高铝低磷胁迫对胡枝子生长及矿质元素吸收的影响

限制酸性土壤作物生长的最重要、最普遍的因子是Al3+ 的毒害和 P 的缺乏.本文用溶液培养试验研究两种不同生态型的二色胡枝子在高Al低P胁迫下的矿质营养元素积累情况.试验表明,江西胡枝子比河北胡枝子更耐低 P 低 pH 的生长环境,但两者间耐Al性无显著差异;100 μm/L Al 处理显著地抑制了两种胡枝子对 Ca 的吸收,降低了根系 Mg 的积累量,对植株的 K、P、Fe、Zn、Cu 含量没有显著影响;低 P 处理没有显著降低两种胡枝子对 Ca、K、Fe、Zn、Cu 和江西胡枝子对 Mg 的吸收,但是低 P 处理显著降低了河北胡枝子对 Mg 的吸收和转运.二色胡枝子植株吸收的 Al 主要积累在根部,地上部分Al含量仅是根系的1% 左右.     

不同立地条件下野生荆条与胡枝子根系生长特性的比较研究

根系分布特征有着特殊的生态意义,它反映出植物适应和改变环境的功能.采用土钻法研究了野生荆条与胡枝子在两种坡度(12°与28°)和两种坡向(阳坡与阴坡)立地条件下根系生长特性.结果表明,根系直径d≤1 mm有效根系荆条高于胡枝子,且阳坡明显高于阴坡;d＞1 mm根系生物量,在阳坡两种坡度及阴坡12°条件下,胡枝子均高于荆条,而阴坡28°条件下则相反;在阳坡和阴坡两种坡向条件下,距主干0.2 m处和0.4 m处,胡枝子d＞1 mm的根密度均大于荆条,而d≤1 mm的根密度明显小于荆条,表明水平方向荆条的有效根系生长强于胡枝子;两种灌木根系的垂直分布主要集中于0-60 cm内土壤中,d＞1mm根密度的大小次序为胡枝子(阳坡)＞荆条(阳坡)＞荆条(阴坡)＞胡枝子(阴坡),d≤1 mm根密度的大小次序为荆条(阳坡)＞荆条(阴坡)＞胡枝子(阳坡)＞胡枝子(阴坡).     

微生物在植物铁营养中的潜在作用

根据近十多年来相关研究成果讨论了土壤微生物在植物根系吸收铁中可能的作用机理。这种机理可能包括缺铁植物根系分泌小分子有机化合物,如酚类和黄素类等化合物,这些化合物作为抑菌剂和(或)作为微生物生长的碳源物质来影响根际(Rhizosphere)微生物的群落结构,并在植物根际诱导形成特异性微生物种群,此类特异性微生物转而通过分泌高铁载体(Siderophore),增加土壤中铁的生物有效性,从而提高了根系对铁的吸收。此外,与植物根系共生的一些微生物也会改善植物的铁营养,这种作用可能包括:根瘤菌(Rhizobium)的结瘤作用,增强植物耐缺铁的生理响应;根系感染的菌根真菌通过增加植物根系的养分吸收面积和分泌对铁具有螯合作用的物质来改善植物的铁营养。本文在讨论这种可能的微生物作用机制的基础上,指出今后的研究方向和有待解决的问题。     

不同水稻品种磷利用效率与耐铝性的关系研究

铝毒和磷缺乏是酸性土壤上作物生产的主要限制因子。本研究中我们探究了5个粳稻和5个籼稻品种的磷利用效率和耐铝性之间的相互关系。结果表明,粳稻品种的耐铝性显著高于籼稻品种。对于耐铝性强的水稻品种,施加磷肥后地上部生物量显著增加,而铝敏感的品种对磷肥响应较小,这可能是由于其耐铝性差而酸性土壤中的铝毒导致根系结构和功能受损,从而影响养分的吸收和利用。不同水稻品种的耐铝性和磷吸收效率呈正比而与磷利用效率呈反比,且粳稻的地上部磷浓度及磷吸收效率高于籼稻,但磷利用效率则低于籼稻。这些结果对于酸性土壤中筛选耐铝和磷高效利用的水稻品种具有重要意义。     

