全 文 ：转 Bt基因玉米根际土壤及秸秆残体中
Cry1Ab蛋白含量动态*
李摇 凡1 摇 王摇 敏1,2 摇 孙红炜1 摇 杨淑珂1 摇 路兴波1**
( 1山东省农业科学院植物保护研究所 /山东省植物病毒学重点实验室, 济南 250100; 2中国科学院寒区旱区环境与工程研究
所, 兰州 730000)
摘摇 要摇 采用 ELISA法研究了田间种植条件下转 Bt基因玉米 MON810 生育期根际土壤及还
田秸秆中 Cry1Ab蛋白的田间残留降解动态,并分别用移动对数模型、指数模型和双指数模型
对秸秆分解释放 Cry1Ab蛋白的田间降解动态进行拟合,估算了 DT50和 DT90值. 结果表明: Bt
玉米不同生育期根际土壤中 Cry1Ab蛋白含量差异较大,但总体随生育期的延长而显著降低.
收获后地表覆盖和埋入土壤两种秸秆还田方式下,秸秆中 Cry1Ab 蛋白在土壤中的降解规律
基本一致,均呈现前期大量快速降解,中后期极少量稳定降解两个阶段. 秸秆还田 7 d 内,地
表覆盖处理的 Cry1Ab蛋白降解率均极显著高于埋入土壤处理;10 d 时两处理的降解率基本
一致,分别为 88. 8%和 88. 6% ;20 d后,两处理秸秆中 Cry1Ab蛋白的降解日趋缓慢;至 180 d
时仍能检测到少量的 Cry1Ab蛋白. 3 种模型均能较好地反映秸秆中 Cry1Ab蛋白的田间降解
规律,从相关系数(R)及 DT90值与实测值的吻合程度来看,双指数模型最优.
关键词摇 Bt玉米摇 Cry1Ab蛋白摇 根际土壤摇 秸秆还田摇 田间降解摇 拟合模型
*国家转基因生物新品种培育重大专项(2013ZX08012鄄004)资助.
**通讯作者. E鄄mail: luxb99@ sina. com
2012鄄11鄄19 收稿,2013鄄05鄄05 接受.
文章编号摇 1001-9332(2013)07-1907-07摇 中图分类号摇 Q948. 1;S154. 1摇 文献标识码摇 A
Dynamics of Cry1Ab protein content in the rhizosphere soil and straw debris of transgenic Bt
corn. LI Fan1, WANG Min1,2, SUN Hong鄄wei1, YANG Shu鄄ke1, LU Xing鄄bo1 ( 1 Institute of Plant
Protection, Shandong Academy of Agricultural Sciences / Shandong Provincial Key Laboratory of Plant
Virology, Ji爷nan 250100, China; 2Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research
Institute, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24
(7): 1907-1913.
Abstract: By using ELISA test kits, a field investigation was conducted on the degradation dynam鄄
ics of Cry1Ab protein in the rhizosphere soil of Bt corn MON810 at its different growth stages and in
the MON810 straws returned into field after harvest. Three models ( shift鄄log model, exponential
model, and bi鄄exponential model) were used to fit the degradation dynamics of the Cry1Ab protein
from the straw debris, and the DT50 and DT90 values were estimated. There existed great differences
in the Cry1Ab protein content in the rhizosphere soil of MON810 at its different growth stages, but
overall, the Cry1Ab protein content was decreased remarkably with the growth of MON810. The
degradation of Cry1Ab protein from the straws covered on soil surface and buried in soil showed the
same two鄄stage pattern, i. e. , more rapid at early stage and slow鄄stable in later period. Within the
first week after straw return, the degradation rate of the Cry1Ab protein from the straws covered on
soil surface was significantly higher than that from the straws buried in soil. At 10 d, the degrada鄄
tion rate of the Cry1Ab protein from the straws covered on soil surface and buried in soil was basi鄄
cally the same, being 88. 8% and 88. 6% , respectively. After 20 days, the degradation of Cry1Ab
protein entered slow鄄stable stage. Till at 180 d, a small amount of Cry1Ab protein could still be de鄄
tected in the straw debris. All of the three models used in this study could fit the decay pattern of
the Cry1Ab protein from the straw debris in field. By comparing the correlation coefficient (R) and
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 7 月摇 第 24 卷摇 第 7 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jul. 2013,24(7): 1907-1913
the consistency between the measured and calculated DT90, bi鄄exponential model was considered to
be the best.
