由于目前国内外尚没有关于转基因抗虫棉根际土壤毒蛋白在整个周年变化的动态的报道；尤其是国内外尚没有关于毒蛋白对根际土壤功能微生物和自身抗性物质变化趋势的系统报道。本论文从抗虫棉自身抗性物质含量的变化和调控研究了外源基因的转入及其表达对棉花自身的影响；通过检测转基因抗虫棉根际土壤毒蛋白的动态变化，进一步研究了Bt毒蛋白对根际土壤中固氮菌、有机磷细菌、无机磷细菌和钾细菌数量的影响，研究了转基因抗虫棉对土壤微生态的影响；为转基因抗虫棉容易缺钾、抗虫性与丰产性不协调等自身安全性和生态安全性提供理论根据。得出了以下结论： 1 根据豇豆胰蛋白酶抑制剂的高度保守性，从10个我国普遍栽培的豇豆品种中筛选出胰蛋白酶抑制剂活性最高的901青皮豇豆品种，提取豇豆胰蛋白酶抑制剂。首先用30％的饱和硫酸铵沉淀，去掉没有活性的残渣，将含有豇豆胰蛋白酶抑制剂的上清液再加入硫酸铵达60％的饱和度沉淀，将沉淀物收集，去掉无胰蛋白酶抑制剂活性的上清液通过以G-75为介质的凝胶过滤和以溴化氰活化的Sepherose4B(联有胰蛋白酶)亲和层析纯化了豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)并分多次多点免疫实验用兔制备了其兔多克隆抗体。用所制备的抗体建立了酶联免疫检测方法并检测了转CpTI基因棉花、水稻中的CpTI含量，稍微高于生物化学方法的测定结果，发现棉花不同器官CpTI的表达量不尽相同；抗体效价在10000以上，测定效果良好，标线规律，测定极限为4ng左右；与生物化学方法比较，本检测试剂盒误差较小，测定的结果准确，不受植物组织中色素的影响。本部分实验结果已在2003年3月通过农业部的专家鉴定，达到了国内领先、国际先进水平。 2 根据1999年Nature文章研究转Bt的玉米可以通过根系向土壤分泌毒蛋白，本文用酶联免疫检测技术(ELISA)研究了抗虫棉整个生育期土壤中的毒蛋白变化动态发现，转基因抗虫棉根际土壤中土壤中Bt毒蛋白含量明显高于常规棉根际土壤，一般抗虫棉高出常规棉200-300ng/g以上。甚至Bt毒蛋白含量最高时要比常规棉含量高一倍以上。经测定抗虫棉0-40cm土壤中毒蛋白含量以20cm处含量最高，所以土壤毒蛋白水平分布数据均选用20cm土壤测定。在盛蕾期距植株由近而远含量逐渐降低，后期有升高趋势，说明豇豆胰蛋白酶抑制剂的残留由幼嫩根系造成。CpTI的含量要比Bt毒蛋白的含量低一个数量级，一般在15ng/g左右。在棉花不同生育期，抗虫棉土壤中毒蛋白的含量变化规律比较明显，在植株毒蛋白表达量最高时土壤中的毒蛋白也达到最高峰。但是在棉花收获以后，土壤中的Bt毒蛋白降低到常规棉水平的50ng/g左右；而CpTI则降低到零，这说明外源毒蛋白的土壤残留不会对土壤造成长时间的影响。本部分实验在国内外的研究尚属首次。 3 鉴于有文献对毒蛋白在土壤中与土壤颗粒结合不易降解，但是受土壤pH值影响的报道，本文通过酶联免疫方法系统研究了Bt毒蛋白和CpTI在转基因抗虫棉整个生育期根际土壤中的降解情况。研究发现该两种毒蛋白在抗虫棉根际有不同程度的积累，但是豇豆胰蛋白酶抑制剂CpTI要比Bt毒蛋白少一个数量级；并且两种毒蛋白降解过程明显，Bt毒蛋白在盛蕾期到棉铃发育期之间毒蛋白降解速度加快，最快时达到4ng/g.hr；但是到吐絮期以后毒蛋白的降解明显放慢，降低几十倍，降解速度不到0.2ng/g.hr。用缩节安(DPC)处理以后毒蛋白的积累量有升高趋势，但是对毒蛋白的降解速度没有造成明显影响。由以上结果可以得出毒蛋白的降解与温度、士壤含水量和外源毒蛋白的浓度有密切关系。4 抗虫棉根际土壤中固氮菌、钾细菌、无机磷细菌和有机磷细菌数量均明显低于常规棉，并且其减少程度与根际土壤中Bt毒蛋白的含量呈一定程度的负相关，即根际土壤中毒蛋白的含量越高、细菌的数量越低；到了第二年棉花种植前，常规棉与抗虫棉固氮菌、钾细菌、无机磷细菌和有机磷细菌数量相差不大；经过DPC调控以后，没有明显的规律。经过研究Bt毒蛋白标准样品对土壤中上述细菌的影响只有达到50nrt以上时才会对常规棉根际土壤中上述细菌的数量产生明显的影响：而抗虫棉根际土壤中毒蛋白的数量仅在 200－300nglg之间，所以土壤中的细菌数量不仅仅是有Bt毒蛋白一个因素，它还会受到土壤中其它的环境因素（如温度、土壤湿度和土壤其它微生物）和植物根系活动（根系分泌物、根系脱落物）的影响；而细菌数量与毒蛋白呈正相关，可能是毒蛋白会影响上述因素。到第二年棉花种植前，上述细菌的数量又恢复到与常规棉相同的水平，证明了转基因抗虫棉对土壤的影响确实不会对土壤造成长时间的影响，但是会对当茬作物造成不利的影响．5 经过研究抗虫棉与常规棉各器官，尤其是根系中棉酚和缩合单宁含量后期大幅度升高；抗虫棉缩合单宁含量在棉花生育前期高于常规棉、后期低于常规棉；抗虫棉器官中棉酚含量在整个生育期都高于常规棉，这会严重影响棉花的生长发育（沈仍愚，1990），可能是造成棉花前期生长缓慢的重要原因：棉花缩合单宁后期大量上升，会增加棉花的抗病性，但是由于缩合单宁可以减弱Bt毒蛋白的杀虫活性（郭予员，200），因而抗虫棉后期?