施用外源物对尾矿土壤种植胡枝子修复效应初探

采用土培试验在两种尾矿土壤(废弃地和尾矿渣土)上种植耐性不同的两个胡枝子品种,通过添加客土、锯末,调控有机肥或无机肥等外源物,分析不同处理条件下胡枝子生物量、植株和土体内重金属含量,以明确外源物对尾矿土壤的修复效应。结果表明,二色胡枝子生物量整体上显著高于截叶胡枝子生物量;在所有处理中,废弃地上同时添加客土和有机无机肥的处理是二色胡枝子生物量最高的处理。外源肥料添加提高了两个品种地上部和根部的生物量,客土添加可能对改善立地生存的理化条件有较大帮助作用,更能体现出肥料的效果。两种土壤上添加客土或肥料,均较为显著地减少了截叶胡枝子根部和地上部重金属的吸收,而二色胡枝子效果不明显。两种土壤上添加外源物、种植不同品种胡枝子可以降低部分处理土壤中重金属含量,但通过植物种植直接摄取土壤中重金属的量是相对较少的。总之,客土添加、肥料施入均较为明显地改善了废弃地和尾矿渣土两类土壤的立地条件,增加了两种胡枝子的生物量,一定程度上限制了植物对重金属的吸收,土壤改良的基础上优先选择耐性品种是提高植物修复效果的上佳方案。     

两种灌木根系对异质生长空间的适应分布特征

为探究灌木根系对异质空间的适应策略,以紫穗槐和胡枝子两种灌木为研究对象,采用盆栽控制生长空间的研究方法,以放置不同形状的木板在盆内模拟不同喀斯特异质空间条件(孔隙型、圆形裂缝型、条形裂缝型和孔隙+岩石阻挡型),研究了异质空间条件下两种灌木根系分布特征。结果表明:(1)异质空间条件下紫穗槐和胡枝子根系各项指标均高于均质空间,异质空间条件对根系生长有促进作用。不同植物受异质空间的影响程度不同,胡枝子在异质空间下的根系生物量显著高于均质空间。不同异质空间对根系生长的影响不同,紫穗槐和胡枝子根系均在孔隙型和圆形裂缝型两种空间条件下最为发达。(2)紫穗槐和胡枝子根生物量分布特征受异质空间影响。在异质空间下两种树种根生物量的垂直分布均集中分布在土层深度5—10 cm和15—20 cm范围内,水平分布均集中分布在距植株中心0—3 cm内。紫穗槐根系生物量的水平分布受异质空间具体形状影响较大,孔隙型空间和圆形裂缝型空间对其水平分布影响较为显著。(3)两种灌木对异质空间的适应策略不同,紫穗槐根系对异质空间的适应策略为寻找更多空间,而胡枝子根系对异质空间的适应策略为占据有限空间。综上,紫穗槐和胡枝子根系生长受空间影响,两种灌木根系对生长空间适应策略不同。     

铝胁迫下大豆根系分泌物对根际土壤微生态的影响

通过对19个不同基因型大豆品种的耐铝性筛选实验,选择耐铝型的浙春2号和敏感型的浙春3号作为实验材料;设置5个铝处理浓度(0,0.2,0.4,0.6,0.8 g kg-1,即土壤总Al3+浓度分别为0.293,0.493,0.693,0.893,1.093 g kg-1)土壤,大棚种植大豆30d后,取大豆根际、非根际土壤和外源根系分泌物作用下的土壤样品,对各类微生物生理群进行分析,同时测定土壤呼吸速率、纤维分解作用、氨化作用、硝化作用,以及酸性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶等土壤重要酶类的活性。结果显示,土壤铝含量较低条件下(0.2,0.4g kg-1),大豆根系分泌物的应激分泌促使土壤微生物数量增多、微生物物质转化能力增强和土壤酶活性增大;土壤铝含量较高(0.8 g kg-1)时,根系分泌物的分泌相对受抑制,土壤微生物活性和土壤酶活性相应地受到抑制。实验结果还表明,外源根系分泌物也能影响土壤微生态,引起土壤微生物数量和土壤酶活性的变化,以及各种土壤生化作用(如硝化作用等)的改变,显示出一定的缓解铝毒能力,从而减少铝毒对植物的伤害。     

施用磷、钙对红壤上胡枝子生长和矿质元素含量的影响

采用红壤土培试验,研究了施用P、Ca对耐Al性不同的两个胡枝子品种的生长和矿质元素含量的影响.结果表明,单独 +P处理显著增加了耐Al 品种根和地上部生物量,而对Al敏感品种无影响;单独 +Ca处理显著促进了Al敏感品种根部的生长,而对耐Al品种的生长无影响;+P+Ca处理显著增加了两个品种根和地上部生物量.耐性品种地上部Al含量显著低于敏感品种,而根部Al含量无显著差异.两个品种体内P含量在 +P处理时耐性品种显著高于敏感品种,其他处理品种间无显著差异.整体上,胡枝子体内Ca、K、Mn和Mg含量耐性品种大于敏感品种,Fe含量反之.结果表明,低P胁迫是酸性土壤上耐Al胡枝子品种生长的主要限制因子,增施P肥效果明显,而对于Al敏感品种,Al毒是其生长的首要限制因子,只有施用石灰后对其加P,生物量才能提高.耐性品种根部有阻碍Al 向地上部运输的机制,而这种机制与体内P含量较高有着直接或间接的关系.另外,推测耐Al胡枝子品种对其他养分的吸收利用能力也较强.     