Key words: Bt corn; Cry1Ab protein; rhizosphere soil; straw return; degradation in field; simula鄄
tion model.
摇 摇 近年来,随着转 Bt基因玉米在全球范围内大规
模商品化种植,其生态安全问题备受关注,尤其是
Bt蛋白对土壤生态系统的影响已成为国内外学者
关注的焦点. Bt玉米在生育期内可持续不断地通过
根系分泌物向土壤中分泌 Bt 蛋白[1-4],此外,Bt 蛋
白还可以通过植株残体脱落、伤口流出及花粉飘
落[5]等途径进入到土壤中. Bt 玉米收获后,大量 Bt
蛋白则通过玉米根茬[6]或秸秆还田进入到土壤生
态系统中[7-13],可能造成 Bt 蛋白在土壤中的累积.
Saxena等[3,14]报道通过 Bt 玉米根系分泌物和残体
降解释放的 Bt 蛋白在土壤中残留期最长可达
350 d;Sims等[15-16]用生物测定的方法研究发现,Bt
玉米收获后根茬中 Bt 蛋白在 1447 d 后才消失. 转
Bt基因作物释放的 Bt 蛋白在田间的实际降解过程
很复杂,影响因素很多. Bt 蛋白在土壤环境中的失
活或消除主要依靠昆虫消耗、太阳光降解作用、微生
物降解和最终的矿化作用[17],而转基因作物表达的
杀虫蛋白类型与含量、作物品种、土壤类型、土壤微
生物组成、土壤水分和环境条件等均可能影响土壤
中 Bt蛋白的降解速度[18] .近年来,有关室内及田间
条件下 Bt玉米残体中 Bt蛋白的降解及其对土壤生
态系统的影响研究较多[4,6-7,11,15,19-25],但有关田间
条件下 Bt玉米整个生育期及其秸秆还田后 Bt 蛋白
在土壤中的残留降解动态研究较少.
本文以全球商品化种植面积较大的转 Bt 基因
玉米MON810 为研究对象,在田间自然条件下种植、
收获并进行秸秆还田,利用酶联免疫法(ELISA 法)
检测了不同生育期内根际土壤 Cry1Ab蛋白含量,并
研究了地表覆盖和埋入土壤两种还田方式下秸秆分
解释放的 Cry1Ab蛋白的土壤降解动态.应用移动对
数模型、指数模型和双指数模型分别对 Cry1Ab蛋白
的土壤降解动态进行拟合,比较了 3 种模型的拟合
精度和估算的 DT50(降解半衰期,即降解初始秸秆
中 Bt蛋白含量 50%所需要的时间)、DT90(90%降解
期,即降解初始秸秆中 Bt 蛋白含量 90%所需要的
时间)值,探讨了 Bt 蛋白在土壤生态系统中的残留
和降解规律,以期为我国转 Bt基因作物土壤环境安
全评价提供科学依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验材料与试剂
供试玉米品系来源于美国孟山都公司的转 Bt
基因玉米 MON810(品种为 DK647BTY,表达 Cry1Ab
杀虫蛋白).
Bt鄄CrylAb酶联免疫试剂盒购自美国 Agdia 公
司,其中包括一块包被抗体的 96 孔板及配套试剂
(过氧化物酶标记物、阳性标样、TMB 底物和 PBST
洗涤缓冲液).
