGE分析  76-81
      5.3.4.2 特异性条带切胶回收与克隆  81-85
    5.3.5 Bt水稻第二年种植对土壤微生物群落结构的影响  85-89
    5.3.6 Bt水稻秸秆还田对土壤结构多样性的影响  89-98
      5.3.6.1 不同水稻品种秸秆还田土壤TGGE分析  89-94
      5.3.6.2 特异性条带切胶回收与克隆  94-98
  5.4 小结  98-99
第六章 结论  99-100
ABSTRACT  100-102
参考文献  102-110
致谢  110

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 土壤学 > 土壤生物学
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