關(guān)正君 魯順?!∥簜?/p>
轉(zhuǎn)基因植物從1996年商業(yè)化以來,無論在發(fā)達(dá)國家還是在發(fā)展中國家,均呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。到2013年,全球轉(zhuǎn)基因植物種植面積累計(jì)已達(dá)16億公頃。與此相伴隨,轉(zhuǎn)基因植物對整個生態(tài)系統(tǒng)的影響及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),也已受到社會各界高度重視。轉(zhuǎn)基因植物對土壤生態(tài)系統(tǒng),尤其對土壤微生物群落的影響,是對轉(zhuǎn)基因植物投放市場之風(fēng)險(xiǎn)性評估的重要內(nèi)容之一。就轉(zhuǎn)基因植物而言,由外源基因表達(dá)引起植物生理代謝上的改變,以及外源基因的表達(dá)產(chǎn)物通過根系分泌等途徑進(jìn)入土壤生態(tài)系統(tǒng),均會對根際土壤微生物群落發(fā)生潛在影響。開展轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物影響的研究,對于科學(xué)評價轉(zhuǎn)基因植物潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)有重要意義。
可能的影響機(jī)制
轉(zhuǎn)基因植物殘留在土壤中的方式主要有外源基因和外源基因表達(dá)產(chǎn)物兩種,與此相應(yīng),轉(zhuǎn)基因植物影響土壤微生物群落的可能途徑也主要有兩種。
一種途徑是,轉(zhuǎn)基因植物的外源基因表達(dá)產(chǎn)物對土壤微生物及其群落的多樣性產(chǎn)生一定影響,這種表達(dá)產(chǎn)物的主要成分為轉(zhuǎn)基因植物殘?bào)w所含的或根系直接分泌進(jìn)土壤的外源蛋白質(zhì)。研究表明。在轉(zhuǎn)基因油菜的根際土壤微生物群落中,某些特征性脂肪酸含量顯著提高,表明其微生物群落組成發(fā)生了變化。也有研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)Bt(Bacillus thurigiens,蘇云金桿菌毒蛋白)基因植物對根際土壤的菌根真菌產(chǎn)生明顯影響。然而又有些研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物區(qū)系無顯著影響。例如,大田種植的轉(zhuǎn)Bt基因棉花與非轉(zhuǎn)基因?qū)φ罩仓晗啾?,其根系分泌物對土壤根際微生物沒有顯著影響。
另一種途徑是,轉(zhuǎn)基因植物的外源基因通過水平基因轉(zhuǎn)移(horizontal gene transfer),就是通過將遺傳物質(zhì)傳遞給非子代的其他細(xì)胞的方式,整合到土壤微生物的基因組中,從而可能使土壤微生物的遺傳特性與功能發(fā)生一定變化。例如,李(B.Lee)等人2010年對田間轉(zhuǎn)基因西瓜進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估時,發(fā)現(xiàn)其中的35S啟動子基因存在向土壤微生物轉(zhuǎn)移的可能。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉中的nptlI基因可能向葉圍細(xì)菌漂移。目前已在一種能與植株共生的黑曲霉微生物中發(fā)現(xiàn)原來存在于轉(zhuǎn)基因油菜、黑芥菜、蒺藜和甜豌豆中的抗生素抗性基因。但是也有文獻(xiàn)報(bào)道,轉(zhuǎn)基因植物發(fā)生水平基因轉(zhuǎn)移的頻率低于自然轉(zhuǎn)化的頻率,因而轉(zhuǎn)基因植物通過水平基因轉(zhuǎn)移給人類和環(huán)境帶來的風(fēng)險(xiǎn)可以忽略不計(jì)。
目前尚不明確。大量種植轉(zhuǎn)基因植物對于土壤微生物產(chǎn)生何種影響,以及影響的機(jī)制如何。這方面的研究還不夠系統(tǒng)。有待于運(yùn)用新的技術(shù)和取得新的突破。
常用的研究方法
在評價轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物的影響方面,目前國內(nèi)外最常用的研究方法大致有四種,即傳統(tǒng)培養(yǎng)法、微平板技術(shù)、現(xiàn)代生物標(biāo)記技術(shù)和現(xiàn)代分子標(biāo)記技術(shù)。
