转EPSPS基因抗除草剂玉米‘CC-2’对土壤动物群落的短期影响

姜 莹, 王柏凤, 周 琳, 贾 博, 冯树丹*, 宋新元*

(1. 哈尔滨师范大学生命科学与技术学院, 哈尔滨 150025;2. 吉林省农业科学院, 长春 130033)

转EPSPS基因抗除草剂玉米‘CC-2’对土壤动物群落的短期影响

姜 莹1, 王柏凤2, 周 琳1, 贾 博1, 冯树丹1*, 宋新元2*

(1. 哈尔滨师范大学生命科学与技术学院, 哈尔滨 150025;2. 吉林省农业科学院, 长春 130033)

综合利用手捡法、干漏斗法和巴氏罐诱捕法3种方法,以群落组成、物种丰富度、个体数、多样性指数、均匀度指数和优势度指数为参数,系统研究转EPSPS基因抗除草剂玉米‘CC-2’种植对土壤动物群落的短期影响。结果表明,无论是喷施除草剂处理还是不喷施除草剂处理,转基因玉米‘CC-2’较之对应的非转基因对照‘郑58’,在土壤动物群落组成及群落结构参数等方面均无显著差异。可初步认定,转EPSPS基因抗除草剂玉米‘CC-2’对土壤动物群落无不利影响。

转基因抗除草剂玉米; 土壤动物; 群落结构

玉米是世界上分布最广泛的作物之一,是食品、化工、燃料、医药、饲料加工等行业的重要原料,在国民经济中起着十分重要的作用[1]。转基因玉米具有降低成本、促进增产、减少农药喷洒等诸多优点,其产业在全球范围内取得重要成功。截至2014年,全球转基因玉米种植面积超过5 000万hm2[2]。人们在享受转基因玉米种植带来的巨大经济与社会效益的同时,对于其安全性,尤其是对环境中生物多样性可能带来的潜在风险亦十分关注[3-4]。迄今,国内外学者针对转基因玉米生物多样性影响的研究主要集中在地上部分[5-7]。例如李凡等采用直接观察法研究发现转植酸酶基因玉米的短期种植对田间地上部节肢动物群落多样性没有明显影响[8];王尚等通过直接观察法和陷阱法相结合研究发现,转EPSPS基因抗除草剂玉米‘CC-2’对田间节肢动物多样性影响不显著[9];与此类似,郭井菲等结合直接观察法、地面陷阱法、吸虫器调查法和空中水盆诱捕法4种方法,研究转cry1Ie基因抗虫玉米对田间节肢动物群落多样性的影响,亦未发现显著影响[10]。

土壤动物作为土壤生态系统中物质循环和能量流动的重要参与者,其种类丰富,数量众多,并且对环境变化敏感,其物种组成和生存密度会随着环境的变化而改变,因此土壤动物成为评价转基因植物生态安全性的重要生物指标[11-12]。

本研究选址吉林省公主岭市,选材我国自主研发,具有知识产权的转EPSPS基因抗除草剂玉米‘CC-2’,综合利用手捡法、干漏斗法和巴氏罐诱捕法3种调查方法,分析土壤动物群落结构中最具代表性参数之间的差异显著性,研究转基因玉米‘CC-2’对土壤动物群落的影响,旨在为品种的未来推广积累安全数据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

由中国农业大学研发的转EPSPS基因抗除草剂玉米‘CC-2’, 及其非转基因对照品种‘郑58’。

1.2 试验地点

本试验在国家转基因玉米大豆中试与产业化基地(公主岭)环境安全研究试验圃场进行。公主岭市(124°02′～125°18′E,43°11′～44°09′ N)位于东辽河中游右岸,总面积4 027 km2,属于大陆性季风气候,年平均气温5.6℃,年平均降水量594.8 mm,无霜期144 d,地质肥沃,是地处松辽平原的黄金玉米带[13-14]。

1.3 试验设计与管理

本试验设置3个处理。处理1:不喷施除草剂转基因玉米(C);处理2:喷施目标除草剂转基因玉米(目标除草剂为41%草甘膦异丙胺盐水剂,按照登记标签的推荐剂量1 230 g/hm2进行施用)(C-H);处理3:对照不喷施除草剂非转基因玉米(CK);每个处理设置3个小区,采用随机区组排列,每个小区面积10 m×15 m(长×宽),2014年4月23日按照当地玉米田种植方式进行播种,采用常规耕作方式进行管理,不施用杀虫剂。

