铝胁迫下栝楼根系分泌物对根生长及细胞壁官能团的影响

为探究根系分泌物对铝胁迫下栝楼根部的影响,实验选取浦江栝楼和安国栝楼为材料,在土培条件下观察不同浓度根系分泌物对铝处理下栝楼根系生长特性和细胞壁官能团的影响.结果表明:铝胁迫对2种栝楼的生长均有一定抑制,各指标在低浓度根系分泌物施用后得到恢复,但随着浓度上升呈现先升后降的趋势;细胞壁红外光谱图显示,R-O振动吸收峰和-OH振动吸收峰在处理下升高,同时也证明-NH,C=O,C==C,-CH_2官能团是中和铝毒或螯合Al~(3+)的重要官能团;各处理组中,Y_(300-20)的红外吸收峰最接近对照组,说明低浓度根系分泌物维持了细胞壁物质的稳定,而高浓度根系分泌物会导致自毒效应.研究结果为铝毒机理研究和铝胁迫缓解途径的探求提供了依据.     

大豆根系分泌物对根际土壤铝形态的影响

对19个大豆（Glycine max）品种进行了筛选试验,选择耐铝性不同的2个大豆品种（铝耐性品种：浙春2号和敏感品种：浙春3号）作为实验材料,设置5个铝处理水平和3个平行组（根际、非根际和外源根系分泌物组）,测定了大豆根系分泌物中柠檬酸的含量;在处理30d后用浸提法提取3种类型土样中的各种形态的铝并测定其含量,同时检测了相应土样的pH值变化．实验结果显示,铝胁迫下,耐铝品种浙春2号根系分泌大量的柠檬酸,比铝敏感品种浙春3号显著;随着铝处理量的增加,浙春2号根际土壤相对于非根际土壤而言,Al^3＋、（AIOH）^2＋、Al（OH）^2＋等形态铝的含量均有所降低,单聚体羟基铝（（Al0H）^2＋、Al（OH）^2＋）含量的降低尤为显著,而腐殖酸铝（HA-Al）的含量有所升高;外源根系分泌物组的实验结果和根际土壤组相似,显示出耐铝性大豆根系分泌物具有一定的铝毒缓解效应．实验结果还表明,根系分泌物对根系土壤具有一定的酸化作用,而铝的形态与pH值有直接的关系,所以根系分泌物对铝形态存在一定的间接影响．     

根系分泌物在有机氯农药残留降解过程中的作用

为了探讨根系分泌物在植物修复持久性有机污染物过程中的作用,借助盆栽模拟实验,研究了苏丹草(Sorghum sudanense)的根系分泌物对土壤中有机氯农药(organochlorine pesticides,OCPs)残留的降解效应以及对根际微生物群落结构的影响.结果显示,供试质量比(0~336.48 mg·kg~(-1))范围内,根系分泌物促进了"根际"土壤(TR_2)中OCPs的去除.添加30 mL总有机碳质量浓度为246 mg·L~(-1)根系分泌物浓缩液修复平衡20 d后,"根际"土壤(TR_2)中OCPs去除率高达79.21%(69.23%~86.49%),比对照组(CK)高出36.43%,比微生物活性被抑制的TR_1组高出52.28%;相同污染水平下,"根际"土壤(TR_2)中土壤微生物碳也明显高于CK、TR_1组.实验期间,细菌的磷脂脂肪酸在OCPs污染土壤中占主导地位,其次为真菌,它们的群落动态与OCPs降解速率的变化趋势相一致.说明OCPs降解过程中,根系分泌物通过改变根际土壤中细菌、真菌的种群数量及其群落结构所营造的根际微生态环境,是促进OCPs降解的关键因素.     

