转基因技术在作物育种中的应用已经取得了举世瞩目的成就,抗虫、抗病和抗除草剂作物在国际上已广泛进入商业化应用阶段,产生了巨大的经济和社会效益。作物转基因技术在给人类带来巨大收益的同时,也可能给生态环境等带来潜在的风险,在转基因作物进入商业化之前,必须经过以科学研究为基础的安全性评价。水稻是最重要的粮食作物,研究转基因水稻及其还田秸秆对土壤微生物的影响,是转基因作物风险评估的重要组成部分。本文以水稻为研究对象,采用三组转基因水稻和相应的常规水稻为试验材料,研究转bar基因水稻在生长期外源基因对土壤环境的影响、转bar基因水稻秸秆在海南南繁稻田中的降解规律及模型、转基因水稻根系分泌物和秸秆降解导致基因水平转移的风险,为转基因水稻环境安全性评价提供理论依据。首先,采用籼、粳两个亚种类型的具有除草剂抗性的转bar基因水稻和其常规稻（非转基因）品种进行田间试验,先后采用传统平板培养法和Illumina MiSeq高通量测序技术研究转基因水稻对土壤微生物群落的影响。通过传统平板培养法分析发现,在土壤可培养真菌、细菌和放线菌方面,转bar基因水稻根系土与相应的非转基因水稻根系土之间存在显著差异。通过高通量测序技术对水稻成熟期不同土层土壤细菌进行分析,发现转基因粳稻与其常规品种间、在不同土层的多样性指数差异不显著;而在籼稻方面,除在水稻根系密集区上层土壤的ace多样性指数存在显著差异外,转基因籼稻与其常规品种在其他土层的多样性指数差异也不显著。在优势菌群方面,粳稻土和籼稻土间除了几个共有的关键菌属（Rivibacter、Anaeromyxobacter,Roseomonas、Geobbacter、Thiobbacillus、Clostriudium 和 Desulfobulbu）之外,仍存在特有的优势菌,在粳稻样品中还存在大量聚球蓝细菌和脱氯单胞菌,而在籼稻土中则富含大量Chloronema、Flexibacter和Blastocatella。此外,转基因粳稻和常规品种之间土壤细菌的丰度与籼稻的显著不同,转基因粳稻土中的厌氧菌Anaerovorax比常规水稻土更丰富;在相应籼稻类型土壤中,该菌表现为转基因水稻比常规水稻缺乏,而Deferrisoma在籼稻类型土壤中则呈现相反的现象,即Derrisoma在籼稻土壤中的相对丰度,转bar基因比非转基因的更丰富;而在粳稻中,其丰度是转基因比非转基因匮乏。可见,与相应的常规稻相比,转基因籼稻和粳稻对土壤细菌具有不同的影响。其次,比较籼、粳两个亚种类型的转基因水稻秸秆在热带地区（中热带和边缘热带）还田的降解情况,以三个转bar基因水稻秸秆和当地主栽常规稻秸秆为材料分别在陵水和海口开展第一批次秸秆还田试验,还田的秸秆籼稻比粳稻降解快,同亚种类型水稻秸秆降解效果相当。采用三组籼、粳型转bar基因水稻与相应的常规水稻品系秸秆,分别在乐东和海口地区设置秸秆还田第二批次试验。在海口试验点,相同还田时间三组转基因水稻与相应的非转基因品系的降解效果相当。在乐东试验点,三个转基因水稻秸秆残留率显著高于其相应的非转基因品系的,即转基因水稻秸秆比非转基因的降解慢,此外在秸秆还田850 d后仍有残留生物量。采用三组籼、粳型转bar基因水稻与相应的常规水稻品系秸秆,在海口地区开展第三批次秸秆还田试验,结果三个转基因秸秆明显比相应非转基因亲本秸秆降解快。综合不同批次的秸秆还田试验的结果,秸秆还田期间其生物量降解呈现出先快后慢的规律,趋势符合4参数-双指数模型,其R2值最高可达0.99。不同地区同一品种秸秆的降解半衰期不同,三地区转基因水稻B2、B6和B9秸秆降解的平均半衰期分别为63.2 d、45.1 d和47.9 d,而相应的非转基因常规品种X3、D8和Y1秸秆降解平均半衰期分别为36.3 d、25.3 d和40.8 d。总体上,转基因水稻秸秆表现为较相应的非转基因水稻秸秆降解慢的趋势。第三,通过PCR-DGGE分析技术比较转bar基因水稻与相应的非转基因水稻秸秆降解对土壤微生物群落结构组成、丰度和多样性的影响。结果表明,在整个还田初期,无论籼型还是粳型转基因水稻,其土壤细菌多样性指数Shannon-Wiener和丰富度指数Richness与相应非转基因材料相比差异不显著,但随秸秆还田时间增加,其变化趋势略有差异,转基因和非转基因之间呈现相反的趋势,即粳稻组内转基因材料表现为先升高后降低,非转基因材料呈现先降低后升高的趋势;而籼稻组内转基因材料呈现平稳上升的趋势,非转基因材料则是先升高后降低。类似地,在土壤真菌多样性指数Shannon-Wiener和丰富度指数Richness方面,籼、粳二型转基因水稻的与其相应非转基因的差异不显著。随着秸秆还田时间增加,籼、粳转基因材料均表现为逐渐升高的趋势,非转基因材料均呈现逐渐降低的趋势,即转基因和非转基因的变化趋势有差异。然而,进一步以高通量测序技术分析转bar基因水稻与相应的非转基因水稻秸秆降解对土壤细菌类群落组成、丰度和多样性的影响。结果表明,转bar基因水稻秸秆降解对土壤细菌类的多样性指数和物种组成影响不显著,仅丰富度指数sobs和chao与非转基因材料的存在显著差异。在秸秆还田方面,经非度量多维标度（NMDS）分析发现,粳型转基因水稻秸秆和非转基因秸秆对细菌类微生物影响有差异,而籼型转基因水稻秸秆与其相应非转基因秸秆还田效应相当。综合以上结果,认为转基因水稻秸秆还田对土壤微生物的影响很小,没有达到显著水平。此外,本文还以bar基因和16S rRNA基因通过定性和定量PCR检测生长期和秸秆降解期的土壤微生物DNA,试图寻找转基因水稻外源基因向土壤微生物水平转移的证据。试验结果没有发现bar基因向土壤微生物水平转移的现象。综上说明转bar基因水稻大田种植及其秸秆降解对土壤微生物群落没有明显影响,转bar基因水稻对土壤微生物环境是安全的。