傳統(tǒng)培養(yǎng)法傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)方法是根據(jù)目標(biāo)微生物選擇相應(yīng)的專性固體培養(yǎng)基,對可培養(yǎng)的微生物進(jìn)行分離培養(yǎng),然后根據(jù)各種微生物的生理生化特征、外觀形態(tài)及菌落形成單位來計(jì)測微生物的數(shù)量與種類。該法雖然簡單且易于操作,但由于培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件的限制,目前通過實(shí)驗(yàn)室人工培養(yǎng)方法分離、描述的微生物種類和數(shù)量,僅占估計(jì)數(shù)量的1%-5%,而其余95%-99%微生物種群仍未被分離。因此,傳統(tǒng)培養(yǎng)方法只能作為一種輔助手段,并只有與其他先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合,才能較為客觀而全面地反映土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的真實(shí)信息。
微平板技術(shù)美國Biolog公司開發(fā)的微平板技術(shù)是測定土壤微生物對95種不同碳源的利用能力。以及這些微生物的代謝差異,用以表征土壤微生物代謝功能多樣性或結(jié)構(gòu)多樣性的方法。該方法由于操作簡便,效率高,培養(yǎng)周期短,結(jié)果可重現(xiàn),而成為研究土壤微生物多樣性的主流方法之一。但由于培養(yǎng)環(huán)境如濕度、滲透壓、pH等方面的改變都可能引起微生物對碳底物實(shí)際利用能力的改變,因此會造成一定誤差。要想獲得與大量微生物之群落代謝和功能多樣性相關(guān)的信息,必須結(jié)合相關(guān)的分子生物學(xué)技術(shù)。
現(xiàn)代生物標(biāo)記技術(shù)使用生物標(biāo)志物(biomarker,指在某種效應(yīng)過程中可測定的特異性生物分子)來描述土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)組成。是目前最常用的方法之一。磷脂脂肪酸(phospholipids fatty acid,PLFA)是微生物細(xì)胞膜的重要組成成分,不同種類微生物體內(nèi)的PLFA組成及含量顯示出極大的差異,所以PLFA可作為生物標(biāo)志物,其種類及組成可用以描述微生物的群落結(jié)構(gòu)。PLFA的譜圖分析方法常用于研究復(fù)雜群落中微生物的多樣性,表征在數(shù)量上占優(yōu)勢的土壤微生物群落,包括不可培養(yǎng)微生物。用該分析方法能直接提取原位土壤中微生物群落的脂肪酸,不需要對土壤微生物進(jìn)行培養(yǎng),因而可直接反映土壤微生物群落的原貌。其缺點(diǎn)在于只適合活的微生物,不同的微生物群落可能會產(chǎn)生重疊圖譜。
現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)用于評價轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物影響的現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)有許多種。這里列舉若干。
一是基于核酸分子雜交技術(shù)的方法。核酸分子雜交技術(shù)是1970年代發(fā)展起來的一種新的分子生物學(xué)技術(shù)。在該類方法中,熒光原位雜交技術(shù)(fluorescence in situ hybridization,F(xiàn)ISH;即以熒光標(biāo)記取代同位素標(biāo)記而形成的一種新的原位雜交方法)是研究不可培養(yǎng)土壤微生物群落之多樣性最為常用和有效的手段。FISH技術(shù)使直接顯現(xiàn)土壤棲息地微生物成為可能,可用于對土壤樣品中的微生物進(jìn)行原位檢測。
二是基于PCR技術(shù)的方法。該類方法中代表性的技術(shù)是變形梯度凝膠電泳(denaturant gradient gel electrophoresis,DGGE)和限制性片段長度多態(tài)性技術(shù)(restriction fragment length polymorphism,RFLP)。
變形梯度凝膠電泳(DGGE)是根據(jù)PCR擴(kuò)增的基因或基因片段核苷酸序列的不同,進(jìn)行片段的分離。根據(jù)電泳條帶的多寡和條帶的位置,可以初步辨別出樣品中微生物種類的多少,以分析土壤樣品中微生物的多樣性。由于DGGE具有可靠性強(qiáng)、重現(xiàn)性高、方便快捷等優(yōu)點(diǎn),在近十年內(nèi)已成為微生物群落遺傳多樣性和動態(tài)分析的強(qiáng)有力工具。