植物根际营养研究进展

根际是受植物活根影响的土壤微区。植物根际营养生态是近年来的研究热点。笔对根际土壤采样方法和营养检测技术、根际微区养分状况、根系分泌物对根际营养影响等方面的研究进展进行了综述。着重介绍了根际土壤田间采样和室内模拟培育方法,根际微域营养检测常用的电极法、电子探针法和冰冻切片法,总结了近20年来国内外根际土壤氮、磷、钾营养状况的研究成果,深入分析了根系分泌物对根际环境、养分释放及植物适应养分胁迫等的影响,提出了植物根际营养研究今后应加强的领域和方向。     

溶磷细菌9320对玉米苗期植株根系分泌物的影响

为了解溶磷细菌促进作物生长的机制和最终效果,将不同剂量的溶磷细菌9320添加到土壤中,以此培养玉米幼苗,测量幼苗根系分泌物中的可溶性蛋白、可溶性糖、有机酸、土壤有效磷的含量、植株生长状况等.结果表明:随着土壤中溶磷细菌剂量的增加,玉米根系分泌物中可溶性蛋白含量增加,可溶性糖含量降低,有机酸种类和含量增加,根区土壤有效磷含量增加,根际土壤有效磷含量降低,玉米幼苗的株高、根长和质量都增加.同灭菌处理组相比,活菌处理组中,根系分泌物的蛋白含量和根区土壤有效磷含量更高,根系分泌物可溶性糖含量和根际土壤有效磷含量更低,玉米的生长情况更好.这些结果说明溶磷细菌能够将土壤中的难溶态磷转化为可溶态磷供植物吸收利用,而且能够促进根系的代谢活动,最终促进植物生长.     

林木根源有机C对大气CO2浓度升高的响应

林木根源有机C包括根系通过根枯落物、根系(根共生菌丝)分泌物和根共生菌周转3条途径向土壤输入的有机C.它是森林生态系统中一个重要的、潜在的C汇.综述了根源有机C与其微生物对CO2浓度升高的响应.虽然对根系寿命的变化尚不清楚,但CO2浓度升高将导致根系生物量、生产量、死亡量和分泌物的增加;同时,CO2升高亦促使根共生菌生物量的增加而增加了共生菌的C归还潜力,表明CO2升高使根源有机C的输入增加了.CO2浓度升高情况下,根系化学性质(根N浓度降低)和形态特征(根直径增加)的这些变化均有利于增加土壤C的吸存;而根分布深度的降低则对土壤C吸存不利;CO2浓度升高对根分泌物和根共生菌质量的影响研究则极少.CO2浓度升高下土壤微生物活性和群落组成的变化存在较大的不确定性.目前CO2浓度升高下林木根源有机C对森林长期C吸存的贡献仍很不清楚.     

小兴安岭小叶章根际微生态系统土壤碳空间分布特征

根际微生态系统包括土壤、植物根系和土壤微生物三大部分,它是联接大气、水体、土体、生物体碳流通的中间环节,是生态系统碳循环的关键部分。揭示小叶章根际微生态系统碳的时空动态对于研究小叶章生态系统碳循环具有重要意义。碳素是生命有机体的关键组成成分,根际微生态系统是物质循环的核心区域。论述了根际微生态系统的概念和内涵及其中间环节,是生态系统碳循环的关键部分。研究了国内外近年来根际微生态系统土壤有机碳(SOC)空间分布特征。分别描述了柱状实验和小室实验各类土壤的SOC含量。柱状实验和小室实验的结果显示了较好的一致性;在整个生长季节内,根层根际土和根层根表土SOC含量最高,表层根际土和下层根际土SOC含量相对较高,表层非根际土和下层非根际土SOC含量最低;且保持稳定。并且描述了柱状实验和小室实验各类土壤的土壤微生物量碳(MBC)含量。MBC的空间分布同样也包括为垂直分布和水平分布,垂直分布表现为MBC浓度的差异和微生物活性的差异,主要原因为根系在垂直方向上的不同生长特性导致不同的根系沉积,进而引起的微生物活性差异;水平分布主要由土壤微生物自身水平移动或在其它介质作用下的水平迁移所导致MBC在水平方向上浓度差异。     

多环芳烃胁迫下根系分泌物对根际微生物降解效能的影响

借助盆栽模拟试验,研究了多环芳烃胁迫下黑麦草根系分泌物质对根际微生物降解效能的影响.结果显示:在试验浓度为0~343.61 mg·kg-1范围内,根系分泌物—土壤微生物系统(TR2)对多环芳烃代表物菲的去除效果具有明显的促进作用.3个处理中,TR2对菲的去除率最高(77.57%),比对照组(CK)高33.49%,比添加Na N3系统(TR1)高58.16%.借助细菌计数法对根际微生物数量的检测结果则显示,相同污染水平下,TR2系统里微生物数量最多,CK次之,TR1最少.试验表明,黑麦草根系分泌物对根际微生物降解效应的促进作用可能与根际微生物种群数量的变化有关,即根系分泌物的存在促进了根际微生物种群数量的提高,进而强化了根际微生物的降解效能.     