1.4 调查方法

手捡法:2014年5月至9月进行,每月进行一次。每个小区随机选取3点,每个点用铁铲挖取长、宽、高各为0.5 m的样方,分离出土样中肉眼可直接观察到的土壤动物,置于10 mL离心管中乙醇保存,带回实验室进一步鉴定[15]。

4)在机车C4、C5修程时对主断路器的各插座及联锁触头系统各部件表面清洁，不许有裂损、变形；更新主断路器7-8，9-10，11-12辅助联锁。

干漏斗法:2014年5月至9月进行,每月进行一次。每个小区随机选取5点,每点用直径为8 cm,高为15 cm的取土器取土一钻(10 cm深,共约200 mL土)放入自封袋带回实验室。采用改良的干漏斗(Macfadyen)分离法进行土壤动物分类[16],分离出的标本用装入95%乙醇溶液的收集瓶,4℃冰箱内保存,待进一步鉴定[17]。

巴氏罐诱捕法:2014年8月、10月各进行一次。由于8月份扬粉期过后,抗除草剂蛋白会在地表达到一定量的积累,同时10月份进入成熟期,玉米残体掉落地面,也会造成抗除草剂蛋白的积累,因此该方法选择在这2个时期进行。每小区随机选取5点,每点埋设3个口径为8 cm,深度为13 cm的杯子,杯内装有少量巴氏诱捕液(乙醇∶糖∶醋∶水=1∶2∶2∶20),杯口与地面平齐,采集地面活动的节肢动物[15]。

鉴定土壤动物过程中主要参照《中国土壤动物检索图鉴》[18]、《幼虫分类学》[19]、《中国昆虫生态大图鉴》[20]等相关著作,并记录土壤动物的种类和数量。

1.5 数据处理

根据收集到的每个类群个体数占全部土壤动物数量的百分比进行数量等级的划分:优势类群为10%以上;常见类群为1%～10%;稀有类群为小于1%[21]。

本研究采用以下群落结构参数进行分析:物种丰富度用S表示;个体数用I表示; 多样性指数:H′=-∑(ni/N)ln(ni/N);均匀度指数:J=H′/lnS;优势度指数:D=∑(ni/N)2[22]。

2 结果与分析

2.1 手捡法

2014年5-9月,5次手捡法采集到样本135份。不喷施除草剂转基因玉米田(C)中,鉴定出节肢动物4纲11目以及线蚓科和单向蚓目共计309头,优势类群为鞘翅目幼虫、单向蚓目、鞘翅目成虫;常见类群为线蚓科、蜘蛛目、地蜈蚣目、鳞翅目幼虫、半翅目、膜翅目、石蜈蚣目;稀有类群为直翅目、革翅目、等足目。喷施目标除草剂转基因玉米田(C-H)中,鉴定出节肢动物4纲10目以及线蚓科和单向蚓目共计269头,优势类群为鞘翅目幼虫、单向蚓目、线蚓科;常见类群为鞘翅目成虫、蜘蛛目、地蜈蚣目、鳞翅目幼虫、膜翅目、石蜈蚣目、直翅目、等足目;稀有类群为半翅目。对应的非转基因对照玉米田(CK)中,鉴定出节肢动物4纲11目以及线蚓科和单向蚓目共计288头,优势类群为鞘翅目幼虫、单向蚓目、线蚓科、蜘蛛目;常见类群为鞘翅目成虫、地蜈蚣目、鳞翅目幼虫、膜翅目、石蜈蚣目、直翅目、等足目;稀有类群分别为半翅目、革翅目。统计分析结果显示,在土壤动物的发生种类和数量方面3种处理玉米田间无显著差异(P>0.05)(表1)。

表1 手捡法下转EPSPS基因抗除草剂玉米与非转基因对照玉米田土壤动物个体数(I)及分布频率(F)1)

Table 1 Individual number (I) and frequency (F) of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using hand-sorting method