1郾 2摇 试验设计与采样方法
1郾 2郾 1 田间试验设计摇 作物种植地点为农业部转基
因植物环境安全监督检验测试中心(济南)的试验
基地,土壤为褐土,质地(美国制)为壤土,土壤的基
本理化性状为:pH值 8. 3,有机质 22. 09 g·kg-1,全
氮 1. 22 g· kg-1,全磷 0. 77 g· kg-1,全钾 1. 32
g·kg-1,碱解氮 32. 44 mg · kg-1,速效磷 9. 82
mg·kg-1,速效钾 90. 56 mg·kg-1 . 试验小区面积
15 m伊15 m,3 次重复,株距 20 cm,行距 60 cm.整个
试验不施肥,不喷洒农药,其他按常规管理.
1郾 2郾 2 Bt玉米不同生育期根际土壤采集 摇 于 2009
年 6 月 1 日播种,9 月 18 日收获. 分别于玉米的苗
期(6 月 12 日)、拔节期(7 月 1 日)、喇叭口期(7 月
17 日)、抽雄期(8 月 1 日)、抽丝期(8 月 11 日)、乳
熟期(8 月 30 日)和完熟期(9 月 13 日)采集根际土
壤样品. 采集时,每小区按 S 形随机选择 10 株,轻
轻去除 2 cm的表层土,再挖出全部根系,抖落多余
土壤,取附着于根系上的土壤即为根际土,将其装入
密封袋中,于-80 益冰箱中贮存备用.
1郾 2郾 3 Bt玉米秸秆还田及采样方法摇 于 9 月 18 日
Bt玉米收获后进行秸秆还田,采用网袋法,设地表
覆盖和埋入土壤两种处理. 先将收获后的玉米秸秆
各部分剪成碎段混合,然后用粉碎机粉碎成直径小
于 0. 5 cm 的粉末. 分别取 10 g 秸秆粉末装入尼龙
网袋(15 cm伊10 cm,30 目),摊成均匀薄层,每小区
每个处理 52 袋,另留取 12 袋用于检测还田前秸秆
中 Bt蛋白的初始含量.地表覆盖处理时将网袋均匀
铺在地表,尽量使网袋与地表接触面积最大,埋入土
壤处理则将网袋埋入土表以下 4 ~ 5 cm处.
8091 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
分别于还田后 1、2、3、4、5、6、7、10、20、50、80、
120 和 180 d取样.每次取样时每个小区中每个处理
取 4 个网袋中的秸秆粉末,重新混匀装入密封袋中
作为 1 个重复,于-80 益冰箱中保存备用.
1郾 3摇 Bt蛋白含量的测定
Bt蛋白含量的测定采用酶联免疫 ( Enzyme鄄
linked ImmunoSorbent Assay,ELISA)定量试剂盒法,
包括 Bt蛋白的提取与测定两个步骤. Bt 蛋白的提
取:称取样品 0. 15 g(剩余部分用于测定样品含水
量),液氮研磨均匀,装入 2 mL 离心管中,加入
1. 5 mL Cry1Ab提取液(1 伊PBST),涡旋混匀,静置
30 min,在 4 益条件下 12000 r·min-1离心 10 min,
取上清液,用 1伊PBST 提取液稀释 50 倍后待测. Bt
蛋白的定量测定:在同一酶标板中加入 6 个不同浓
度(0、0. 25、0. 5、0. 75、1、2 ng·mL-1)的 Bt 标准蛋
白及样品稀释液各 100 滋L,保鲜膜覆盖,振荡15 min,
保湿瓷盒中 25 益孵育 2 h;去膜,PBST缓冲液洗板 5
次;每孔中加酶标抗体 100 滋L,覆膜,振荡30 min,
25 益孵育 2 h;去膜,PBST 缓冲液洗板 5 次;每孔加
TMB 底物 100 滋L,覆膜,振荡 30 min,25 益孵育
15 min;最后每孔加入 3 mol·L-1硫酸终止液50 滋L,
充分混匀,30 min内用酶标仪(波长 450 nm)读取 OD
值,根据标准曲线及含水量求出 Bt蛋白含量.
