菌根辅助细菌与外生菌根菌互作机制研究进展

菌根际是复杂的微生态系统,根际微生物对菌根合成可起到调控作用。菌根辅助细菌可以促进菌根真菌生长、在宿主植物根部定殖形成菌根共生结构,从而促进植物生长,是外生菌根菌际重要微生物类群。菌根辅助细菌与外生菌根菌存在协同进化,在促进菌根合成的同时,菌根菌对植物根际细菌类群和功能也可产生调控作用。菌根辅助细菌的作用机制主要包括促进菌根菌菌丝生长、降低菌根际土壤中有毒物质浓度、促进宿主植物根系发育、提高菌根侵染几率等,通过上述功能可以提高菌根菌在植物根际土壤中的存活几率,增加与宿主植物接触侵染并最终形成菌根共生结构的效率。形成菌根后,菌根辅助细菌与菌根菌—植物共生体的互作中,可以提高植物对矿物质养分的吸收转运水平,抑制土传病害发生。菌根菌—植物共生体并不是孤立存在的,其与根际土壤微生物的互作机制值得深入研究。     

功能内生细菌对植物体内有机污染物代谢的影响

土壤有机污染危及农产品安全和人体健康。筛选具有降解有机污染物功能的植物内生细菌, 并将其定殖于植物体,有望调控植物体内有机污染物的代谢过程,从而有效地规避植物有机污染的风险,相关研究受到国内外研究者的关注。通过综述近年来有关具有有机污染物降解功能的植物内生细菌分离、筛选的研究进展,分析了功能内生细菌对植物体内有机污染物代谢的影响,揭示了功能内生细菌调控植物体内有机污染物代谢的机理,为进一步利用内生细菌调控植物有机污染的风险提供了思路和依据。     

根系分泌物与根际微生物对土壤重金属污染的响应与修复作用(综述)

我国土壤重金属污染形势严峻,对粮食安全与人体健康构成严重威胁,土壤重金属污染修复是目前急需解决的环境问题之一。植物修复作为一种绿色安全、环境友好的生物修复技术,近年来备受关注,其发展取得显著成效。根系分泌物是利用生物修复重金属污染土壤过程中的关键物质,是植物与土壤微生物进行物质交换和信息传递的重要载体,在植物响应污染物胁迫及污染修复中扮演重要角色。研究根系分泌物和根际微生物对土壤重金属污染的响应与修复作用,揭示两者动态协同作用机制,对深入了解植物修复重金属污染土壤的过程与机理具有重要意义。本文归纳梳理了根系分泌物的影响因素与现有研究方法,系统总结了多种草本植物根系分泌物和根际微生物在重金属胁迫下的响应与主要修复机制,以及根系分泌物-根际微生物互作对重金属污染土壤的修复作用;并对根系分泌物介导下植物-根际微生物协同修复重金属污染土壤研究过程存在的难题和未来研究方向进行讨论与展望。结果表明,在重金属胁迫下,根系分泌物的组成和数量均发生显著变化;根系分泌物对重金属污染土壤的修复机制主要包括活化与固化;根系分泌物是影响根际微生物群落形成的重要因素,根际微生物对根系分泌物也具有一定调控功能,两者...     

模拟根系分泌物输入对森林土壤氮转化的影响研究综述

在全球气候变化加速植物生长和生物量积累的背景下,氮素是森林生态系统初级生产力的主要限制因子之一。根系分泌物所介导的根际微生物过程在驱动森林生态系统土壤养分循环和增加氮素有效性方面具有重要意义。基于此,本研究综述了模拟根系分泌物输入对森林土壤氮素矿化、硝化与反硝化过程的影响及其机制。发现根系分泌物中的有机酸、糖类和氨基酸等物质均能促进有机质的分解和氮素矿化,在一定程度上能缓解植物对氮的需求。不同碳含量和碳氮比的根系分泌物输入驱动根际微生物行使不同养分利用策略,通过生物和非生物作用,根系分泌物矿化有机质中的氮素供给植物吸收利用;根系分泌物中的生物硝化抑制剂能抑制土壤硝化作用,减少氮素的淋溶;根系分泌物还通过控制根际与氮转化相关的反硝化细菌群落来促进土壤反硝化作用。综上,植物通过增加根系分泌物的输入能提高地下碳分配,影响根际土壤氮素转化,在维持森林土壤氮素循环和缓解养分限制等方面具有重要作用。表2参70     

