全 文 ：安徽农学通报，Anhui Agri.Sci.Bull.2014，20（08）
转AmGS抗寒基因红叶石楠对土壤微生物的影响
白 朋 1 张 虹 2 罗 磊 2 黄艳艳 2 王 迎 2 赵进红 2 牛庆霖 1 刘 静 2*
（1山东农业大学植物保护学院，山东泰安 271018；2泰安市泰山林业科学研究院，山东泰安 271000）
摘 要：采用稀释平板法对转AmGS抗寒基因红叶石楠的土壤微生物的数量与种类进行测定，并对细菌、真
菌菌株培养性状进行了分析，结果表明：转AmGS基因红叶石楠根际土壤与对照组相比，细菌和真菌的种类
和数量没有发生明显变化；细菌菌群中以杆菌属为主，真菌菌群中以木霉属为主，转基因红叶石楠对土壤微
生物的多样性无明显影响。
关键词：AmGS抗寒基因；红叶石楠；土壤微生物
中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）08-28-03
Impacts of Transgenic Photinia×fraseri with Cold-tolerant Gene AmGS on Soil Microbes
Bai Peng1 et al.
（1College of Plant Protection，Shandong Agriculture University，Tai′an 271018，China）
Abstract:An experiment was conducted to determine to dilution plate method for transfer AmGS cold-toler⁃
ant gene Photinia × fraseri microbial species and quantity of rhizosphere soil，and bacterial，fungal strains
were cultured traits were analyzed，the results showed that：transfer AmGS gene Photinia×fraseri compared
with the control group，no significant change bacterial species，fungi species and number did not change；
The genera of Trichoderma were dominant in fungi communities and Bacillus in bacterial communities. The
transgenic Photinia×fraseri had no evident effect on soil microbial diversity.
Key words:AmGS cold-tolerant gene；Photinia×fraseri；soil microbes
由于受地域及气候影响，我国北方广大地区栽植的
树种主要是落叶树种，常绿树种多为针叶树，极少的常绿
阔叶树只能在山东省南部地区种植，北方大中城市（如北
京、天津等）基本上没有常绿阔叶乔木树种，达不到四季
常青的绿化效果，极大限制了城市园林绿化及苗木产业
的发展。而植物转基因技术的发展为解决观赏园艺植物
耐寒问题提供了有效的新途径，利用抗寒基因转化园林
植物优良品种，培育转基因抗寒良种，将对丰富园林常绿
阔叶树，达到“三季有花、四季常绿”的效果，以及发展绿
化苗木与花卉产业具有十分重要的意义。
红叶石楠（Photinia×fraseri）是石楠属的杂交种，为常
绿小乔木或多枝丛生灌木，单叶轮生，叶披针形至长披针
形，新梢及嫩叶鲜红色，老叶革质，叶表深绿具光泽，叶背
绿色，光滑无毛。转AmGS基因红叶石楠是泰安市泰山林
业科学研究院与中科院遗传与发育研究所共同通过克隆
木本植物沙冬青肌醇半乳糖苷合成酶（AmGS）基因，利用
根癌农杆菌介导遗传进行转化，将AmGS基因导入红叶石
楠中，经多年试验，该品系表现出较强的抗寒特性。为了
能够更快、更安全地进行示范推广，笔者开展了转AmGS