限制性片段長度多態(tài)性技術(shù)(RFLP)是利用限制性內(nèi)切酶特性及電泳技術(shù),對特定DNA片段的限制性內(nèi)切酶產(chǎn)物進(jìn)行分析,根據(jù)片段的大小及標(biāo)記片段種類和數(shù)量的不同,評價微生物的群落結(jié)構(gòu)和多樣性。RFLP反映了DNA水平上的變異。該技術(shù)可以對大量土樣進(jìn)行分析,是研究微生物多樣性的有效工具。末端限制性片段長度多態(tài)性技術(shù)(terminal restriction fragment length polymerphism,T-RFLP)是在RFLP基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù),相對于其他分子生物學(xué)技術(shù)具有分辨率高、易于實(shí)現(xiàn)自動化等特點(diǎn),是分析復(fù)雜環(huán)境微生物群落的強(qiáng)有力工具之一。
三是宏基因組學(xué)(metagenomics)技術(shù)。宏基因組學(xué)也稱為群落基因組學(xué)(community genomies),是指利用現(xiàn)代基因組技術(shù)直接研究自然狀態(tài)環(huán)境中的微生物有機(jī)體群落,而不需要經(jīng)過分離、培養(yǎng)單一種類的微生物。在土壤微生物多樣性研究中,通過直接提取土壤樣品的總DNA并進(jìn)行限制性內(nèi)切酶的酶切,獲得大片段的DNA后直接與特定的載體連接,以構(gòu)建克隆文庫,然后對文庫進(jìn)行篩選或者直接進(jìn)行高通量測序分析。如454測序技術(shù),即根據(jù)焦磷酸測序法通過生物發(fā)光對DNA序列進(jìn)行檢測的技術(shù);或Miseq測序技術(shù),即以“邊合成邊”測序技術(shù)為基礎(chǔ),對數(shù)百萬個DNA片段同時進(jìn)行大規(guī)模平行測序的技術(shù)。
目前,基因測序技術(shù)及宏基因組分析技術(shù)是土壤微生物多樣性研究的前沿。通過對基因組文庫中的基因序列進(jìn)行系統(tǒng)化研究,使土壤微生物的多樣性分析趨于完整客觀。應(yīng)用免培養(yǎng)的新方法和新技術(shù)。可繞過微生物菌種分離培養(yǎng)這一技術(shù)難關(guān),直接在基因水平上研究、開發(fā)和利用無法培養(yǎng)的微生物資源,有利于揭示不可培養(yǎng)微生物的基因多樣性,為研究土壤微生物的復(fù)雜群落結(jié)構(gòu)提供了重要工具。
綜合應(yīng)用上述涉及土壤微生物的研究技術(shù),可深入研究諸多轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物群落的影響,較全面地考察土壤微生物群落的組成信息,更有效地監(jiān)測土壤微生物群落的時空變化,從而為轉(zhuǎn)基因植物的土壤生物生態(tài)安全研究提供強(qiáng)有力支持。當(dāng)然,由于轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生態(tài)系統(tǒng)影響的復(fù)雜性,目前的認(rèn)識仍然極為有限,還存在諸多不一致甚至相互矛盾的研究結(jié)果。要想深入剖析轉(zhuǎn)基因植物對土壤生態(tài)系統(tǒng)特別是對土壤微生物群落之結(jié)構(gòu)與功能的影響,必須發(fā)展更先進(jìn)的技術(shù)支撐系統(tǒng),并需要在多種植物上進(jìn)行大量的田間試驗(yàn)和長期的跟蹤研究等。
研究的進(jìn)展
眾多研究報(bào)道顯示,關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物的安全性,存在著較大爭議。多數(shù)研究認(rèn)為,轉(zhuǎn)基因植物僅對土壤微生物有輕微影響或者沒有影響。只有少數(shù)研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因植物會使土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)多樣性發(fā)生顯著變化。隨著轉(zhuǎn)基因作物種植時間的加長以及可能的生物富集作用的不斷擴(kuò)大,這種潛在的影響或風(fēng)險(xiǎn)有著不容忽視的高度不可預(yù)見性。下面列舉有關(guān)幾類轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物影響的評價。
抗蟲轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物的影響
抗蟲轉(zhuǎn)基因植物所用的基因主要是蘇云金桿菌毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑(proteinase inhibitors,PI)基因、外源凝集素(lectin)基因、淀粉酶抑制劑(aamylase inhibitor,aAI)基因、幾丁質(zhì)酶(chitinase)基因、核糖體失活蛋白(dbosome-inactivating-proteins,RIP)基因等。