根系分泌物在土壤有机污染物降解中的作用

根系分泌物在土壤有机污染物的根际修复过程中发挥着重要作用。研究表明．根系分泌物主要通过3种方式有效促进土壤中有机污染物的降解：根系分泌的酶直接参与有机污染物的降解：根系分泌物通过改变根际微生物数量和活性或提供共代谢基质影响有机污染物的降解;根系分泌物改变土壤有机污染物的生物有效性,从而促进其降解。     

中国科学院南京土壤研究所黄瓜根系分泌物释放特性研究取得进展

正根系分泌物是植物根系释放到根际环境中的有机物质的总称,属土壤微生物易于分解的、可直接利用的碳源,是植物、土壤和微生物三者间的桥梁,在土壤结构形成、土壤养分转化、植物养分吸收、土壤微生物分布、环境污染修复等方面起着重要作用。根系分泌物在土壤中会迅速被微生物降解,同时根系分泌物本身含量较低、组分复杂,迫切需要建立可行、高效、稳定的根系分泌物收集、分离纯化和鉴定方法,以支撑根际研究。     

水稻根系分泌物脱氧麦根酸对根际和根内细菌群落组成的影响

缺铁条件下禾本科植物根系会向土壤内分泌麦根酸类物质。为明确水稻根系分泌物脱氧麦根酸对根际和根内细菌群落的影响，本研究以野生型水稻日本晴及其无2′-脱氧麦根酸（2′-deoxymugineic acid, DMA）分泌能力的2个突变体水稻osbhlh156、iro2为实验材料，对根际和根内微生物取样后进行DNA提取、16S rRNA基因扩增子测序和数据分析。结果表明：土壤类型和栽培方式显著影响了水稻根际、根内细菌群落的组成，而根系分泌物DMA对细菌群落的影响相对较小；细菌物种数量和多样性从根际到根内逐渐降低，因此根内细菌是在与植物的相互作用下被逐步定殖到根中的；水稻根际有无DMA分泌物可用慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、火山盘杆菌属（Dictyobacter）等9个微生物类群（生物标志物）进行区分；具有三磷酸腺苷结合盒（adenosine triphosphate-binding cassette, ABC）转运蛋白相关功能的细菌可能参与了植物铁转运过程并行使相关功能。本研究结果明确了DMA对水稻根际和根内细菌群落组成的影响，为全面解析微生物在水稻缺铁响应过程中的作用提供了...     

内生细菌在植物修复中的应用

环境污染是严重威胁人类健康的全球性问题,植物修复就是利用植物吸收、富集以除去环境中的污染物尤其是重金属污染物或者将其转变成毒性较低的物质的过程,植物修复以其廉价、安全与环境友好的特点,为重金属环境污染的修复提供了新的途径。内生细菌是植物组织内的正常菌群,它们的存在不会使植物出现可见的伤害或者功能的改变,在植物修复中具有重要的作用,它们可以促进植物生长、加速有机污染物降解、提高植物对重金属的抗性以及增加植物对重金属的吸收、促进重金属在植物体内的转运过程。对内生细菌在植物修复中的应用进行了综述,并对其研究前景进行了展望。     

土壤污染及植物修复技术的研究进展

土壤污染是当今世界面临的一个严峻环境问题,植物修复是利用植物修复土壤环境污染物的方法,因其安全、经济和高效等特点而受到广泛关注。文中综述了我国土壤重金属和有机污染的现状,对土壤重金属和有机污染的植物累积、固化和挥发的修复机制、植物去除有机污染物的直接吸收、根系分泌物的降解作用机制进行系统阐述,并对土壤污染的植物修复发展方向进行了展望。     