茶柿间作系统中茶树根际微环境的研究

以湖北省贺胜桥茶场的茶柿间作系统和纯茶园系统为研究对象,对两种系统中茶树根系分泌物中的氨基酸、酚、可溶性糖及有机酸进行了分析,同时测定了根际土壤pH和养分含量.结果表明:与纯茶园系统相比,间作系统中茶树根系分泌的氨基酸量增加了2倍,酚下降了45.45%,酚氨浓度比下降了81.82%,改善了茶叶品质;根系分泌有机酸的能力减弱,防止了土壤的进一步酸化;同时土壤的理化性质得到了改善,更适宜于茶树的生长,因此,茶柿间作系统从根际微环境这个角度来看也是一个理想的复合生态模式.     

盐生植物根际对土壤中微生物数量和酶活性的影响

选择滨海盐碱地为研究对象,通过实验就盐生植物根际对土壤中微生物的数量和酶活性的影响进行了初步研究.实验结果表明,盐生植物种植后,根际土壤的微生物数量比非根际土壤明显增加,酶活性也有不同程度的提高.植物根系越发达,土壤中微生物的数量越多,土壤酶的活性也越高.为盐渍化土壤的植物修复提供了理论数据,具有一定的现实意义.     

铝胁迫对大豆根际土壤酶的影响

研究了铝胁迫对大豆根际4种土壤酶(蔗糖酶、淀粉酶、过氧化氢酶和脲酶)的影响．结果表明，不同铝处理对4种土壤酶都有明显的影响；在高铝胁迫下，4种酶的活性都下降，将大大降低土壤的能力；中等铝处理对4种酶的影响有所不同．3个大豆品种在铝对根际土壤酶影响上存在一定的基因型差异。     

锰对美洲商陆和小飞蓬根系形态及根系分泌物的影响

为进一步阐明植物对锰毒的耐性机制,从根系出发,以美洲商陆与小飞蓬为实验材料,设置了5个锰处理浓度:0.005,1,5,10和15 mmol/L,用水培方法进行实验,处理14 d时分别对2种植物根系进行扫描,并测定其根系分泌物中的总糖、氨基酸和有机酸含量.结果表明:美洲商陆在锰浓度大于1 mmol/L时促进根系生长,表现为其根长、根体积随锰浓度的升高而增加,根直径随锰浓度的升高而逐渐变小;小飞蓬的根长与根体积随着锰浓度的增加而逐渐变小,根直径的变化无明显的规律;随着锰浓度的增加,2种植物根系分泌物中的有机酸含量增加,氨基酸与总糖含量先增加后减少,美洲商陆根系分泌物中总糖、氨基酸和有机酸的含量均高于小飞蓬,这可能是其耐性机制之一.     

林木根际微生态过程与细根寿命调控机制研究进展

细根在森林生态系统中具有重要的生物学和生态学地位。细根寿命取决于树种本身,也受控于环境条件。根际作为植物、土壤与微生物三者交互作用的区域,其中的微生态过程对细根寿命的调控具有决定意义。笔者基于当前国内外细根寿命调控的主要因素,分别从根际碳沉积与根际微生态过程、根系对根际微生物群落构建的影响、根际微生物对细根寿命调控的可能机制3个方面对根际微生物与根系的互作效应,及其对细根寿命调控机制的相关研究进展进行综述。在此基础上,提出了:①酚酸介导的植物-微生物化学对话机制是未来根土互作研究的重要领域;②根系与微生物互作主要以光合产物碳作为枢纽,根际碳沉积促进了土壤微生物在根际的定殖,进而导致根际的微生物群落在组成和结构上与非根际土壤的呈现显著差异;③根土互作过程中由根系和根际微生物产生的信号物质可能对根系的生长发育产生显著影响;④作为细菌的主要群感信号分子,酰化高丝氨酸内脂(AHLs)可参与调控根系细胞的凋亡;真菌侵染根系后也可能导致根内活性氧(ROS)累积,进而调控根系细胞凋亡。目前未见根际微生物参与根系寿命调控的研究报道。建议进一步构建细菌群落演变-群感信号表达-细根寿命关系模型,以及真菌侵染-活性氧信号内稳态调控-细根寿命关系模型,这些对深入揭示林木细根衰老和凋亡的微生态调控机制具有重要理论意义。     

