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针对杨树种植过程中容易产生的病虫害等问题,研究者进行了大量的遗传育种研究,很多转基因杨树已经进行了田间试验,继而也出现了一些关于转基因植株种植过程中的安全性评价研究。但是关于转基因杨树田间种植后对环境生物多样性影响的持续性、系统性研究却很少。本论文针对转基因杨树的生态安全性问题,一方面从环境生态风险评价中所关注的微生物多样性问题出发,以田间栽培的转Bt基因抗虫741杨试验林为材料,通过土壤微生物培养技术和高通量测序技术,系统分析了转基因741杨根系区域不同季节、不同部位的微生物数量及细菌群落的组成和变化;另一方面为解决外源基因有可能通过花粉传播而产生的生态风险问题,进行了杨树叶绿体转化载体的构建及验证,以期通过叶绿体转化技术获得更具安全性的转基因植株,为杨树转基因育种提供一种新的工具。主要研究结果如下:（1）利用微生物平板培养法对转Bt基因741杨（Cry1Ac和Cry3A）7个株系和未转基因741杨（CK）的离根土、根际土和根面样品中可培养细菌、放线菌及真菌数量的动态变化进行统计分析。结果表明,连续2年不同月份间三类微生物的数量均表现出了极显著差异（P＜0.01）,根部微生物的数量受季节影响显著。但总体而言,同一类型样品中的微生物数量基本维持在同一数量级。在相同采样时间下,未转基因CK仅和部分转基因株系间表现出差异,而且这种差异性的出现具有随机性。（2）以转BtCry1Ac基因高抗株系Pb29和转Bt Cry3A基因高抗株系CC84及未转基因CK为调查对象,分析了3个株系在连续5年生长过程中的可培养微生物数量变化。结果表明,6月前后的各类微生物数量相对较低,而在7-9月份数量逐渐增加,到10月初微生物数量回落;根际样品中的各类微生物数量要相对高于离根土和根面样品的。6月到10月不同月份间离根土和根际土中的细菌数量均达到了极显著差异（P＜0.01）;放线菌和真菌的数量仅在离根土中存在显著差异（P＜0.05）。3个株系间在三类微生物数量上的差异均不显著（P＞0.05）。对25个月的各类微生物数量进行株系间相关性分析,发现同一类别样品中分离的微生物数量均存在显著相关,说明转基因株系和CK的根系土壤微生物数量在5年整体动态变化上呈现出一致的变化趋势。转基因741杨的种植并未对根系土壤微生物的数量产生影响。（3）利用Illumina测序技术,对未转基因741杨（CK）、转Bt Cry1Ac基因高抗株系Pb29和转Bt Cry3A基因高抗株系CC84三个株系的根系不同部位（根际、根面、根内生）细菌群落组成进行分析。结果表明,变形菌门在各类样品中占绝对优势（56.2%）,其次为酸杆菌门（11.9%）、拟杆菌门（10.7%）、放线菌门（9.1%）、Candidate division TM7（3.6%）、绿弯菌门（2.8%）、浮霉菌门（1.5%）、疣微菌门（1.5%）、芽单胞菌门（1.0%）等。以上9个门大约可占到总比例的98%,但各门所占比例在不同类样品所占比例有所不同。通过对各类样品中主要细菌门在不同样品中所占比例进行方差分析发现,大部分菌门在不同月份间均具有显著差异（P＜0.05）,但不同株系之间并未呈现明显的差异。（4）Alpha多样性分析表明,不同月份间和不同株系间的细菌群落丰富度和多样性指数均未呈现显著差异,但在不同采样部位间差异显著（P＜0.05）,说明细菌群落组成并未受到转基因的影响。Beta多样性分析结果表明,不同月份间或株系间的大部分样本重叠在一起,说明不同月份和不同株系之间的细菌群落结构具有相似性。进一步的LEf Se分析也发现,6月的各类样品中部分物种的丰度在株系间存在差异,到8月这种差异逐渐变少,10月时株系间不再存在差异,说明个别物种丰度发生的变化只是暂时的,而且土壤的理化环境因子在差异物种的出现中贡献度较大。采用Pearson法对细菌α多样性指数与根部土壤理化性质指标之间的相关性进行分析,可知p H与Simpson指数呈显著正相关,而与Shannon指数呈显著负相关;AK与Simpson指数呈显著负相关;其余理化因子与多样性指数间相关性不显著。其中AP相比其它因子对群落结构具有更大的贡献度。（5）成功构建了BtCry1Ac基因的叶绿体转化载体,其中以aad A基因作为筛选标记,烟草和杨树叶绿体基因组的同源片段分别为rbc L基因与acc D基因、rps12/7基因与ndh B基因。采用基因枪法进行烟草和107杨叶绿体转化,经过3-4轮筛选后,通过PCR检测,烟草及107杨各有6株系检测到了外源Bt基因;Bt Cry1Ac毒蛋白测定表明,6个烟草转基因株系中,株系T-4的毒蛋白含量最高,为19.32 ng/m L,而107杨转基因株系中,株系P1-1最高为6.48 ng/m L。但外源蛋白的表达量普遍偏低,说明烟草及107杨的叶绿体基因组中还有大量拷贝没有完全同质化。综合以上研究结果,从多角度、长周期进行分析,证明转基因741杨的种植对其根部微生物的数量和群落组成并未造成显著影响,这可以为转基因741杨环境释放后的自然生态系统风险评估提供更加系统的认识。对杨树叶绿体转基因技术的探索,也可以为生态安全性更高的杨树抗虫遗传改良提供新的研究思路。