Bt蛋白在土壤中降解的影响因素研究

摘要

利用基因工程得到的转Bt抗虫作物大大缓解了虫害给作物生产造成的危害，使作物大幅增产，并减少了化学农药的使用。但转Bt基因作物大规模商品化的潜在生态风险受到国内外学者广泛关注，土壤中Bt蛋白的生物活性及其残留是评价其对非目标物种潜在风险和环境命运的重要参数。本文将纯化的Bt蛋白直接加入土壤中，模拟自然状态下Bt蛋白在土壤中的降解，利用ELISA检测法，研究灭菌、温度、pH、初始浓度等对其降解的影响，以期为评价转Bt基因作物释放可能引起的生态环境风险提供科学依据。结果表明：
　　 1）红壤、黄棕壤、黄褐土和砖红壤中的Bt蛋白本底值不同，且经过灭菌、酸处理、碱处理之后，Bt蛋白的含量均发生改变。土壤经过灭菌后，Bt蛋白的含量明显变少，而经过酸处理或碱处理之后，测得Bt蛋白的含量升高，其中，碱处理后的土样中Bt蛋白含量最高。
　　 2）未灭菌和灭菌红壤的DT50分别为5.2、11.2天，DT90分别为23.1、39.4天；未灭菌和灭菌黄棕壤的DT50分别为1.5、4.1天，DT90分别为5.2、17.6天，都是未灭菌土样中Bt蛋白的小于灭菌土样，表明Bt蛋白在未灭菌土样中比在灭菌土样中降解快，灭菌可减缓Bt蛋白的降解。
　　 3）5、25、40℃时，红壤中Bt蛋白的DT50分别为8.1、5.2、5.4天，DT90分别为32.9、23.1、22.3天，5℃时Bt蛋白的DT50和DT90大于25℃和40℃时；三个温度下，黄棕壤中Bt蛋白的DT50分别为7.9、1.5、1.6天，DT90分别为23.9、5.2、5.6，DT50和DT90的大小次序为5℃>25℃≈40℃。显然，在两种供试土壤中，5℃时Bt蛋白的残留时间较25℃和40℃时残留时间长，说明高温能加速Bt蛋白在土壤中的降解。在蒸馏水中，5、25、40℃时，Bt蛋白的DT50分别为5.0、0.9、2.2天，DT90分别为15.8、3.1、7.8天，5℃时Bt蛋白的DT50和DT90明显长于25℃和40℃，而25℃时的DT50和DT90又明显小于40℃。三个温度中，25℃是Bt蛋白在蒸馏水中降解的最佳温度。
　　 4）黄褐土pH值分别为4.32、5.31、6.62时，Bt蛋白的DT50为103.2、42.6、18.4天，DT90为362.5、162.9、76.5天。不同pH值的黄褐土中Bt蛋白的DT50和DT90的大小次序为pH4.32>pH5.31>pH6.62。表明，当黄褐土的pH在4.32-6.62之间时，pH越高Bt蛋白降解越快。
　　 5）砖红壤pH值为3.75、4.4.7、5.17时，Bt蛋白的DT50分别为102.9、6.6、32.6天，DT90分别为395.5、33.5、116.0天。不同pH值的砖红壤中Bt蛋白的DT50和DT90的大小次序为pH3.72>pH5.17>pH4.47。表明，较高pH能够促进Bt蛋白的降解，但当砖红壤的pH在3.75-5.17之间时，Bt蛋白的降解速度呈先加快后减慢的趋势。
　　 6）供试土壤中加入三种不同初始浓度的Bt蛋白后，相同取样时间的Bt蛋白残留量大小均随加入土壤中的Bt蛋白的初始浓度升高而增大。初始浓度分别为5.0、10.0、20.0μg g土-1的Bt蛋白加入黄褐土中后，其DT50分别为13.7、22.9、28.3天，DT90分别为50.2、80.5、105.3天；加入砖红壤中后，其DT50分别为2.5、6.2、9.2天，DT90分别为8.4、30.1、39.6天。不同初始浓度的Bt蛋白在两种供试土壤中的DT50和DT90的大小次序均随浓度增加而增大。Bt蛋白的浓度越高，在土壤中残留的时间越长，越难降解消除。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1转Bt作物和Bt蛋白表达

1.1.1转Bt作物的规模

1.1.2转Bt作物中蛋白表达的时空动态

1.1.3 Bt蛋白对作物相关性状的影响

1.2 Bt蛋白的检测技术

1.2.1酶联免疫吸附测定法(ELISA)

1.2.2其它检测方法

1.3 Bt蛋白与土壤的相互作用

1.3.1 Bt蛋白进入土壤的方式

1.3.2 Bt蛋白与土壤颗粒的吸附结合

1.3.3 Bt蛋白在土壤中的残留动态

1.4 Bt蛋白对土壤生态系统的影响

1.4.1对酶活性的影响

1.4.2对微生物的影响及其它常见生物的影响

1.4.3对土壤肥力的影响

1.5本课题的研究目的与意义

2材料和方法

2.1实验材料

2.1.1土壤样品

2.1.2 Bt蛋白的制备

2.1.3 Bt蛋白溶液的配制

2.2实验设计与处理

2.2.1供试土样中Bt蛋白本底含量的测定

2.2.2灭菌对Bt蛋白降解的影响

2.2.3温度对Bt蛋白降解的影响

2.2.4 pH值对Bt蛋白降解的影响

2.2.5初始Bt蛋白浓度对其降解的影响

2.3 Bt蛋白浓度的测定

2.3.1 Lowry法

2.3.2 ELISA法

2.4 Bt蛋白在土壤中的降解模型

2.5数据统计分析

3结果与分析

3.1供试土壤及不同处理后的Bt蛋白含量

3.2灭菌对土壤中Bt蛋白降解的影响

3.3温度对Bt蛋白在土壤中降解的影响

3.3.1不同温度下Bt蛋白在土壤中的降解

3.3.2不同温度下Bt蛋白在水中的降解

3.4 pH对Bt蛋白降解的影响

3.5 初始Bt蛋白浓度对降解的影响

4讨论

4.1影响Bt蛋白降解的因素

4.2 进一步研究的内容

参考文献

致谢