1郾 4摇 Bt玉米秸秆还田后 Bt蛋白降解模型的拟合
1郾 4郾 1 移动对数模型摇 Herman 等[18]提出的经验移
动对数模型为:
lgA=mlg( t+k)+b
本文采用其幂函数的表达式:
A=B伊( t +k)m
式中:A 为 t 时刻土壤中 Bt 蛋白的残留百分数
(% );t为分解时间(d);k、m和 B为常数,B=10b .
1郾 4郾 2 指数模型摇 指数模型的表达式为:
A=A0 ekt
式中:A 为 t 时刻土壤中 Bt 蛋白的残留百分数
(% );A0为起始时刻土壤中 Bt 蛋白量;k 为 Bt 蛋白
的降解速率常数;t为分解时间(d).
1郾 4郾 3 双指数模型摇 双指数模型的表达式[26]为:
A=A0 e- k1t+(100-A0)e- k3t
式中:A 为 t 时刻土壤中 Bt 蛋白的残留百分数
(% );A0为起始浓度的土壤溶液中 Bt蛋白的百分数
(% );k1、k3分别为土壤溶液和土壤吸附的 Bt 蛋白
的降解速率常数;t为分解时间(d).
1郾 5摇 数据处理
应用 SPSS 16. 0 统计软件对数据进行方差分
析,用 Duncan新复极差法进行多重比较. 应用 Sig鄄
maplot 11. 0 软件回归向导(Regression Wizard)中非
线性参数估计求解模型参数(Marquardt鄄Levenberg
算法),获得拟合参数后,用最小二乘法求得 DT50和
DT90值.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 Bt玉米不同生育期根际土壤中 Bt蛋白含量
Bt玉米 MON810 在 7 个生育期根际土壤中
Cry1Ab蛋白含量表现出较大的差异性(图 1). 其中
苗期根际土壤中 Cry1Ab蛋白含量最大,达到 10. 61
ng·g-1,其次是喇叭口期(2. 51 ng·g-1)和完熟期
(1. 62 ng·g-1),抽丝期的 Cry1Ab 蛋白含量最少,
为 0. 27 ng·g-1 . 统计分析结果显示,拔节期与完熟
期的 Cry1Ab蛋白含量差异不显著,抽雄期与乳熟期
的差异也不显著,其他各时期之间的差异均达到极
显著水平.
2郾 2摇 Bt玉米秸秆还田后 Bt蛋白的田间降解动态
地表覆盖和埋入土壤两种还田方式下秸秆中的
Cry1Ab蛋白降解规律基本一致,均呈前期大量快速
降解,中后期极少量稳定两个阶段(图 2).秸秆还田
7 d时,地表覆盖和埋入土壤两处理秸秆中 Cry1Ab
蛋白含量分别为 110. 30 和 204. 99 ng·g-1,与初始
含量(903. 30 ng·g-1 )相比分别下降了 87. 8%和
77. 3% .秸秆还田 7 d 内的各测定时间,地表覆盖处
理的 Cry1Ab蛋白降解率均极显著高于埋入土壤处
理,说明还田 7 d内地表覆盖处理 Cry1Ab 蛋白的降
解快于埋入土壤处理. 这主要是由于地表覆盖处理
的秸秆直接暴露于空气中,地表光降解的强度远高
图 1摇 Bt玉米各生育期根际土壤中 Cry1Ab蛋白含量
Fig. 1摇 Content of Cry1Ab protein in rhizosphere soil at different
growth stages of Bt corn.
Se:苗期 Seedling stage; Jo:拔节期 Jointing stage; Be:喇叭口期 Bell鄄
bottom stage; Ta:抽雄期 Tasseling stage; Si:抽丝期 Silking stage; Mi:
乳熟期 Milk stage; Pm:完熟期 Physiological maturity stage.