入侵植物紫茉莉根系分泌物对土壤微生态环境的影响

水培紫茉莉幼苗收集根系分泌物,用3种不同浓度的根系分泌物(低浓度LC,中浓度MC,高浓度HC)处理麦田土,测定其对土壤养分含量、酶活性和微生物群落的影响.结果表明,紫茉莉根系分泌物降低了土壤碱解N、有效P和K的含量,在高浓度处理下分别下降37.10%、46.71%和23.85%,达显著水平,而土壤有机质含量显著提高,增加了43.25%;土壤尿酶、碱性磷酸酶和纤维素酶活性均呈下降趋势,在中浓度处理下已达显著水平,而蛋白酶活性与此相反;随着根系分泌物浓度的提高,土壤细菌和放线菌数量表现出降—升—降的变化趋势,而土壤真菌则先升后降.紫茉莉根系分泌物改变了土壤微生物群落结构和土壤养分的供求平衡,实现自身生物量快速增长,提高竞争能力,从而实现成功入侵.     

锌污染对吊兰根际土壤酶活性的影响

大量研究表明,用土壤酶的活性作为土壤重金属污染指标是可行的,对土壤重金属污染的防治和修复有重要意义。重金属锌大量进入土壤后,会严重影响生态环境和人类健康,锌污染土壤的生物修复迫在眉睫。本文通过对吊兰进行锌胁迫下的盆栽实验,研究锌污染对吊兰根际土壤、非根际土壤及对照组土壤酶活性的影响。结果表明:锌的浓度影响土壤酶的活性,随着土壤中锌浓度的增加,吊兰根际土壤和非根际土壤中蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性均呈现先增加后下降的趋势。脲酶、磷酸酶活性在土壤锌浓度为200mg·kg~(~(-1))时达到最高值,而蔗糖酶则在土壤锌浓度为500mg·kg~(-1)时达到顶峰,过氧化氢酶活性随土壤锌浓度的增加逐渐降低。同时,吊兰根际土壤中酶活性非根际土壤中酶活性空白对照组中土壤酶活性的结果说明吊兰对提高锌污染土壤酶的活性有一定的效果。     

六种红树植物原位根系及根际土酚酸总量比较分析

植物根系分泌物中酚酸类物质具有较强化感活性,但对红树植物相关研究很少,特别是对原位状况的研究。本研究采集广东湛江国家级自然保护区内六种建群红树植物的根系、根际土与非根际土样品,采用铁氰化钾与三氯化铁显色法进行酚酸总量的测定,对结果进行比较:红海榄根系酚酸总量最高,平均值为8 837.28μg/g。木榄根际土与非根际土酚酸总量平均值最高,分别为13.20μg/g、20.12μg/g。在18个样品中,只有8个样品根际土酚酸总量高于非根际土。根际土中酚酸含量有可能因微生物分解或土壤吸附及降解的综合作用而低于非根际土中含量。红树植物根系酚酸百分释放量很低,红海榄仅为0.0504%。该领域的研究对厘清红树林生态机制尤其是根系微生态的作用机制具有重要意义。     

吡咯喹啉醌施用浓度和方式对辣椒生长及土壤理化性质的影响

为探明吡咯喹啉醌对辣椒生长及土壤理化性质的影响,通过盆栽辣椒研究不同吡咯喹啉醌施用浓度和方式对土壤理化性质(土壤容重、土壤孔隙度、速效氮、速效磷和速效钾)、土壤微生物(真菌、细菌、放线菌及微生物总量)活性及辣椒生长(植物学性状、产质量及根系活力)的影响.结果表明:施用吡咯喹啉醌对土壤容重、土壤孔隙度、土壤真菌数量、放线菌数量、土壤速效氮含量、土壤速效钾含量及辣椒果实中的Vc含量和可溶性蛋白含量无显著性影响或无影响,但可提高土壤细菌数量和微生物总量,增加土壤中有效磷含量,促进辣椒的生长,增加辣椒果实单果重和单株重,提高辣椒根系活力,增加辣椒果实中可溶性糖含量;其中灌根处理对土壤细菌数量、微生物总量及土壤有效磷的增加优于喷施处理,而喷施处理对辣椒生长及产质量的提高优于灌根处理.在辣椒实际生产中,灌根和喷施配合施用500 nmol·L~(-1)吡咯喹啉醌,能改善土壤和促进辣椒生长.     