外生菌根菌对宿主植物抗病抗逆及环境修复的作用

外生菌根菌是植物根际重要的有益微生物,在促进植物生长,提高养分吸收水平,提高植物抗病抗逆性方面发挥重要作用。除此,外生菌根菌可以降解土壤中残留的有机污染物如杀虫剂、除草剂等,因此在污染环境的生物修复中也发挥重要作用。本文对外生菌根菌的两项重要功能增加植物抗病性以及生物修复功能的相关研究进展进行了总结,并对未来发展趋势做了展望。     

植物修复技术及其在环境保护中的应用

阐述了植物修复技术的含义,即利用植物去修复和消除有机毒物和无机毒物引起的土壤环境污染。介绍了对有机污染物修复的方法：①根收获,②叶表挥发,③植物降解;对无机污染物修复的方法：①收获生物量或将污染物进行生物挥发从而将污染物移出土体,②将污染物转变成为无生物活性的形态。收获生物量对于回收某些贵重金属是很有价值的。基因工程技术以及农业技术的综合运用可以更好地促进植物修复的效果。     

pH值和Fe、Cd处理对水稻根际及根表Fe、Cd吸附行为的影响

通过营养液-蛭石联合培养试验,设置系列pH值(4.5-7.5)和Fe、Cd处理,研究不同pH值及Fe、Cd浓度对水稻和蛭石表面Fe、Cd吸附的影响。结果表明,不同pH值处理下的根际氧化还原电位和酸度不同,0.9 mg/L Cd处理下的根际氧化势低于0.5 mg/L Cd,50 mg/L Fe处理下的根际酸度高于30 mg/L Fe处理。根表吸附Fe、Cd组分和数量都受根际Eh、pH值制约,根表Fe、Cd吸附量在处理pH值 6.0时最低,并分别在处理pH值 7.5和处理pH值 4.5达到最高。但根系表面对Fe、Cd的吸附机制与蛭石表面不同,蛭石吸附Fe主要为晶态Fe,占到总沉积Fe的73%-87%;水稻根表沉积Fe以非晶态Fe为主,占总沉积Fe的91%-95%;与处理pH值和根际Eh间有显著的相关性(蛭石晶态Fe:p_pH=0.011、p_Eh =0.042;水稻根表非晶态Fe:p_pH=0.050、p_Eh=0.004)。蛭石表面交换态Fe及交换态Cd与处理pH值和Eh间存在显著的相关性(pH值:p_Fe<0.001、p_Cd=0.009;Eh:p_Fe=0.016、p_Cd=0.002),而根表交换态Fe及交换态Cd仅与处理pH值间有显著的相关性(p_Fe=0.007, p_Cd=0.048)。不同Fe、Cd浓度处理对根际Eh、pH值的升降和根表Fe、Cd吸附均有影响。与对照相比,增Cd处理可以降低根际Eh和升高pH值,减少溶液Cd浓度并增加根表Cd吸附量;增Fe处理则可以升高根际Eh和降低pH值,增加溶液Fe、Cd浓度并减少根表Fe、Cd吸附量。这是水稻应对Fe、Cd浓度胁迫的生理反应之一。     

土壤与基质栽培系统对生菜(Lactuca sativa)根际细菌群落的影响

以生菜（Lactuca sativa）“申选5号”与“罗莎红”为材料,采用PCR-DGGE 和Real-Time PCR 技术,分析了土壤栽培系统和基质栽培系统根际细菌群落的差异。Real-Time PCR 检测结果表明,基质栽培的两个生菜品种根际细菌数量均显著高于土壤（P<0.05）;PCR-DGGE图谱条带结果表明,根际细菌群落多样性基质高于土壤。栽培系统是造成多样性差异的主要原因,但也与品种有关：“申选5 号”基质的Shannon-Wiener 指数（H）,Simpson 指数（D）和均匀度（E）均显著高于土壤（P<0.05）;“罗莎红”基质的H 显著高于土壤,而D和E 无显著差异。结合土壤和基质理化性质的RDA 分析结果,土壤和基质具有不同的细菌群落,pH 值与硝态氮是塑造根际细菌群落的主要因子,含水量、碳氮比和有效磷与细菌群落的形成呈正相关。     