90917 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 凡等: 转 Bt基因玉米根际土壤及秸秆残体中 Cry1Ab蛋白含量动态摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 2摇 不同还田方式下 Bt玉米秸秆中 Cry1Ab蛋白的田间降
解动态
Fig. 2摇 Degradation dynamics of Cry1Ab protein released from
Bt corn straws under different return patterns.
a)地表覆盖 Covered on soil surface; b)埋入土壤 Buried in soil. 下同
The same below.
于地下.还田后 10 d时地表覆盖和埋入土壤处理的
秸秆中 Cry1Ab 蛋白含量分别为 100. 96 和 102. 80
ng·g-1,降解率分别为 88. 8%和 88. 6% ,二者之间
差异不显著,说明还田后 7 ~ 10 d 内埋入土壤处理
的秸秆中 Cry1Ab 蛋白降解加快,至 10 d 时降解率
与地表覆盖处理基本一致. 还田 20 d 后,两种处理
秸秆中 Cry1Ab蛋白的降解日趋缓慢,处于中后期极
少量稳定阶段. 至还田 180 d 时仍能检测到少量的
Cry1Ab蛋白,地表覆盖和埋入土壤处理的秸秆中
Cry1Ab蛋白含量分别为 2. 85 和 0. 28 ng·g-1,降解
率分别为 99. 7%和 100% .因此,虽然还田前期地表
覆盖处理秸秆中 Cry1Ab蛋白降解较快,但两种处理
降解趋势基本一致,不同还田方式并没有显著影响
秸秆中 Cry1Ab蛋白的田间降解.
2郾 3摇 Bt玉米秸秆还田后 Bt蛋白降解模型的拟合
利用移动对数模型、指数模型和双指数模型分
别对地表覆盖和埋入土壤两种还田方式下秸秆中
Cry1Ab蛋白的土壤降解动态进行拟合(图 3).结果
表明,3 种模型均能较好地反映 Cry1Ab 蛋白的土壤
降解规律.对比拟合结果与实测值发现,地表覆盖处
图 3摇 Bt玉米秸秆中 Cry1Ab蛋白的田间降解动态实测值与
模型拟合
Fig. 3摇 Comparison between measured values and results of sim鄄
ulation models of degradation of Cry1Ab protein from Bt corn
straws in field.
玉:实测值 Measured value; 域:指数模型 Exponential model; 芋:双指
数模型 Bi鄄exponential model; 郁:移动对数模型 Shift鄄log model.
理的移动对数模型和指数模型的拟合结果稍逊于双
指数模型,埋入土壤处理的 3 个模型的拟合结果相
差不大.因此,双指数模型对秸秆中 Cry1Ab 蛋白田
间降解动态的拟合精度最好.
从拟合结果的非线性回归统计检验参数 P 值
(表 1)来看,3 个模型的拟合结果均满足显著性检
验的要求.从相关系数(R)来看,地表覆盖和埋入土
壤两种处理的双指数模型 R 值分别为 0. 967 和
0郾 997,与移动对数模型和指数模型相比,拟合精度
和吻合度更好.