水稻(Oryza sativa L.)铝毒害与耐性机制及铝毒害的缓解作用

铝 (Al) 毒是广泛存在于热带亚热带地区酸性土壤上的主要的生产力限制因子之一。水稻Al毒害主要发生在新开垦的旱地酸性土壤上。本文较详细地总结了: (1) 水稻发生Al毒的环境条件,水稻Al毒害的可见症状和Al毒害的部位;(2) 水稻耐Al指标,营养元素的吸收与分配对水稻耐受Al毒害的影响,以及Al胁迫下根系分泌物、根际pH的变化等对水稻耐Al的贡献,水稻耐Al基因的定位等;(3) 水稻Al毒害的缓解作用机理及可能的解决措施。最后对水稻Al毒害和水稻耐Al机制研究中存在问题进行了分析探讨,同时对今后的研究作了展望。     

水稻品种间铝耐性差异的探究

铝毒是酸性土壤中限制植物生长的主要因子之一,探讨植物耐铝特性与机理对提高酸性土壤植物生产力具有重要意义。通过一系列生理和分子生物学试验,主要探究了Nipponbare和Kasalath两个水稻品种的铝耐性差异。结果发现,与Kasalath相比,Nipponbare在铝胁迫下不仅拥有较长的根伸长,且根尖铝含量较少,表明Nipponbare是水稻铝耐性品种,而Kasalath为铝敏感品种。进一步研究发现,水稻根尖控制铝吸收的NRAT1基因在Kasalath中表达量更高,表明,NRAT1基因的高表达量可能是导致铝敏感品种Kasalath根尖铝含量较高的主要原因。此外,铝胁迫下,Nipponbare根系柠檬酸的分泌量显著高于Kasalath。而且,水稻中控制柠檬酸分泌的OsFRDL4基因在铝耐性品种Nipponbare中的表达量显著高于Kasalath,由此证明,柠檬酸在这两个品种水稻耐铝途径中可能起着重要的作用,并且,该品种水稻可以通过调控OsFRDL4基因的表达量来控制柠檬酸的分泌量。本研究中还分析了其他4个与铝胁迫相关的基因,但并未发现明显的相关性,值得进一步的探究。     

华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征

以京承高速公路（三期）边坡常见植物为研究对象,通过全挖法,调查研究华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征。结果表明：1）木本植物根系的总根长和总干质量远远大于草本植物;2）在不同土层,随着地下深度的加深,木本植物的根长和根干质量所占比例逐渐降低,而草本植物沙打旺和紫花苜蓿的则逐渐升高,草本植物高羊茅的根系集中分布在垂直坡面的地下10cm范围内;3）植物总根长的比较结果为胡枝子〉刺槐〉紫穗槐,高羊茅〉沙打旺〉紫花苜蓿;木本植物刺槐和紫穗槐以粗根的根长比例最大,胡枝子细根的根长比例最大,草本植物紫花苜蓿和沙打旺粗根的根长比例最大,高羊茅细根的根长比例最大;4）随着地下深度的加深,刺槐、紫穗槐、紫花苜蓿和沙打旺的主根与边坡夹角逐渐变小,最终贴着岩面顺势向下生长,遇到岩面后会改变其生长方向或扎入岩缝生长;5）高羊茅须根与边坡的夹角约为10°,基本为沿着坡面向下生长,胡枝子无明显主根,地下分布深度较浅,以茎干为中心向坡面四周延伸。     

植物耐铝机理研究进展

铝毒是酸性土壤上作物生产的主要限制因子,植物耐铝机理以及与耐铝有关基因的研究是近十多年来研究的热点。本文对植物耐铝的生理、遗传及分子机理的研究进展作了综述。明确了目前取得的突破性进展已使通过植物遗传育种及生物技术手段提高粮食作物耐铝性成为可能;同时,本文对今后的研究方向作了简要的讨论。     