类群GroupsCIFC-HIFCKIF鞘翅目幼虫Coleopteralarvae(33.33±4.37)a32.36(28.67±5.24)a31.97(27.00±3.06)a28.13单向蚓目Haplotaxida(21.67±2.03)a21.04(18.67±0.88)a20.82(19.67±0.88)a20.48鞘翅目成虫Coleopteraadult(10.33±3.18)a10.03(7.33±2.33)a8.18(9.00±3.00)a9.38线蚓科Enchytraeidae(9.67±2.73)a9.38(10.67±1.86)a11.9(11.67±1.45)a12.15蜘蛛目Araneae(9.00±2.00)a8.74(6.67±2.33)a7.43(10.33±2.60)a10.76地蜈蚣目Geophilomorpha(6.67±0.88)a6.47(6.67±0.33)a7.43(8.33±0.33)a8.68鳞翅目幼虫Lepidopteralarvae(3.00±1.00)a2.91(4.00±2.08)a4.46(1.33±0.33)a1.39半翅目Hemiptera(3.00±1.53)a2.91(0.67±0.33)a0.74(0.33±0.33)a0.35膜翅目Hymenoptera(2.33±0.33)a2.27(3.00±0.58)a3.34(2.33±0.33)a2.43石蜈蚣目Lithobiomorpha(2.00±1.15)a1.94(1.00±0.58)a1.12(2.67±0.88)a2.78直翅目Orthoptera(0.67±0.33)a0.65(1.33±0.67)a1.49(1.33±0.88)a1.39革翅目Dermaptera(0.67±0.33)a0.65(0.00±0.00)a0(0.67±0.33)a0.69等足目Isopoda(0.67±0.33)a0.65(1.00±0.58)a1.12(1.33±0.33)a1.39总计Total(103.01±4.93)a 100(89.68±12.16)a100(95.99±6.11)a100

1) 表中I表示平均个体数±标准误,其中n=3。F表示3种不同处理玉米田内各类群个体数占全部土壤动物数量的百分比,a表示经最小差异显著法分析3种处理各类群个体数间差异不显著(P>0.05)。C:不喷施除草剂转基因玉米;C-H:喷施目标除草剂转基因玉米;CK:对照不喷施除草剂非转基因玉米。Iin the table is mean ±SE (n=3).Findicates the percentage of the number of individuals of each group accounting for the total number of soil fauna in three treatments. a indicates that it is not significantly different in individual number of each group in three treatments by LSD (P>0.05). C: transgenic maize without herbicide; C-H: transgenic maize with herbicide; CK: non-transgenic maize without herbicide.

表2 手捡法下转EPSPS基因抗除草剂玉米与非转基因对照玉米田土壤动物群落的特征参数1)

Table 2 Parameters of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using hand-sorting method

指数Index5月16日6月19日7月23日8月13日9月11日物种丰富度SSpeciesrichnessC(2.89±0.31)a(5.22±0.55)a(3.11±0.48)a(3.44±0.53)a(5.00±0.53)aC-H(2.44±0.24)a(4.67±0.55)a(2.67±0.47)a(3.11±0.51)a(4.11±0.48)aCK(3.11±0.39)a(4.78±0.52)a(2.11±0.35)a(4.67±0.41)a(4.56±0.41)a个体数IIndividualnumberC(5.33±0.50)a(8.22±1.01)a(5.00±1.08)a(5.78±0.80)a(9.78±1.16)aC-H(4.44±0.41)a(7.89±1.34)a(3.89±0.68)a(5.67±1.07)a(8.00±1.20)aCK(5.56±0.63)a(7.44±0.84)a(2.56±0.47)a(7.00±0.67)a(9.78±1.46)a多样性指数H'Shannon-WienerindexC(1.39±0.13)a(2.17±0.15)a(1.62±0.21)a(1.66±0.17)a(2.02±0.20)aC-H(1.12±0.13)a(2.02±0.18)a(1.47±0.19)a(1.56±0.16)a(1.76±0.17)aCK(1.37±0.19)a(2.08±0.16)a(1.23±0.15)a(2.01±0.15)a(1.98±0.11)a均匀度指数JPielouevennessindexC(0.95±0.01)a(0.93±0.02)a(1.62±0.21)a(1.66±0.17)a(2.02±0.20)aC-H(0.90±0.03)a(0.95±0.01)a(1.47±0.19)a(1.56±0.16)a(1.76±0.17)aCK(0.87±0.03)a(0.96±0.01)a(1.23±0.15)a(2.01±0.15)a(1.98±0.11)a优势度指数DSimpsonindexC(0.74±0.03)a(0.86±0.03)a(0.79±0.06)a(0.77±0.04)a(0.78±0.06)aC-H(0.65±0.05)a(0.89±0.03)a(0.87±0.08)a(0.76±0.03)a(0.77±0.05)aCK(0.68±0.07)a(0.88±0.03)a(0.79±0.08)a(0.84±0.04)a(0.84±0.04)a

1) 表中数据是均值±SE(n=3)。a表示经最小差异显著法分析3种处理间差异不显著(P>0.05)。 Data in the table are mean± SE (n=3). a indicates that it is not significantly different in three treatments by LSD test.