从表 2 可以看出,地表覆盖处理下用 3 个模型
推导计算出的DT50值差异不明显,但DT90值差异较
表 1摇 不同还田方式下 Bt玉米秸秆中 Cry1Ab蛋白降解动态拟合模型
Table 1摇 Simulation models of degradation of Cry1Ab protein released from Bt corn straws under different return patterns
模型
Model
地表覆盖 Covered on soil surface
拟合方程
Simulation model
R P
埋入土壤 Buried in soil
拟合方程
Simulation model
R P
移动对数模型
Shift鄄log model
A( t)= 1. 66伊109(17. 27+t) -5. 82 0. 963 <0. 001 A( t)= 4. 25伊109(22. 21+t) -5. 64 0. 975 <0. 001
指数模型
Exponential model
A( t)= 104. 35e-0. 300 t 0. 966 <0. 001 A( t)= 104. 98e-0. 21 t 0. 997 <0. 001
双指数模型
Bi鄄exponential model
A( t)= 5. 06e-0. 0058 t+94. 94e-0. 32 t 0. 967 <0. 001 A( t)= 4. 75e-0. 061 t+95. 25e-0. 22 t 0. 997 <0. 001
0191 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
表 2摇 应用 3 个模型估算的 DT50和 DT90值
Table 2摇 Values of DT50 and DT90 calculated by three simu鄄
lation models (d)
模型
Model
地表覆盖
Covered on soil surface
DT50 DT90
埋入土壤
Buried in soil
DT50 DT90
移动对数模型
Shift鄄log model
2. 33 8. 58 3. 25 11. 66
指数模型
Exponential model
2. 45 7. 82 3. 53 11. 20
双指数模型
Bi鄄exponential model
2. 33 9. 08 3. 30 11. 47
大;而埋入土壤处理的 DT50值和 DT90值差异均不明
显.在地表覆盖处理下,还田 2 d 时秸秆中 Cry1Ab
蛋白的实测降解率为 42. 1% ,3 d 时降解率达到
69郾 3% ,3 个模型估算的 DT50值均在 2. 3 ~ 2. 5 d,基
本与实测值一致;还田 10 d 时实测降解率达到
88郾 8% ,因此,双指数模型估算的 DT90值(9. 08 d)与
实测值最为相近,而其他两个模型的估算值过小.在
埋入土壤处理下,还田 3 d时秸秆中 Cry1Ab 蛋白的
降解率为 48. 0% ,4 d 时达到 57. 2% ,因此,移动对
数模型和双指数模型估算的 DT50值(分别为 3. 25
和 3. 30 d)与实测值更吻合,而指数模型估算的
DT50值(3. 53 d)略大;还田 10 d 的实测降解率为
88. 6% , 3 个模型拟合的 DT90 值均在 11郾 20 ~
11. 66 d,基本符合实际降解规律. 总之,从估算的
DT50和 DT90值来看,双指数模型的估算值与实测值
最吻合,拟合精度最好. 此外,3 个模型估算出的地
表覆盖处理下 Cry1Ab蛋白降解的 DT50和 DT90值均
小于埋入土壤处理(表 2),说明秸秆还田前期地表
覆盖处理 Cry1Ab 蛋白降解较快,与实际降解动态
一致.
3摇 讨摇 摇 论
Bt蛋白通过根系分泌物进入土壤生态系统是
Bt作物的转基因成分进入土壤的一种重要途径,土
壤中的 Bt蛋白可被光分解,或作为微生物的碳源和
氮源被快速分解利用,但仍有部分能够结合在土壤
微团粒结构上,或被腐殖质固定,从而在土壤中持续
存在[27] .本文通过对田间种植的 Bt 玉米 MON810
不同生育期根际土壤中 Cry1Ab 蛋白含量的检测发
现,土壤中存在未被降解和利用的 Cry1Ab 蛋白,不
同生育期的 Cry1Ab蛋白含量差异较大,但总体上随
生育期的延长而显著降低,这与王建武等[7]利用温
室盆栽试验研究的 Bt玉米各器官中 Bt蛋白表达量
随生育期的变化趋势基本一致.而付庆灵等[28]通过
盆栽试验结合酶联免疫法的研究表明,Bt 棉根际土
壤中 Bt蛋白含量随生育期延长先增加后减少,在盛
蕾期达到最大值.另外,张燕飞等[29]在 Bt 水稻田间
种植期间的根际土中未检测到 Bt蛋白的存在.这说
明转 Bt基因作物的 Bt蛋白在土壤中的残留降解规
律因作物品种不同而存在差异.
本文应用 ELISA 定量方法对还田秸秆中 Bt 蛋
白田间降解动态的研究结果表明,不论是地表覆盖
还是埋入土壤的秸秆还田方式下,Bt 玉米 MON810
秸秆残体中 Cry1Ab蛋白在土壤中的降解趋势基本
一致,均表现为前期大量快速分解,中后期少量分解
并趋于稳定. 这个结果与目前报道的 Bt 玉米中 Bt
蛋白的土壤降解过程[4,11,15,18,25]基本一致. Bt 玉米
秸秆中 Cry1Ab蛋白的田间降解并没有受到还田方
式的影响,这与王建武等[25]对不同还田方式下 Bt
玉米 1246伊1482 秸秆中 Bt 蛋白田间降解的研究结
果一致.