磷胁迫下蔗糖对水稻苗期根适应性和磷酸转运蛋白基因表达的影响

磷是植物生长和发育中最重要的必须元素之一。尽管土壤中磷资源很丰富,但大部分磷是以植物不能吸收利用的固定态和有机态存在,特别是以酸性土壤为主的南方稻田,水稻缺磷现象非常严重。理解和掌握水稻对低磷的适应机制有助于利用分子手段培育磷高效利用水稻品种。为阐明蔗糖提高水稻耐低磷的机制,本研究对水稻幼苗进行不同磷、糖处理,分析水稻幼苗在不同磷糖配比培养基中的根系结构、无机磷、酸性磷酸酶活性的变化,并利用定量RT-PCR技术分析水稻磷酸转运蛋白基因(OsPT)和酸性磷酸酶基因(OsSAP1)的表达。试验设2个磷浓度:无磷和85 mg·L?1KH2PO4,2个蔗糖浓度:无糖和3%蔗糖,正交设计。结果表明,在低磷胁迫时添加蔗糖,能使水稻幼苗的根总长度、总根数、根冠比显著增加,根分泌的酸性磷酸酶活性降低,但水稻体内的磷酸转运酶活性提高。11个与磷具有高度亲和力的磷酸转运酶的表达发生了改变,其中根优势表达的4个基因OsPT2、OsPT3、OsPT4、OsPT6对磷、糖的影响最为敏感,暗示了蔗糖是通过调节磷转运蛋白维持磷的吸收和平衡。增加根系的蔗糖分配能够提高水稻幼苗对磷胁迫的耐受性。     

铝胁迫下磷对水稻苗期生长的影响及水稻耐铝性与磷效率的关系

选用两个耐铝性差异较大的水稻品种武运粳7号(耐铝品种)和扬稻6号(铝敏感品种)作为实验材料,利用水培铝-磷交替处理试验研究了磷对水稻铝胁迫下苗期生长的影响及水稻耐铝性与磷效率之间的关系。结果表明,从水稻铝-磷交替处理下的生物量和根系形态等指标来看,P缓解了Al对两个水稻品种的毒害作用,且对敏感品种扬稻6号的缓解作用更加明显。铝-磷交替处理下,武运粳7号的体内磷含量显著高于扬稻6号的,而根部铝含量显著低于扬稻6号,因此武运粳7号体内的P/Al显著高于扬稻6号;同时,虽然两个品种间根表及根自由空间中Al浓度没有差别,而武运粳7号根表及根自由空间中P浓度显著高于扬稻6号,表现出耐铝品种更强的质外体解铝毒能力,这可能与武运粳7号较强的磷吸收效率有关。此外,与耐铝品种武运粳7号相比,铝敏感品种扬稻6号虽然磷吸收效率低,但利用效率高,即两个水稻品种的耐铝性与水稻的磷吸收效率和利用效率不一致,这为酸性土壤水稻育种提供了理论基础,即选育适应酸性土壤的水稻基因型不仅要关注其耐铝性还要关注其磷利用效率。     

作物相对耐盐性的研究──Ⅱ．不同栽培作物的耐盐性差异

本文通过盆栽生物试验,对小麦、大豆、棉花、玉米等栽培作物的苗期耐盐性进行了研究.结果表明:棉花较为耐盐,玉米、小麦次之,大豆耐盐性最差.不同作物各组织中钠的浓度和累积量随盐度增加而剧增.小麦、大豆、棉花根系吸收钠后,不同程度地向地上部分转移;玉米根系吸收钠后,多累积在根系中.不同作物各组织中钾的浓度随盐度增加变化不大.但累积量剧减;钙的浓度和累积量随盐度增加都有不同程度的减少.作物根系吸收钾、钙后,向地上部分运输,因而地上部分组织中钾、钙累积量多于根系中钾、钙累积量.作物体内K/Na比随盐度增加而降低.本文还对不同栽培作物耐盐性差异的机理进行了探讨.     