目前國內(nèi)外評估轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物影響的研究,多以轉(zhuǎn)Bt植物為材料。薩克西納(D.Saxena)等人2002年在溫室試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)CrylAb基因玉米(NK4640Bt)和非轉(zhuǎn)基因玉米根際土壤中或添加玉米組織的土壤中可培養(yǎng)的細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量無顯著差異。2008年,巴拉昌達(dá)(D.Balachandar)等利用DNA指紋識別技術(shù)對轉(zhuǎn)Bt棉花進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)Bt和非轉(zhuǎn)Bt棉花根際有益變形細(xì)菌多樣性之間沒有顯著差異。2012年,宋亞娜等人利用PCR-DGGE和熒光定量PCR技術(shù)研究發(fā)現(xiàn),一定時期內(nèi)種植轉(zhuǎn)crylAc/cpti雙價抗蟲基因水稻不會影響土壤氨氧化細(xì)菌的群落組成和豐度。然而在2009年,朱荷琴等人的研究認(rèn)為,轉(zhuǎn)豇豆胰蛋白酶抑制劑(CdTI)基因棉花對根際土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量有顯著影響。2011年,甄志先等人研究了4年生轉(zhuǎn)雙抗蟲基因741楊樹試驗(yàn)林在生長季節(jié)中土壤微生物種群數(shù)量的變化。結(jié)果表明,轉(zhuǎn)基因植株和非轉(zhuǎn)基因植株之間在不同時期的根際和根表土壤細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量存在一定差異,但未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著的水平。
抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物的影響
抗除草劑轉(zhuǎn)基因植物所用的基因主要有抗草甘膦的EPSPS基因,抗草丁膦的PPT乙酰轉(zhuǎn)移酶(Bar)基因、抗溴苯腈的腈水解酶基因等。
根據(jù)加拿大貿(mào)易與可持續(xù)發(fā)展國際中心(ICTSD)的一份有關(guān)遺傳修飾作物(GMC)的調(diào)查報(bào)告顯示,美國科學(xué)家已發(fā)現(xiàn),在施用抗草甘膦除草劑系列的作物田中,由于大量使用草甘膦,有可能引起土壤微生物群落和植物健康狀況的改變。鄧菲爾德(K.E.Dunfield)和格米達(dá)(J.J.Germida)2001年對抗草甘膦油菜進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因油菜根際微生物群落存在顯著差異。徐廣惠等人2009年的研究發(fā)現(xiàn),抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆降低了根際土壤細(xì)菌的數(shù)量和細(xì)菌群落的多樣性,并對根際土壤中硝化螺旋菌屬(Nitrospira)細(xì)菌(一類革蘭氏陰性細(xì)菌)有一定的抑制作用。施馬倫貝格爾(A.Schmalenberger)等人研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)pat基因玉米(Zea mays)和甜菜(Betctvulgaris)與非轉(zhuǎn)基因植株的根際細(xì)菌多樣性之間無顯著性差異。上述研究結(jié)果提示轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物的影響可能與外源基因的種類有關(guān)。
抗病轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物的影響
將編碼抗菌蛋白質(zhì)(如幾丁質(zhì)酶、葡聚糖酶、溶菌酶和防御素)的相關(guān)基因?qū)酥参锘蚪M中,可以對植物病原菌產(chǎn)生持久的廣譜抗性,對抵御植物病害起到重要作用,但同時也可能對土壤微生物發(fā)生潛在影響。例如,導(dǎo)入外源水稻幾丁質(zhì)酶(RC24)的轉(zhuǎn)基因水稻根內(nèi)和根際的微生物群落會發(fā)生顯著變化,轉(zhuǎn)基因水稻根部內(nèi)生真菌少于對照組,而內(nèi)生細(xì)菌比對照組多10倍。表達(dá)抗菌肽的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯在開花期,能對芽孢桿菌種群結(jié)構(gòu)和多樣性產(chǎn)生短暫卻顯著的影響;但是在塊莖形成期,轉(zhuǎn)基因的和親本的馬鈴薯具有類似的芽孢桿菌種群結(jié)構(gòu)和多樣性。此外,霍耶爾(H.Heuer)等人2002年利用PLFA、Biolog和PCR-DGGE技術(shù),研究了表達(dá)T4溶菌酶轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因馬鈴薯兩種品系對土壤中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和變化動態(tài)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)T4溶菌酶基因植物的根際土壤細(xì)菌群落變化是由環(huán)境因子(季節(jié)、試驗(yàn)地點(diǎn)和年份)引起的。