薇甘菊叶片水提液对土壤钾素活化及酶活性的影响

为探究薇甘菊(Mikania micrantha H.B.K.)的化感作用, 通过盆栽实验, 研究了不同质量浓度的薇甘菊叶片水提液对薇甘菊及其伴生植物火炭母(Polygonum chinense)根际土壤钾素活化及土壤酶活性的影响.研究结果显示:薇甘菊叶片水提液显著提高了薇甘菊根际土壤的脱氢酶与β-葡糖苷酶活性; 在薇甘菊单种中, 当叶片水提液质量浓度为15.00 g/L时, 薇甘菊的根际土壤速效钾的质量分数是对照(0 g/L)的2.53倍; 而薇甘菊叶片水提液也显著增加了火炭母根际土壤的脱氢酶与β-葡糖苷酶活性; 当叶片水提液质量浓度为15.00 g/L时, 火炭母根际土壤速效钾的质量分数增加了2.03倍, 但其火炭母的地上部分生物量及其钾的质量分数显著下降.上述结果表明:薇甘菊叶片水提液能增强自身根际土壤的酶活性, 并且加速土壤钾养分活化; 但薇甘菊叶片水提液的化感物质可能对火炭母的生长具有抑制作用.这表明薇甘菊化感作用对其入侵具有重要作用.     

铝胁迫对油菜生长及叶绿素荧光参数、代谢酶的影响

以铝敏感(华油2790,简称华油)和耐性(中双7号,简称中双)油菜品种为材料,在水培条件下,研究了0,50,100和200 μmol/L铝胁迫处理7 d后对油菜根和叶的各项生理指标的影响.结果表明:随着铝处理浓度的增加,油菜的相对根长逐渐减小,华油的抑制率大于中双,但两者相对株高的变化不大;根的总长和总表面积等均随着铝处理浓度的增加而减小,但根系直径在200 μmol/L铝处理时都略有增加;叶的各项指标则变化不大.此外,各项叶绿素荧光参数,如最大荧光(Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、光化学量子产量(Yield)等均随着铝浓度的增加而降低,而初始荧光(F0)与上述指标的变化趋势相反,中双的变化幅度小于华油.铝处理下,油菜根尖的酸代谢酶--柠檬酸合成酶(CS)、苹果酸脱氢酶(MDH)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和乌头酸酶(ACO)等的活性均高于对照,且随着铝处理浓度的增加而增加.表明铝胁迫对油菜根和叶均造成了一定的伤害,且对根的影响更明显.随着铝浓度的增加,根尖各代谢酶的活性增加,可能是铝胁迫促进了油菜的生理代谢,是对铝毒的一种生理响应机制.     

根系分泌物对有机氯农药降解的影响效应及不同组分间影响差异

借助盆栽模拟实验,对比研究了苇状羊茅根系分泌物对土壤中OCPs总量及其主要组分的降解效应、土壤微生物群落动态(生物量碳及磷脂脂肪酸)的影响效应.结果显示:根系分泌物促进了土壤中OCPs的去除,添加根系分泌物后,土壤中OCPs的去除率(77.57%)显著高于对照组(33.49%);相同处理条件(污染水平、添加剂量)下,对HCHs、毒杀芬、HCB、艾氏剂、γ-氯丹的强化去除率普遍高于对OCPs总量的强化去除率(p0.05);对DDTs、灭蚁灵、硫丹Ⅰ、狄氏剂、环氧七氯的强化去除率普遍低于对OCPs总量的强化去除率.相同污染水平下,添加根系分泌物的污染土壤中微生物生物量碳也显著高于对照组;实验期间,细菌的磷脂脂肪酸占主导地位,其次为真菌,它们在土壤微生物群落中的动态变化与OCPs降解趋势相一致.可见,在OCPs降解过程中,根系分泌物的存在改变了根际土壤中细菌、真菌的种群数量及其群落结构,进而改善了对OCPs的降解效率.