土壤–根系–微生物系统中影响氮磷利用的一些关键协同机制的研究进展

根际是养分进入作物系统的门户,也是土壤-根系-微生物相互作用的微域。根际界面过程决定了氮磷养分的供应强度和有效性,最终影响了氮磷养分的利用效率和作物生产力。近年来,国内外在揭示农田土壤-根系-微生物系统中不同界面的养分转化、吸收和运输机制方面取得了一些新进展。在不同时空尺度上分析了影响土壤氮磷转化微生物组成的影响因子;研究了丛枝菌根系统形成的信号机制及其对氮磷吸收的基因调控机制;从信号网络、根系质子分泌和根构型的角度系统揭示了作物根系应对根际环境氮磷养分供应的形态和生理响应机制。未来针对根际氮磷高效利用问题,需要深入研究土壤-根系-微生物不同界面的协同机制和调控原理,在根际微域和土壤团聚体尺度开展微生物食物网及其关键功能微生物分布格局和演替规律的研究;揭示根构型对根系–微生物协同结构和功能的影响,研究养分缺乏条件下根内质子分泌和关键转运蛋白对根系生长和养分吸收的调控机制;针对粮食作物,研究根系-微生物对话中已知信号物质(如独脚金内酯和N-酰基高丝氨酸内酯)和新的信号物质(小RNA)的网络作用机制及其对多养分协同代谢的影响;最后,针对不同气候、土壤、作物类型区,提出提高氮磷利用效率的根际生物调控途径和措施。     

植物对铝毒害的抗逆性研究进展

铝毒是酸性土壤中限制作物产量的一个重要障碍因子。从铝的存在形态、铝毒机制、植物耐铝毒机理及影响铝毒效应的因素等方面综述了近几年国内外对铝毒的研究进展,提出了该领域研究中存在的问题,为进一步开展植物对铝毒的抗逆性研究提供参考。     

丛枝菌根真菌(Glomus caledonium)对铜污染土壤生物修复机理初探

利用盆栽试验,研究了丛枝菌根真菌(Glomus.caledonium)在不同程度铜污染土壤上对玉米苗期生长的影响。结果表明,即使在土壤施铜量达150mg/kg时,菌根真菌对玉米仍有近55%的侵染率;接种菌根真菌,能显著促进玉米根系的生长。菌根玉米的根系生物量和根系长度,平均较未接种处理分别提高108.4%和58.8%;接种处理的植株地上部生物量达到每盆(3株)10.58g,显著高于不施铜的非菌根玉米。这些结果表明,丛枝菌根真菌对铜污染具有较好的抗性;并且由于菌根的形成,使宿主植物明显地改善了对磷的吸收和运输,并能通过抑制土壤酸化、降低土壤可溶态铜的浓度等机制,增强宿主植物对铜污染的抗(耐)性。在150mg/kg施铜水平时,与非菌根玉米相比,菌根玉米地上部和根系铜浓度分别降低24.3%和24.1%,吸铜量分别提高了28.2%和60.0%,表明菌根植物对铜污染土壤具有一定的生物修复作用。     

植物耐铝性机制的研究进展

铝毒害是酸性土壤上作物生长的主要限制因素和森林大面积退化的重要原因。本文综述了近年来对植物耐铝性机制研究的进展，指出在植物体内存在多条耐铝性途径。     

酸性土壤中解磷菌的分离及其促生效果研究

酸性土壤中磷易被固定,磷的生物有效性极低。解磷菌对土壤中难溶性磷具有重要的增溶作用。虽然已有不少解磷菌方面的研究,但是主要集中于中性和石灰性土壤中钙磷的解磷菌报道,而关于酸性土壤中高效溶解铝磷的微生物报道较少。采用培养基和土培试验,首先对酸性土壤上不同植物(胡枝子、大豆、水稻)根际土壤中的解磷菌进行了分离,然后比较了它们对不同磷源(磷酸钙和磷酸铝)的溶解能力,最后研究了它们对大豆生长和磷吸收的影响。通过使用难溶性磷源(磷酸钙和磷酸铝)的固体培养基,分离得到5株优势菌株L1、S1、S2、R1和R2,经16S rRNA 序列鉴定,L1属于阮杆菌属(Nguyenibacter),S1和S2分别属于假单胞菌属(Pseu-domonas)和沙雷氏菌属(Serratia),R1和R2分别属于伯克氏菌属(Burkholderia)和雷尔氏菌属(Ralstonia)。菌株S1、S2、R1和R2对难溶性磷酸钙有较强的溶解能力,对磷酸铝的溶解能力较弱;菌株L1对磷酸铝表现出较高的溶解能力,对难溶性磷酸钙的溶解能力弱。联合接种菌株L1+S1对大豆生长和磷吸收表现出良好的促进效果,而单独接种L1和S1效果不显著。因此,从酸性土壤中分离到的5株解磷菌对钙磷和铁磷具有不同的溶解效果,联合接种L1和S1显著改善了酸性土壤作物的生长和磷的吸收,为研发酸性土壤高效解磷生物肥提供了菌种资源。