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转SrMV-P₁基因甘蔗的环境安全性评价

作　者: 张铃
导　师: 张木清
学　校: 福建农林大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 转SrMV-P1基因甘蔗土壤环境安全性生态适应性
分类号: S566.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本研究以转SrMV-P1基因甘蔗(TF53, TF64)、空载体转化植株P7(CK1)以及受体品种福农95-1702(CK2)为供试材料,通过生态适应性和土壤环境的安全性等两方面综合评价转基因甘蔗的环境安全。第一、生态适应性主要通过评价甘蔗在逆境下的生存能力来体现。通过对供试材料进行水分胁迫和低温胁迫,分析供试材料在逆境环境下的生理生化响应,进而初步评价转SrMV-P1基因甘蔗的生态适应性变化;第二、土壤环境的安全性方面,在付云霞和郑碧霞[16,17]两位研究的基础上,进行跟踪试验。通过微生物的平板培养、相关土壤酶活性的分析、根际土壤的pH和电导率测定,初步评价转基因甘蔗根系分泌物对土壤环境安全性的影响。研究结果如下:转SrMV-P1基因在水分胁迫下的抗旱生理生化变化表明:水分胁迫过程中,土壤含水量呈初期快,后期慢的下降趋势;转基因甘蔗TF53、TF64、P7和受体品种(福农95-1702)在土壤含水量的下降幅度无显著差异,保证了试验条件的一致性和试验结果的可比性。四个品系在叶片含水量的下降幅度上不存在显著差异,说明它们叶片保水能力和根系吸水能力水平相当。叶片的叶绿素含量逐渐下降,在叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量上,TF53、TF64和P7的下降幅度均极显著低于于受体品种。而叶绿素a/b,TF53的下降幅度显著低于受体品种,TF64和P7则与受体品种差异不大。叶片的类胡萝卜素含量升高,TF53的类胡萝卜素含量增加幅度极显著高于受体品种,P7显著高于受体品种,TF64则与受体品种无显著差异。丙二醛(MDA)含量快速累积,TF53的MDA含量增加幅度显著高于受体品种,P7显著低于受体品种,TF64极显著低于受体品种。超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐下降,四个供试材料在SOD活性下降幅度上不存在差异。过氧化物酶(POD)活性呈先升高再降低趋势,TF53、TF64和P7的POD活性的降低幅度极显著低于受体品种。过氧化氢酶(CAT)活性逐渐升高,P7的CAT活性增加幅度显著高于受体品种,TF53、TF64与受体品种无差异。转SrMV-P1基因甘蔗在低温胁迫下的生理生化研究表明:在低温胁迫过程中,TF64、P7的叶绿素a和叶绿素b含量变化不明显,受体品种和TF53的叶绿素a和叶绿素b含量则均是先升高后降低。TF64和TF53的总叶绿素含量的变化幅度极显著低于受体品种,P7则与受体品种差异不大。TF64和TF53的类胡萝卜素含量的变化量与受体品种无显著差异,但P7显著低于受体品种。MDA含量在第5天时变化不明显,但在第10天时其含量显著增加;TF53和TF64的MDA含量增加幅度极显著低于受体品种,P7显著高于受体品种。对保护酶研究显示:POD活性在胁迫5天时,变化不明显,但10天后快速上升;受体品种的POD活性上升幅度与TF64、P7间差异不大,但明显低于TF53。SOD活性变化情况与POD类似,四个品系在SOD活性上升幅度上无显著差异。CAT活性则是先下降后上升,四个转基因品系的CAT活性的变化幅度也差异不大。对叶片的叶绿素荧光分析显示:PSⅡ活性和光合量子产额都是逐渐下降的,P7的两个测量指标的下降量均极显著低于受体品种,而TF53和TF64与受体品种间无显著差异。在胁迫前后,qP值均下降,而qN值均上升。在qP上,受体品种的下降幅度与TF53和TF64间无明显差异,但明显高于P7。在qN上,受体品种的上升幅度与TF64和P7间不存在显著差异,但明显低于TF53。转SrMV-P1基因甘蔗土壤环境安全性评价结果表明:通过四年跟踪试验研究表明:在土壤酶方面,转基因甘蔗TF53、TF64对土壤脲酶、蔗糖酶有点影响,但影响小;对土壤酸性磷酸单酯酶、碱性磷酸单酯酶没有影响。P7对土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸单酯酶、碱性磷酸单酯酶均有影响。在土壤电导率和pH方面:转基因甘蔗对土壤电导率有影响,且变化趋势比较复杂。对土壤的pH可能有影响,但pH值都处于弱酸性范围内,是适宜甘蔗生长的土壤环境。在土壤微生物数量方面:转基因甘蔗对土壤细菌、真菌数量有影响,对土壤放线菌数量影响较小。