品質(zhì)性狀相關(guān)轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物的影響
近年來,利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)培育出一些用于改良品質(zhì)性狀(如改變淀粉成分、調(diào)節(jié)植物激素平衡、提高果實(shí)緊實(shí)度等)的轉(zhuǎn)基因植物,因此其對土壤微生物的影響也需要得到認(rèn)真評估。
有研究報(bào)道,產(chǎn)淀粉酶和木質(zhì)素過氧化物酶的轉(zhuǎn)基因紫花苜蓿(Medicago sativa)與親本紫花苜蓿的根際細(xì)菌類型存在差異,轉(zhuǎn)基因紫花苜蓿根際土壤中可培養(yǎng)的需氧產(chǎn)孢和利用纖維素的細(xì)菌數(shù)量比親本紫花苜蓿顯著提高。利用磷脂脂肪酸(PLFA)法分析轉(zhuǎn)基因品質(zhì)改良(富含硫氨基酸)大豆對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果表明轉(zhuǎn)基因大豆的種植影響根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)。產(chǎn)玉米黃質(zhì)(zeaxanthin)轉(zhuǎn)基因馬鈴薯和親本馬鈴薯品系的根際放線菌(Actinobacteria)、B-變形菌(Betaproteobacteria)和鏈霉菌(Streptomycetaceae)細(xì)菌群落發(fā)生顯著變化,而且根際真菌群落的變化更明顯。但也有研究表明,產(chǎn)果聚糖轉(zhuǎn)基因馬鈴薯對根際土壤細(xì)菌種群無明顯影響。
其他特性轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物的影響
此外,一些特殊性狀,如提高環(huán)境脅迫耐受力、過量表達(dá)硝基還原酶或鐵蛋白等的轉(zhuǎn)基因植物,也可能對土壤微生物群落多樣性產(chǎn)生一定影響。利用16S-23S rRNA基因間隔區(qū)(intergenic spacer region,ISR)的研究表明,轉(zhuǎn)抗逆基因DREBlA的馬鈴薯對微生物基因型結(jié)構(gòu)有較小的影響,而且一些基因型只在種植轉(zhuǎn)基因植物的土壤中出現(xiàn)。采用傳統(tǒng)的平板計(jì)數(shù)法和PCR凝膠電泳技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn),具有脅迫抗性的轉(zhuǎn)甜菜堿醛脫氫酶(BADH)基因的苜蓿對土壤微生物系統(tǒng)沒有明顯的影響。2011年,李(B.Lee)等利用T-RFLP技術(shù)分析了表達(dá)海藻糖-6-磷酸合成酶的轉(zhuǎn)基因水稻對土壤微生物的影響,結(jié)果表明轉(zhuǎn)基因水稻對土壤細(xì)菌和真菌群落無明顯影響。2012年,董蕾利用DGGE技術(shù)進(jìn)行的研究表明,轉(zhuǎn)DREB3基因抗旱大豆對土壤微生物無明顯影響。
進(jìn)行評價時需考慮的因素
有關(guān)轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物的影響,已進(jìn)行了大量研究,但是未得出一致的結(jié)論,甚至還得出了一些彼此完全相反的結(jié)果。究其原因,可能是眾多研究者所選擇的轉(zhuǎn)基因植物品種各不相同。另外,試驗(yàn)地點(diǎn)選擇的差異也會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大影響。總體來看,相對于環(huán)境因素(干旱、作物病蟲害、氣候變化)、生育時期,以及農(nóng)作物管理措施(施肥、灌水、施藥、輪作)而言,轉(zhuǎn)基因植物的種植沒有造成土壤微生物群落的顯著改變。簡言之,轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物的影響依賴于許多因素。因此在評估轉(zhuǎn)基因作物對土壤微生物的影響及潛在風(fēng)險(xiǎn)時,首先應(yīng)考慮哪些因素影響土壤微生物群落的多樣性。這些因素是復(fù)雜多樣的,總體分為生物因素和非生物因素兩大類。