对3种不同处理玉米田中的土壤动物群落结构动态变化进行分析,结果表明,各处理玉米田中土壤动物群落结构特征参数总体变化趋势相似。其中,物种丰富度、个体数和多样性指数在7月份下降,随后不断上升;优势度指数随着时间变化趋于平稳;均匀度指数则不断上升。利用重复方差对3种不同处理玉米田中的土壤动物群落物种丰富度(P=0.271)、个体数(P=0.85)、多样性指数(P=0.216)、均匀度指数(P=0.44)和优势度指数(P=0.11)进行分析,未发现显著差异(P>0.05,t-test)(表2)。

2.2 干漏斗法

对3种不同处理玉米田中的土壤动物群落结构动态变化进行分析,结果表明,各处理玉米田土壤动物群落结构特征参数总体变化趋势一致。其中,物种丰富度在6月达到最高值后呈下降趋势;个体数在5月和7月数值相对较低;多样性指数、均匀度指数和优势度指数都是呈逐月平缓递减的趋势。利用重复方差对3种不同处理玉米田中的土壤动物群落物种丰富度(P=0.598)、个体数(P=0.451)、多样性指数(P=0.819)、均匀度指数(P=0.507)和优势度指数(P=0.344)进行分析,未发现显著性差异(P>0.05,t-test)(表4)。

表3 干漏斗法下转EPSPS基因抗除草剂玉米与非转基因对照玉米田土壤动物个体数(I)及分布频率(F)1)

Table 3 Individual number (I) and frequency (F) of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using Macfadyen method

类群GroupsCIFC-HIFCKIF蜱螨目Acarina(1059.67±39.50)a62.41(1006.67±73.29)a62.5(1007.33±60.36)a65.96弹尾目Collembola(583.67±40.45)a34.36(550.00±21.93)a34.17(469.00±42.00)a30.71蚁科Formicidae(15.00±4.16)a0.88(10.67±0.67)a0.66(13.67±3.76)a0.9啮虫目Psocoptera(11.33±1.86)a0.68(11.67±4.41)a0.72(8.67±2.03)a0.57线蚓科Enchytraeidae(8.67±3.18)a0.51(10.00±2.08)a0.62(9.33±4.67)a0.61双尾目Diplura(7.00±0.00)a0.41(5.67±0.88)a0.35(5.00±0.58)a0.33鞘翅目成虫Coleopteraadult(5.67±1.67)a0.33(6.00±0.58)a0.37(5.00±2.08)a0.33鞘翅目幼虫Coleopteralarvae(3.67±0.67)a0.22(6.33±2.19)a0.39(3.33±2.03)a0.22地蜈蚣目Geophilomorpha(1.33±0.88)a0.08(1.67±0.33)a0.10(1.67±0.33)a0.11蠋科Pauropodidae(0.33±0.33)a0.02(0.67±0.33)a0.04(2.33±1.33)a0.15单向蚓目Haplotaxida(1.67±0.67)a0.10(1.33±0.33)a0.08(1.67±0.67)a0.11总计Total(1698.01±55.03)a 100(1610.68±105.14)a100(1527.00±113.50)a100

1) 表中I表示平均个体数±标准误,其中n=3。F表示3种不同处理玉米田内各类群个体数占全部土壤动物数量的百分比,a表示经最小差异显著法分析3种处理各类群个体数间差异不显著(P>0.05)。C:不喷施除草剂转基因玉米;C-H:喷施目标除草剂转基因玉米;CK:对照不喷施除草剂非转基因玉米。Iin the table is mean ±SE (n=3).Findicates the percentage of the number of individuals of each group accounting for the total number of soil fauna in three treatments. a indicates that it is no significant difference in individual number of each group in three treatments by LSD (P>0.05). C: transgenic maize without herbicide; C-H: transgenic maize with herbicide; CK: non-transgenic maize without herbicide.