抗寒基因红叶石楠对土壤微生物多样性的影响研究。
土壤微生物的多样性是衡量生态系统稳定性的重要
指标。微生物普遍存在于土壤、空气、水中，对环境条件
的变化反应非常敏感，它能够较早地预测土壤养分及环
境质量的变化，是测定环境变化重要的生物指标之一。
研究表明，转基因植物的外源基因及其基因表达产物可
通过植株的根系分泌物或残茬进入土壤生态系统，或者
通过基因水平转移使得外源基因整合进土壤微生物的基
因组中，可能使土壤微生物的遗传和功能特性发生某种
程度的改变，进而影响土壤微生物的多样性。土壤微生
物在生态系统中有其它生物无法代替的作用，随着各种
转基因植物的不断选育种植，这种变化对土壤微生物存
在潜在危险，可能对生态系统造成影响。本文采用平板
培养法研究了转AmGS基因红叶石楠对根际土壤微生物
数量的影响，并研究了不同植株根际土壤细菌和真菌的
培养性状［1-2］。
1 材料与方法
1.1 供试材料 转AmGS抗寒基因红叶石楠，对照为“红
罗宾”红叶石楠，均由泰山林业科学研究院提供。
1.2 试验地点 泰山林科院肥城三环基地，面积约
333.5m2。
1.3 土壤采样 采用 3点取样法，在林地中选取转基因
植株和对照植株各3株，采集供试植株周边根系土壤，采
基金项目：国家林业局科技发展中心（JJ-2012-02）。
作者简介：白朋（1988-），男，硕士，从事森林昆虫与螨类研究工作。*通讯作者 收稿日期：2014-03-31
28
DOI:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2014.08.002
20 卷08期
集时去除表层枯叶，用取样器取0～10cm的土样，转入干
净的保鲜袋中，采集后 5℃冷藏保存，然后对土壤微生物
进行分析。
1.4 土壤微生物的分离、培养和鉴定 细菌、真菌的分
离、培养和鉴定均参照孙海伟［3］的方法进行。实验数据使
用SPSS 16.0统计软件、Excel 2003进行分析。
2 结果与分析
2.1 土壤中的微生物数量 利用平板菌落计数法对细菌
菌落数量进行计数，详见图 1。由图 1可知，转基因植株
根际土壤中细菌菌落数量1.09±0.106×108 CFU/g，非转基
因植株根际土壤中细菌菌落数量 1.25 ± 0.070 1× 108
CFU/g，F=1.52，P＞0.05，表明转基因植株与非转基因植株
根际土壤细菌菌落数量无显著差异性。利用刮板接种法
对真菌菌落的数量进行计数，详见图 2。由图 2可知，转
基因植株根际土壤中真菌菌落数量 1.37±0.293×104
CFU/g，非转基因植株根际土壤中细菌菌落数量 1.61±
0.173×104 CFU/g，F=0.465，P＞0.05，表明转基因植株与非
转基因植株根际土壤真菌落数量无显著差异性。
图1 不同植株根际土壤细菌菌落数量
图2 不同植株根际土壤真菌数量
2.2 土壤微生物的培养性状
2.2.1 土壤中细菌菌株 对土壤细菌进一步分离、纯化
及培养，经培养性状和形态特征鉴定后，转基因植株和非
转基因植株根际土壤均分离得到8个细菌菌株，结果详见
表1。由表1可知，转基因植株根际土壤细菌株系分别为
蜡样芽胞杆菌（Bacillus cereus）、黄单胞杆菌（Xanthomon⁃
as Campestris）、枯草芽抱杆菌（Bacillus subtilis）、杆菌 1
（bacillus，未定名）、杆菌 2、球菌 1、球菌 2、杆菌 3，其中杆
菌 3未在非转基因根际土壤中发现，其余菌株均分离得
到；非转基因植株根际土壤细菌株系分别为蜡样芽胞杆
菌、黄单胞杆菌、枯草芽孢杆菌、杆菌1、杆菌2、球菌1、球
菌 2、杆菌 4，其中杆菌 4未在转基因植株根际土壤中发
现，其余菌株均分离得到，表明转AmGS抗寒基因红叶石
楠对土壤细菌的种类无明显的影响。
表1 土壤细菌种类及培养性状
供试
材料
转基
因植
株根
际土
壤
非转
基因
植株
根际
土壤
菌株号
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
菌种
蜡样芽
孢杆菌
黄单
孢杆菌
枯草芽
孢杆菌
杆菌1
杆菌2
球菌1
球菌2
杆菌3