生物因素主要包括:植物的不同發(fā)育階段和不同物種,同一物種不同栽培品種之間的差異,作物的輪作情況,以及植物根系延伸可能涉及的土壤范圍。研究表明,這些生物因素在一定程度上可能會影響土壤微生物群落的組成,從而不可預(yù)見地導(dǎo)致出現(xiàn)或缺失某些特定的微生物類群。在評價轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物的影響時,要充分考慮這些因素對分析結(jié)果的影響。例如有研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因土豆品系SIBU SI與受體親本(非轉(zhuǎn)基因土豆)SIBU之間根際土壤微生物的差異小于受體親本SIBU與常規(guī)非轉(zhuǎn)基因栽培品種SOLANA之間的差異,由此可以推斷,轉(zhuǎn)基因土豆對土壤微生物沒有影響或影響甚微。
非生物因素主要包括:不同的土壤類型,季節(jié)變化,耕地情況,肥料的使用,以及污水灌溉。研究表明,不同的農(nóng)田管理措施如耕作方式,肥料、農(nóng)藥和除草劑的使用等,對土壤微生物有重要的影響。巴留索(J.Barriuso)等人在2012年采用焦磷酸測序新技術(shù)證實(shí),轉(zhuǎn)Bt基因?qū)τ衩滋锿寥牢⑸锶郝涞挠绊戇h(yuǎn)小于氣象因子。在精確評估轉(zhuǎn)基因作物對土壤微生物的影響時,恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮控制農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中這些因子的自然變化,也應(yīng)該考慮取樣過程中空間和時間的變化。例如,種植轉(zhuǎn)Bt作物能夠避免使用殺蟲劑,那么不使用殺蟲劑對根際微生物的影響也應(yīng)該同時得到評估。
展望
土壤中的微生物群落在整個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中具有其他生物所不可替代的作用。各種轉(zhuǎn)基因植物的大面積種植對土壤微生物有何潛在危險(xiǎn),對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)有何影響,已成為研究之熱點(diǎn)。有諸多報(bào)道表明,轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物有顯著作用,其給環(huán)境帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)是今后人類推廣轉(zhuǎn)基因植物時所面臨的重大挑戰(zhàn)之一。也有研究認(rèn)為,盡管轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物沒有顯著影響,但隨著時間的積累及生物富集作用的不斷擴(kuò)大,其危害性可能會逐步顯現(xiàn),且存在高度的不可預(yù)見性。
目前。人們在轉(zhuǎn)基因植物影響土壤微生物安全性這一方面,研究還不夠全面深入,所取得的研究成果差異頗大,迄今的研究結(jié)果尚無定論??赡艿脑蛟谟冢寥牢⑸锶郝渲懈鹘M分和功能之間的相互關(guān)系尚不明確,無法準(zhǔn)確評價土壤系統(tǒng)自然變化對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的影響,關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物對土壤微生物影響之程度也需深入研究。此外,土壤微生物學(xué)研究中所采用方法的局限性也是導(dǎo)致研究結(jié)論各異的重要原因。要認(rèn)識到該領(lǐng)域的研究具有長期性和復(fù)雜性,需要從不同的角度、綜合多種研究手段或開發(fā)新的研究策略來開展研究,以進(jìn)一步闡明轉(zhuǎn)基因植物與土壤微生物之間互相影響的實(shí)質(zhì)聯(lián)系。
從上述認(rèn)識出發(fā),開展轉(zhuǎn)基因植物的土壤微生物安全性評價,必須建立合理規(guī)范的土壤微生態(tài)學(xué)水平的評估方法和理論體系,加強(qiáng)傳統(tǒng)培養(yǎng)方法與現(xiàn)代生物化學(xué)和分子生物學(xué)方法的聯(lián)合應(yīng)用,同時對不同轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行個案分析,結(jié)合長期的田間試驗(yàn)觀察,爭取在不久的將來能夠清晰地揭示轉(zhuǎn)基因植物對人類和環(huán)境之潛在影響,進(jìn)一步完善對轉(zhuǎn)基因植物的安全性評價體系,使得轉(zhuǎn)基因技術(shù)擁有更廣闊的順利發(fā)展空間,并成為真正造福于人類的先進(jìn)技術(shù)。