专利名称：一种适于转基因植物土壤微生态系统评价的体系及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于土壤生态系统及微生物技术领域， 具体涉及一种适于转基因植物土壤微生态系统评价方法及其应用。
背景技术：
转基因植物是拥有来自其他物种基因或自身基因的植物。该基因变化过程可以来自不同物种之间的杂交，但该名词现在更多的特指那些在实验室里通过重组DNA技术人工插入其他物种基因或自身基因以创造出拥有新特性的植物。土壤作为植物生长的主要营养来源，转基因植物对其产生的影响不可忽视，肺 (herbicide tolerance)基因为例，外源基因表达产物可通过两条途径进入土壤，一是通过转基因作物在收割前后遗留在田间的植株残体及花粉向土壤中释放，二是通过转基因植物根系分泌物进入土壤(Dunfield and Germida, 2004; GermidaJournal of Environmental Quality; 33(3): 806-815)，从而对土壤微生态系统产生影响，特别是与土壤中整个微生物区系相互作用，对土壤中微生物的种类、数量以及生命活动状况施加影响。随着现代生物技术的发展，尤其是现代分子生物学的发展，微生物的研究方法已经从单纯的肉眼观察发展到现在从种群角度去研究整个微生态系统内的微生物。但是由于微生物的各种特性(如大部分不可培养、体积微小、群体效应等)，单一的研究方法必定会存在一定的局限性，所以综合运用各种方法已经成为目前研究工作的一个趋势。因此综合运用各种方法评价转基因植物种植后对土壤微生态系统的影响显得非常必要。另外近些年来国家对转基因作物的引入和粮食安全的重视，这种评价体系具有更深远的意义。
发明内容
本发明需要解决的问题是提供一种转基因植物种植的土壤微生态系统评价方法， 并以一种转基因作物为例明确其应用。本发明的技术方案为通过大田实验，在可控制的土壤环境中，种植转基因作物及其受体，通过一系列生物学方法测定土壤相关指标，这些指标具体包括土壤含水量、PH 值、有机元素、金属元素、酶活等。另外，引入现代生物学方法，具体包括磷脂脂肪酸分析 (PLFA)、16S rDNA聚合酶链式反应-梯度凝胶电泳分析(PCR - DGGE)、BIOLOG系列微平板方法等，收集采用这些分析方法所获得的相关指标数据。本发明通过模糊数学的方法，并通过CCA分析来确定相关指标在种植转基因作物及其受体的土壤之间是否存在差异。该方法基于以下思想而设立；降维的思想，基于模糊数学的理论，将土壤多维的系统来直观的观察其变化；尽可能综合考虑更多的指标并且能考虑到各因素之间的相互作用；在各指标权重分析中，排除主观人为因素的干扰。为了充分考虑到土壤系统的复杂性，本模型分为两个部分；分别是物理化学指标(物化)模块和微生物指标模块，通过上述两个模块综合评价种植转基因作物及其受体的土壤微生态系统的差异。1.指标的选取
物化模块选取土壤关键物理和生化指标，指标的选取可以分为两部分； 第一部分；通过CCA分析确立影响土壤微生态系统的关键环境物理化学指标。CCA分析是基于对应分析发展而来的一种排序方法，将对应分析与多元回归分析相结合，每一步计算均与环境因子进行回归，又称多元直接梯度分析。利用CCA分析结合环境数据分析微生物和环境因素之间的相互关系，其基本思路是在对应分析的迭代过程中，每次得到的样方排序坐标值均与环境因子进行多元线性回归。CCA要求两个数据矩阵，一个是微生物数据矩阵，一个是环境数据矩阵。首先计算出一组样方排序值和种类排序值(同对应分析)，然后将样方排序值与环境因子用回归分析方法结合起来，这样得到的样方排序值即反映了样方种类组成及生态重要值对群落的作用，同时也反映了环境因子的影响，再用样方排序值加权平均求种类排序值，使种类排序坐标值也间接地与环境因子相联系。通过以上CCA分析的图谱及环境因子相关系数，选取与品种差异较相关的指标最终确立影响微生态的系统的关键指标因子。第二部分；其他物化指标的选取可以考虑到作物的特性和当地土壤的特性加以选取。2.各指标因子隶属度的确立
隶属度函数是模糊控制的应用基础，正确构造隶属度函数是能否用好土壤模糊评价的关键之一。本方案的隶属度函数的确立参考了文献的经验数据，主要是通过与作物产量相关的升降型函数。另外，在函数确立的过程中对所有的指标进行了量纲化处理，为了后续计算的方便，所有指标的值都在0.1-1之间。
权利要求
1. 一种适于转基因植物土壤微生态系统评价方法，其特征是由以下步骤构成(1)土壤相关物理化学指标的测定和收集，先通过CCA分析的图谱及环境因子相关系数，选取与品种差异较相关的指标，然后考虑作物的特性和当地土壤的特性加以选取；(2)指标因子隶属度的确立使用与作物产量相关的升降型函数；在函数确立的过程中对所有的指标进行了量纲化处理，为了后续计算的方便，所有指标的值都在0. 1-1之间；(3)建立品种为行，指标为列的二维矩阵；(4)先求得各指标间相关系数，建立相关关系矩阵R；求各指标间相关系数，建立相关关系矩阵R ；求出其逆矩阵R-1，计算偏相关系数r，并最后计算各因子与其他因子偏相关系数平均值，该平均值占所有指标相关系数平均值之和的百分率即为权重系数；得到指标的(5)根据加乘法则，在相互交叉的同类指标间采用加法合成，求出土壤基于以上指标的综合性指标值I ；(6)通过分析不同作物种植后土壤的指数，因为指数的线性分布，可将指数值按照一定比例进行划分，落在同一区间的土壤类型，可以认为相似，落在不同区间的土壤类型可以认为存在差别，即种植该转基因作物对土壤微生态系统存在一定的影响。
2.根据权利要求1所述的适于转基因植物土壤微生态系统评价方法在评价转基因植物对土壤微生态系统影响中的应用。
全文摘要
本发明属于土壤生态系统及微生物技术领域，具体涉及一种基于模糊数学和典范对应分析方法(canonicalcorrespondenceanalysis,CCA)来评价转基因植物种植对土壤微生态影响的技术体系及其应用。本方案提供了一种综合考虑土壤微生物与物理化学指标的评价方法，应用该方法可有效评价转基因作物种植对土壤微生态系统带来的影响，对于我国乃至全球转基因植物释放前的安全评价具有重大的理论意义和实用价值。
文档编号G06F19/00GK102169117SQ201010614128
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者庞延军, 张培培, 彭欣, 戚金亮, 杨永华, 杨荣武, 桂恒, 沈恒冠, 陈丰 申请人:南京大学