表4 干漏斗法下转EPSPS基因抗除草剂玉米与非转基因对照玉米田土壤动物群落的特征参数1)

Table 4 Parameters of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using Macfadyen method

指数Index5月8日6月10日7月17日8月6日9月10日物种丰富度SSpeciesrichnessC(3.13±0.27)a(3.80±0.30)a(3.60±0.29)a(3.93±0.27)a(3.47±0.24)aC-H(2.60±0.13)a(4.33±0.35)a(3.33±0.25)a(3.67±0.32)a(3.47±0.24)aCK(3.00±0.28)a(4.00±0.31)a(3.13±0.27)a(3.07±0.25)a(3.40±0.32)a个体数IIndividualnumberC(11.40±0.90)a(73.33±10.15)a(25.67±0.78)a(89.73±10.60)a(139.47±7.53)aC-H(11.13±1.06)a(61.80±8.29)a(24.13±0.71)a(87.47±7.86)a(137.60±7.47)aCK(12.20±0.89)a(58.00±6.75)a(24.47±0.95)a(83.07±6.96)a(127.47±8.26)a多样性指数H'Shannon-WienerindexC(1.35±0.10)a(1.15±0.06)a(1.30±0.05)a(1.16±0.04)a(0.78±0.04)aC-H(1.18±0.05)a(1.29±0.07)a(1.27±0.05)a(1.11±0.03)a(0.78±0.03)aCK(1.25±0.09)a(1.26±0.07)a(1.22±0.06)a(1.02±0.04)a(0.78±0.05)a均匀度指数JPielouevennessindexC(0.87±0.02)a(0.64±0.03)a(0.76±0.03)a(0.62±0.03)a(0.47±0.02)aC-H(0.89±0.02)a(0.67±0.05)a(0.78±0.03)a(0.65±0.03)a(0.48±0.04)aCK(0.85±0.03)a(0.67±0.03)a(0.81±0.04)a(0.69±0.04)a(0.48±0.03)a优势度指数DSimpsonindexC(0.62±0.03)a(0.49±0.02)a(0.57±0.01)a(0.51±0.01)a(0.32±0.02)aC-H(0.60±0.01)a(0.53±0.02)a(0.57±0.01)a(0.50±0.01)a(0.31±0.01)aCK(0.58±0.03)a(0.51±0.02)a(0.56±0.01)a(0.47±0.02)a(0.32±0.02)a

1) 表中数据是平均值±SE(n=3)。a表示经最小差异显著法分析3种处理间差异不显著(P>0.05)。 Data in the table are mean± SE (n=3). a indicates no significant difference in three treatments by LSD test.

2.3 巴氏罐诱捕法

2014年8月和10月2次巴氏罐诱捕法采集到样本90份。不喷施除草剂转基因玉米田(C)中,鉴定出节肢动物4纲13目共计871头,优势类群为蜱螨目、弹尾目;常见类群为蚁科、鞘翅目成虫、缨翅目、直翅目、鞘翅目幼虫、蜘蛛目;稀有类群5类,分别是啮虫目、蠼螋科、地蜈蚣目、石蜈蚣目、鼠妇虫科。喷施目标除草剂转基因玉米田(C-H)中,鉴定出节肢动物4纲13目共计904头,优势类群为蜱螨目、弹尾目;常见类群为蚁科、鞘翅目成虫、缨翅目、直翅目、鞘翅目幼虫、蜘蛛目;稀有类群5类,分别是啮虫目、蠼螋科、地蜈蚣目、石蜈蚣目、鼠妇虫科。对应的非转基因对照玉米田(CK)中,鉴定出节肢动物4纲13目共计1 005头,优势类群为蜱螨目、弹尾目、常见类群为蚁科、鞘翅目成虫、缨翅目、直翅目、鞘翅目幼虫、蜘蛛目;稀有类群5类,分别是啮虫目、蠼螋科、地蜈蚣目、石蜈蚣目、鼠妇虫科。统计分析结果显示,在土壤动物的发生种类和数量方面3种处理玉米田间没有显著性差异P>0.05(表5)。