蜡样芽
孢杆菌
黄单
孢杆菌
枯草芽
孢杆菌
杆菌1
杆菌2
球菌1
球菌2
杆菌4
固体培养形状
圆形，橘黄色，有光泽，边缘整齐，中间凸
起，不透明
圆形，蛋黄色，有光泽，边缘整齐，中间凸
起，不透明
圆形，乳白色，有光泽，边缘整齐，表面突
出但平展，稍有皱褶，不透明
较大，圆形，中间凸起部分为乳黄色，边
缘整齐色浅，有光泽，不透明
较小，圆形，中间凸起，乳红色，边缘整齐
色浅，有光泽，不透明
较小，圆形，乳白色，有光泽，边缘整齐，
中间凸起，不透明
近圆形，乳白色，有光泽，边缘色深，中间
突出但平展，呈半透明状
圆形，浅黄色，有光泽，边缘整齐，中间凸
起，不透明
圆形，橘黄色，有光泽，边缘整齐，中间凸
起，不透明
圆形，蛋黄色，有光泽，边缘整齐，中间凸
起，不透明
圆形，乳白色，有光泽，边缘整齐，表面突
出但平展，稍有皱褶，不透明
较大，圆形，中间凸起部分为乳黄色，边
缘整齐色浅，有光泽，不透明
较小，圆形，中间凸起，乳红色，边缘整齐
色浅，有光泽，不透明
较小，圆形，乳白色，有光泽，边缘整齐，
中间凸起，不透明
近圆形，乳白色，有光泽，边缘色深，中间
突出但平展，呈半透明状
圆形，乳白色，有光泽，边缘整齐，不透明
（下转37页）
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（上接29页）
2.2.2 土壤中真菌菌株 通过对土壤中真菌的分离纯
化，根据培养形态及形态特征进行鉴定，结果详见表 2。
由表 2可知，转基因根际土壤中真菌菌株为木霉属（Tri⁃
ichoderma）、青霉属（Penicillium），2种菌株均在非转基因
植株根际土壤中分离得到；非转基因根际土壤中真菌菌
株为曲霉属（Aspergillus）、木霉属、青霉属，其中曲霉属未
在转基因植株的根际土壤中分离得到，表明转AmGS抗
寒基因红叶石楠对土壤真菌的种类无明显的影响。
表2 土壤真菌种类及培养性状
供试
材料
转基因
植株根
际土壤
非转基
因植株
根际土
壤
菌株号
1
2
1
2
3
菌种
木霉属
青霉属
曲霉属
青霉属
木霉属
固体培养形状
嫩绿、灰绿、褐灰或灰绿，圆形，边缘白
色，颗粒菌紧实平铺于培养基上
深绿色，圆形，边缘白色，深绿颗粒菌紧
实平铺于培养基上
嫩绿或深绿，圆形，边缘白色，颗粒菌紧
实平铺于培养基上
灰绿色，圆形，灰绿颗粒菌紧实平铺于
培养基上
褐灰或灰绿，圆形，边缘白色，颗粒菌紧
实平铺于培养基上
3 结论与讨论
本试验研究了转基因红叶石楠对土壤微生物中细菌
和真菌数量、种类的影响，综上所述，转基因红叶石楠对
土壤微生物中的细菌和真菌的多样性无明显的影响。
土壤微生物在生态环境中有着不可替代的作用，由
于传统生物技术和实验条件的限制，人工可分离培养的
土壤微生物只占到总量的 1%～5%，大量的土壤微生物
不能分离培养。近些年来，分子生物学技术发展迅速，已
经在土壤微生物的分析中应用，克服了传统生物技术的
限制，更能全面有效地分析土壤微生物多样性的特征。
本研究中利用刮板接种法对真菌数量进行计数和利用平
板菌落计数法对细菌进行计数，在实验中存在诸多的局
限和不足，不能全面的揭示转基因植物对土壤微生物多
样性的影响，所以在土壤微生物群落多样性的研究中，应
结合现代生物技术，但也不能忽视传统微生物培养方法
的作用。
本研究只是初步探讨了菌群的数量和菌落的外观性
状，仅对细菌和真菌的菌群进行了部分研究，对于转基因
植物对土壤微生物的影响还需要利用现代生物学技术进
一步深入的研究。下一步应当对不同季节的土壤微生物
群落变化及相同季节的土壤微生物群落稳定性的差异，
分析微生物生理生化特征，通过在分子水平上的研究，结
合特定DNA序列分析、限制性片段长度多态性技术等研
究微生物群落的多样性，绕过微生物菌种分离培养技术
难关，直接在基因水平上研究。对于微生物多样性，理应
使用更多的技术从更多的方面来研究，从而更广泛的、更
完全的揭示土壤中微生物的种群结构及其动态变化的特
征，有效地揭示微生物多样性对生态环境的影响［4-11］。
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