动力学拟合模型是推导降解半衰期(DT50 )的
主要依据,目前对 Bt 蛋白土壤降解动态的拟合,不
同学者选择的模型不同. Herman 等[22]用双指数模
型推导得出 Bt 玉米中 Cry1F 蛋白土壤降解的 DT50
和 DT90分别为 0. 6 和 6. 9 d;Sims等[15]假设 Bt玉米
秸秆中 Cry1Ab蛋白的土壤降解符合指数模型,拟合
求得 DT50和 DT90分别为 1. 6 和 15 d;Herman 等[18]
用移动对数模型对 Bt PS149B1 系蛋白的土壤降解
动态进行了拟合;王建武等[4]利用上述 3 种模型对
室内可控条件下 Bt玉米秸秆中 Bt蛋白的土壤降解
动态进行了拟合,发现移动对数模型和双指数模型
的拟合结果与实际动态更吻合;张运红等[11]的研究
结果表明,双指数模型能更好地反映 Bt玉米不同组
织释放的 Cry1Ab蛋白在黄褐土中的残留动态.本文
分别对地表覆盖和埋入土壤两种还田方式下秸秆中
Cry1Ab蛋白的田间降解动态进行拟合,结果表明,
与移动对数模型和指数模型相比,双指数模型更符
合实际降解动态,虽然前两者也能反映其基本特性,
但拟合精度不如后者.
本研究通过双指数模型估算的地表覆盖和埋入
土壤两种处理下 Bt玉米 MON810 秸秆中 Cry1Ab蛋
白降解的 DT50分别为 2. 33 和 3. 30 d,DT90分别为
9郾 08 和 11. 47 d,这比王建武等[25]用移动对数模型
估算的 Bt玉米 1246伊1482 秸秆中 Bt蛋白田间降解
的 DT50(分别为 0. 79 和 0. 90 d)和 DT90 (分别为
5郾 03 和 3. 45 d)值大.分析认为可能与玉米品种、Bt
蛋白初始含量、土壤类型和成分等不同有关,同时可
11917 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 凡等: 转 Bt基因玉米根际土壤及秸秆残体中 Cry1Ab蛋白含量动态摇 摇 摇 摇 摇 摇
能与两个试验地环境条件差异较大有关. 邢珍娟
等[6]的研究结果表明,收获后 Bt 玉米根茬中 Bt 蛋
白降解与气温关系密切,温度高时秸秆中的杀虫蛋
白降解更快.此外,邢珍娟等[6]的田间试验还表明,
收获后未还田的 Bt玉米 MON810 根茬中 Cry1Ab蛋
白降解缓慢,DT50和 DT90均超过 200 d,降解 8 个月
后仍能检测到少量 Bt 蛋白. 因此,Bt 玉米收获后秸
秆还田,可粉碎残株,从而有利于秸秆中 Bt 蛋白的
田间降解.
本文在田间种植条件下对 Bt 玉米全生育期和
秸秆还田期进行跟踪研究,并用 3 种动力学模型对
秸秆中 Bt蛋白的田间降解动态进行拟合,使试验结
果更好地反映 Bt 蛋白的田间降解规律,为 Bt 玉米
的环境安全评价提供理论参考.但是 Bt蛋白在田间
土壤中的降解受自然环境等多种因素的交互影响,
今后还需在大田条件下对 Bt 蛋白与土壤生态系统
的互作进行长期监测与研究.
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作者简介摇 李摇 凡,女,1981 年生,硕士.主要从事转基因植
物环境安全评价及检测技术研究. E鄄mail: lfzjnd@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
31917 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 凡等: 转 Bt基因玉米根际土壤及秸秆残体中 Cry1Ab蛋白含量动态摇 摇 摇 摇 摇 摇