全文目录

中文摘要  7-9
Abstract  9-12
1. 引言  12-20
  1.1 抗花叶病转基因甘蔗的杂草化  12-13
  1.2 抗花叶病转基因甘蔗的基因漂移  13-14
  1.3 抗花叶病转基因甘蔗的食品安全  14-15
  1.4 抗花叶病转基因甘蔗的土壤生态安全  15-16
  1.5 抗花叶病转基因甘蔗的病毒的异源包装和重组  16-17
  1.6 本研究的目的和研究思路  17-20
    1.6.1 目的及意义  17
    1.6.2 研究思路  17-20
      1.6.2.1 具体研究内容  17-19
      1.6.2.2 具体技术路线  19-20
2 材料与方法  20-25
  2.1 供试材料  20-21
    2.1.1 材料种植及土样采集  20-21
  2.2 主要仪器  21
  2.3 方法  21-24
    2.3.1 活性氧代谢指标的测定  21-22
      2.3.1.1 粗酶液制备  21
      2.3.1.2 SOD 活性测定  21
      2.3.1.3 CAT 活性测定  21-22
      2.3.1.4 POD 活性测定  22
    2.3.2 叶绿素测定  22
    2.3.3 可溶性蛋白测定  22
    2.3.4 MDA 测定  22
    2.3.5 土壤含水量测定  22
    2.3.6 叶片含水量测定  22
    2.3.7 土壤酶活性测定  22-24
      2.3.7.1 土壤脲酶活性测定  22-23
      2.3.7.2 土壤蔗糖酶活性测定  23
      2.3.7.3 土壤磷酸单脂酶活性测定  23
      2.3.7.4 土壤pH 值和电导率测定  23-24
      2.3.7.5 土壤微生物总数采用平板培养法  24
    2.3.8 甘蔗花叶病发病率的调查  24
    2.3.9 甘蔗农艺性状调查  24
  2.4 实验数据分析  24-25
3 结果与分析  25-59
  3.1 转SrMV-P1 基因甘蔗抗病稳定性分析及其工农艺性状评价  25-27
    3.1.1 转SrMV-P1 基因甘蔗的田间发病率  25
    3.1.2 转SrMV-P1 基因甘蔗的农艺性状  25-27
  3.2 水分胁迫  27-35
    3.2.1 水分胁迫过程中土壤含水量的变化  27-28
    3.2.2 水分胁迫对甘蔗叶片含水量的影响  28-29
    3.2.3 水分胁迫对甘蔗叶片叶绿素含量的影响  29-31
    3.2.4 水分胁迫对甘蔗叶片中MDA 含量的影响  31-32
    3.2.5 水分胁迫对甘蔗叶片中SOD 活性的影响  32-33
    3.2.6 水分胁迫对甘蔗叶片中POD 活性的影响  33-34
    3.2.7 水分胁迫对甘蔗叶片CAT 活性的影响  34-35
  3.3 低温胁迫  35-44
    3.3.1 低温胁迫对甘蔗叶片中叶绿素含量的影响  35-37
    3.3.2 低温胁迫对甘蔗叶片MDA 含量的影响  37
    3.3.3 低温胁迫对甘蔗叶片中POD 活性的影响  37-38
    3.3.4 低温胁迫对甘蔗叶片中SOD 活性的影响  38-39
    3.3.5 低温胁迫对甘蔗叶片中CAT 活性的影响  39-40
    3.3.6 低温胁迫对甘蔗叶片PSⅡ活性的变化  40-42
    3.3.7 低温胁迫对甘蔗叶片Y(Ⅱ)值的变化  42-43
    3.3.8 低温胁迫对甘蔗叶片荧光淬灭的影响  43-44
  3.4 转基因甘蔗的土壤环境安全性评价  44-59
    3.4.1 转基因甘蔗对土壤酶活性的影响  44-51
      3.4.1.1 土壤脲酶活性变化  45-46
      3.4.1.2 土壤蔗糖酶酶活性变化  46-48
      3.4.1.3 土壤磷酸单酯酶酶活性变化  48-51
    3.4.2 转基因甘蔗对土壤电导率和pH 的影响  51-54
      3.4.2.1 土壤电导率  52-53
      3.4.2.2 土壤pH  53-54
    3.4.3 转基因甘蔗对根际土壤微生物的影响  54-59
4 讨论与结论  59-67
  4.1 转SrMV-P1 基因甘蔗的生态适应性分析  59-63
    4.1.1 转SrMV-P1 基因甘蔗的抗旱性分析  59-61
    4.1.2 转SrMV-P1 基因甘蔗的抗寒性分析  61-63
  4.2 转SrMV-P1 基因甘蔗的土壤环境安全性分析  63-65
    4.2.1 转SrMV-P1 基因甘蔗对根际土壤酶活性的影响  63-64
    4.2.2 转SrMV-P1 基因甘蔗对根际土壤电导率和pH 的影响  64
    4.2.3 转SrMV-P1 基因甘蔗对根际土壤微生物数量的影响  64-65
  4.3 展望  65-67
    4.3.1 对转SrMV-P1 基因甘蔗的生态适应性进行跟踪试验  65
    4.3.2 对转SrMV-P1 基因甘蔗的土壤环境安全进行更深入的研究  65
    4.3.3 对转SrMV-P1 基因甘蔗的食品安全进行研究  65
    4.3.4 对转SrMV-P1 基因甘蔗的基因漂移方面进行研究  65-66
    4.3.5 对转SrMV-P1 基因甘蔗的病毒的异源包装和重组进行研究  66-67
参考文献  67-74
致谢  74

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