表5 巴氏罐诱捕法下转EPSPS基因抗除草剂玉米与非转基因对照玉米田土壤动物个体数(I)及分布频率(F)1)

Table 5 Individual number (I) and frequency (F) of soil fauna in transgenic inEPSPSand non-EPSPSfields by using pitfall trap method

类群GroupsCIFC-HIFCKIF蜱螨目Acarina(130.00±19.09)a44.78(147.00±9.54)a48.78(158.33±5.81)a47.15弹尾目Collembola(104.00±23.00)a35.82(102.00±25.42)a33.86(119.33±17.13)a35.55蚁科Formicidae(23.67±3.76)a8.15(21.33±2.33)a7.08(23.33±0.67)a6.95鞘翅目成虫Coleopteraadult(6.33±0.88)a2.18(6.67±1.76)a2.21(7.00±1.00)a2.09缨翅目Thysanoptera(6.00±1.73)a2.07(5.67±0.88)a1.88(6.67±1.20)a1.99直翅目Orthoptera(5.67±1.67)a1.95(4.33±0.88)a1.44(5.33±1.86)a1.59鞘翅目幼虫Coleopteralarvae(5.33±0.67)a1.84(6.00±2.89)a1.99(5.33±0.33)a1.59蜘蛛目Araneae(4.33±0.33)a1.49(4.33±0.88)a1.44(6.00±1.53)a1.79啮虫目Psocoptera(1.00±0.58)a0.34(0.67±0.33)a0.22(0.33±0.33)a0.1蠼螋科Labiduridae(1.33±0.88)a0.46(1.33±0.33)a0.44(2.00±1.53)a0.6地蜈蚣目Geophilomorpha(1.67±0.67)a0.57(0.67±0.67)a0.22(0.33±0.33)a0.1石蜈蚣目Lithobiomorpha(0.67±0.33)a0.23(0.67±0.67)a0.22(1.00±0.58)a0.3等足目Isopoda(0.33±0.33)a0.12(0.67±0.67)a0.22(0.67±0.67)a0.2总计Total(290.33±42.17)a100(301.34±20.10)a100(335.65±18.19)a100

1) 表中I表示平均个体数±标准误,其中n=3。F表示3种处理田内各类群个体数占全部土壤动物数量的百分比,a表示经最小差异显著法分析3种处理各类群个体数间差异不显著(P>0.05)。C:不喷施除草剂转基因玉米;C-H:喷施目标除草剂转基因玉米;CK:对照不喷施除草剂非转基因玉米。Iin the table is mean ±SE (n=3).Findicates the percentage of the number of individuals of each group accounting for the total number of soil fauna in three treatments. a indicates no significant difference in individual number of each group in three treatments by LSD (P>0.05). C: transgenic maize without herbicide; C-H: transgenic maize with herbicide; CK: non-transgenic maize without herbicide.

对3种不同处理玉米田中的土壤动物群落结构动态变化进行分析,结果表明,各处理玉米田土壤动物群落结构特征参数总体变化趋势相似。其中,物种丰富度、个体数和多样性指数在调查期间呈下降趋势;均匀度指数则处于上升趋势;优势度指数随着时间变化趋于平稳。利用重复方差对3种不同处理玉米田中的土壤动物群落物种丰富度(P=0.381)、个体数(P=0.352)、多样性指数(P=0.7)、均匀度指数(P=0.52)和优势度指数(P=0.808)进行分析,未发现显著性差异(P>0.05,t-test)(表6)。

表6 巴氏罐诱捕法下转EPSPS基因抗除草剂玉米与
非转基因对照玉米田土壤动物群落的特征参数1)

Table 6 Parameters of soil fauna in transgenicEPSPSand non-EPSPSfields by using pitfall trap method

指数Index8月6日10月10日物种丰富度SSpeciesrichnessC(7.60±0.38)a(4.40±0.36)aC-H(6.80±0.40)a(4.13±0.27)aCK(7.33±0.32)a(4.40±0.42)a个体数IIndividualnumberC(42.93±4.94)a(15.13±1.17)aC-H(48.27±4.64)a(12.00±0.98)aCK(51.80±3.01)a(15.20±1.04)a多样性指数H'Shannon-WienerindexC(1.98±0.07)a(1.63±0.10)aC-H(1.80±0.12)a(1.58±0.11)aCK(1.91±0.08)a(1.49±0.13)a均匀度指数JPielouevennessindexC(0.69±0.02)a(0.79±0.03)aC-H(0.65±0.03)a(0.78±0.03)aCK(0.67±0.02)a(0.72±0.03)a优势度指数DSimpsonindexC(0.67±0.01)a(0.64±0.03)aC-H(0.62±0.04)a(0.64±0.04)aCK(0.66±0.02)a(0.56±0.04)a

1) 表中数据是平均个体数±SE(n=3)。a表示经最小差异显著法分析3种处理间差异不显著(P>0.05)。 Data in the table are mean± SE (n=3). a indicates no significant difference in three treatments by LSD test.

