转基因生物技术可以从基因水平上改良林木的目的性状,克服传统技术难以解决的问题。作为模式树种,转基因技术的应用,加快了杨树良种选育过程,通过基因工程手段已获得了耐盐、抗病虫、抗除草剂、降低木质素含量和增加生长量等转基因杨树。伴随着转基因产品的推广,转基因安全问题逐渐显露出来。因此,转基因植物在实际推广之前必须进行安全性评价。目前,关于转基因生物安全的研究,在转基因作物方面研究较多,而对转基因林木的研究还很少,研究内容也集中在对转基因林木土壤微生物方面,但研究方法多使用传统的稀释平板培养计数法。转基因植物除了可能会对周围生态环境和其它植物产生影响,外源基因在导入植物基因组以后,会改变原有的正常序列,使得自身的代谢过程发生改变,可能会产生一些非预期的效应。本研究以成龄期(8年生)转多基因库安托杨(P.×euramericana‘Guariento’)(包含5个外源基因:Vgb基因,编码好氧透明颤菌血红蛋白;Sac B基因,编码果聚糖蔗糖酶,参与枯草芽孢杆菌果聚糖的生物合成;Bt Cry3A,编码来自鞘翅目苏云金芽孢杆菌的内毒素;OC-I,是一种抗虫基因,编码水稻半胱氨酸蛋白酶抑制剂;JERF36,番茄基因编码茉莉酮酸/乙烯响应因子蛋白)及未转基因库安托杨为试验材料,采用Biolog-ECO生态板和细菌16S r DNA V4区测序的方法研究了转基因林地土壤微生物的碳代谢能力、土壤细菌群落组成和结构多样性;采用液相色谱-质谱联用仪和气相色谱-质谱联用等方法研究了转基因对杨树的代谢物以及木材的性质影响。论文的主要研究结论如下:1.外源基因没有出现水平转移的现象。使用外源基因Vgb、Sac B、Bt Cry3A+OC-I和JERF36的特异性引物,对试验林内根际土壤微生物DNA和其它多种林下植物的总D NA进行了PCR检测,电泳结果显示,所有DNA样品中均未出现目的基因片段,说明本试验林地内转基因杨树的外源基因在8年内没有发生向根际土壤微生物和其它植物水平转移的现象。2.转基因杨树对土壤微生物数量和碳代谢能力没有明显影响。以5个转基因无性系、1个非转基因无性系和1个未耕作土壤对照编号为实验材料。使用稀释平板培养法研究了转基因杨树的非根际土壤中三种微生物的数量(细菌、真菌和放线菌),结果显示:转基因杨树和非转基因杨树的非根际土壤中可培养的细菌、真菌和放线菌数量在杨树的不同生长期是会出现一定的变化,但是这种变化没有明显的规律。应用Biolog方法研究转基因杨树种植对其根际土壤微生物群落功能多样性的影响,通过对土壤微生物单一碳源利用水平进行比较分析,与非转基因杨树相比转基因杨树的栽植对根际土壤微生物群落碳源利用能力、丰富度指数、优势度指数和均匀度指数的变化影响不明显;碳源利用多样性主成分分析表明,无植物种植与其它无性系根际之间分布区域存在明显差异,转基因与非转基因之间分布不明显,说明转多基因库安托杨对土壤微生物系统没有明显的影响。3.转多基因杨树对根际土壤细菌群落组成和结构多样性没有影响。本研究使用测序的方法来分析两个转基因杨树无性系(D5-20和D5-21),一个非转基因无性系(D5-0)和未耕作土壤(CK)的根际土壤细菌的16S r DNA的V4区域,来判定土壤微生物多样性和群落的结构组成。通过过滤去掉干扰数据,仍然有468 133条属于细菌的序列存在。在所有的样本中共有10优势类群(所含序列>1%)。551个菌属中有241个(含量占比例的97.33%)种菌属在所有样品中都存在。维恩图显示,1 926个OUT被所有样本共享。在栽植杨树(转基因杨树和非转基因杨树)的根际土壤微生物中我们发现绿弯菌门的含量显著降低。最终结果,我们通过比较转基因杨树、非转基因杨树和未耕作土壤细菌多样性及群落结构组成没有发现统计学差异,这表明这种遗传修饰对根际细菌群落的几乎没有影响。4.转基因杨树木材的物理性质和化学性质出现广泛变异。对5个转基因无性系和1个非转基因无性系进行株高、胸径、木材的物理性质和化学性质比较分析。而且转基因无性系之间及与对照间均存在差异,与未转基因杨树相比转基因杨树的株高、综纤维素和纤维素含量均增加,株高最高增加4.57%,综纤维素最高增加6.21%,纤维素含量最高增加5.01%;总木素和酸溶木素含量均下降,总木素含量最高降低17.06%,酸溶木素含量最高降低13.99%;而胸径、纤维长、纤维宽、微纤丝角和酸不溶木素含量的变化则有增有减。所以说外源基因的导入引起了非靶目标材性性状的广泛变异。5.转基因杨树木材代谢物的含量发生变化,但是组分却没有发生改变。使用液相色谱-质谱联用仪和气相色谱-质谱联用仪对转基因杨树木材代谢组进行非靶标无偏向性的检测,在2个转基因无性系(D5-20、D5-21)和1个非转基因无性系(D5-0)的代谢物中,我们共检测出197种代谢物,发现导入基因以后没有出现代谢物种类的增加和缺失。但在进行代谢物含量的对比时,发现转基因无性系(D5-20)有52种代谢物在含量上与非转基因无性系(D5-0)出现显著差异,另一个转基因无性系(D5-21)有83种代谢物在含量上与非转基因无性系(D5-0)出现显著差异。将两个转基因无性系进行对比,却只有13种在含量上出现显著差异。PCA分析表明,转基因的两个无性系之间并没有明显差异,转基因和非转基因无性系能够通过代谢组进行区分。