3 讨论

迄今,转基因作物对生物多样性影响的研究多为针对地上部分,而地下部的相关研究较少。祝向钰等2012年用环刀取样法研究了转Bt基因水稻土壤跳虫的变化情况[23];同年吴刚等采用环刀法和土钻法相结合的方式调查了转Bt基因水稻对土壤跳虫、线虫和螨类三大指示生物种群数量的影响情况[24];2014年郭维维等和王柏凤等采用土钻法分别研究了转植酸酶基因玉米种植对土壤线虫群落和跳虫群落的影响[25,17]。刘新颖等2016采用手捡法和巴氏罐诱捕法就转cry1Ie基因抗虫玉米‘IE09S034’对田间大型土壤动物多样性的影响展开了研究[15]。以上研究,皆是抗虫或转植酸酶性状对于地下部大型或小型节肢动物的影响,关于抗除草剂玉米对于地下部大型和小型节肢动物的影响未见报道。

本试验中,选取最具产业化前景的转EPSPS基因抗除草剂玉米‘CC-2’,将手捡法、干漏斗法和巴氏罐诱捕法3种方法相结合,来对玉米田大小型土壤动物的数量组成及群落结构进行全面调查。其中,手捡法用来收集真土层和半土层易于观察的较大体型土壤动物[26]。巴氏罐诱捕法用来搜集玉米田地表面活动能力较强的土壤动物。同时,由于巴氏罐诱捕法埋杯在第2天进行搜集,达到收集时间较长并且经历夜间,这也弥补了手捡法只能收集到白天活动的土壤动物的局限性。干漏斗法可以收集到真土层和表土层中肉眼难以分辨的小型土壤动物[27]。以上3种方法互相补充,可以较全面地收集玉米田间大小型土壤动物,确保田间调查的结果更为全面可靠。

本试验中3种不同处理玉米田之间物种丰富度、个体数、多样性指数、均匀度指数和优势度指数之间均无显著差异,即转EPSPS基因抗除草剂玉米的种植对地下部土壤动物的群落和多样性无不利影响。本试验为1年调查结果,试验数据缺少时间上的对比,因此未来还需要进行多年的跟踪调查,最终确定转基因玉米的环境安全性。

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(责任编辑：田 喆)

Impacts of transgenic herbicide-resistant maize withEPSPSgene on soil fauna community

Jiang Ying1, Wang Baifeng2, Zhou Lin1, Jia Bo1, Feng Shudan1, Song Xinyuan2

(1.CollegeofLifeSciencesandTechnology,HarbinNormalUniversity,Harbin150025,China;2.JilinAcademyofAgriculturalSciences,Changchun130033,China)

Hand-sorting, Macfadyen and pitfall trap methods were used to investigate the effects of transgenic herbicide-resistantEPSPSgene maize variety ‘CC-2’ on community composition, species richness, individual number, Shannon-Wiener diversity index, Pielou index and Simpson index of soil fauna in maize fields. The results showed that the transgenic herbicide-resistant maize ‘CC-2’ with or without herbicide had no significant effects on community composition and community structure when compared with non-transgenic maize ‘Zheng58’. It indicated that no adverse effect of transgenic herbicide-resistant maize withEPSPSgene on soil fauna community.

transgenic herbicide-resistant maize; soil fauna; community structure

2016-03-28

2016-08-09

国家自然科学基金(31301329，31500345);吉林省科技发展计划项目(20130522075JH);吉林省农业科技创新工程项目;转基因生物新品种培育重大专项(2016ZX08011-003);黑龙江省自然科学基金(C201307)

Q 819

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.01.006

* 通信作者 E-mail:sdf6616@163.com;songxinyuan1980@163.com