健康与患根腐病草莓根际、非根际与根内真菌群落多样性

利用Illumina MiSeq测序技术,对健康与患根腐病草莓根际土壤、非根际土壤及根内真菌ITS区的rRNA进行扩增和高通量测序,分析不同部位样品真菌群落结构与多样性。结果表明,健康组共鉴定出14个门、40个纲、99个目、211个科、377个属、561个种;患根腐病组共鉴定出14个门、39个纲、98个目、238个科、385个属、570个种。患根腐病草莓根际土壤真菌群落丰富度、多样性和均匀度高于健康草莓,非根际土壤及根内真菌群落丰富度、多样性和均匀度均低于健康草莓。健康与患根腐病草莓根际与非根际土壤样品的优势菌门均为子囊菌门（Ascomycota）、被孢霉门（Mortierellomycota）和担子菌门（Basidiomycota）,根内样品的优势菌门均为子囊菌门和担子菌门;患根腐病草莓根际土壤、非根际土壤及根内样品的子囊菌门和担子菌门相对丰度均高于健康草莓,被孢霉菌门相对丰度均低于健康草莓。患根腐病草莓根际和非根际土壤的优势属均为帽状菌属（Pilidium）和被孢霉属（Mortierella）,健康草莓根际和非根际土壤的优势属均为玛利亚霉菌属（Mariannaea）和被孢霉属。患根腐病草莓根际土壤被孢霉属相对丰度比健康草莓增加2.26%,而非根际土壤被孢霉属比健康草莓减少1.63%。健康和患根腐病草莓根内样品优势属均为帽状菌属和玛利亚霉菌属,患根腐病草莓根内玛利亚霉菌属比健株减少7.53%。健康与患根腐病草莓根际土壤、非根际土壤及根内真菌群落组成差异明显,说明草莓根腐病的发生与田间土壤及根内真菌群落结构改变密切相关。     

根际促生细菌混合接种对甜樱桃/东北山樱根际微生物区系及根系呼吸的影响

为探讨有益微生物对甜樱桃根系的接种效应,试验采用灌根的方法,研究了从野生东北山樱根际分离筛选出的4株促生细菌,混合接种对甜樱桃/东北山樱根际微生物区系及根系呼吸代谢途径的影响.结果表明:接种促生菌液改变了甜樱桃根际细菌、放线菌及真菌的数量比例,使根际细菌数量显著增加.接种2次,根际细菌增加幅度最大,为对照的3.4倍;接种促生菌液提高了根系活力,接种2次效果最显著,为对照的2.4倍,达到200.4μg/(g·h);接种促生菌液对根系呼吸的基础生化途径与末端氧化电子传递途径运行比例无明显影响,但整体上提高了根系呼吸速率.     

根际与非根际土壤铜化学行为的研究进展

铜是动植物必需的微量元素,但过量的铜会严重影响动植物的生长。近年来,随着工农业的发展,土壤的铜污染加重并成为重要的土壤环境问题之一。铜污染研究已扩展到根际微域。根际是受植物根系及其生长活动显著影响的土壤微区,其特殊的化学、物理和生物性质对重金属的形态变化和迁移性影响巨大。对近年来铜在根际pH、Eh、根系分泌物、根际有机物和微生物变化影响下的化学行为研究进展进行了综述,今后需进一步深化单个或者多个根际环境因子（pH、Eh、根系分泌物、根际有机物等）对铜形态变化影响的研究,为评估其在土壤环境中赋存释放风险、阐述铜污染土壤化学和生物修复机制提供指导。     

紫茎泽兰入侵地土壤微生物对紫茎泽兰和本地植物的反馈

植物与土壤微生物互作及其反馈影响自然界植物群落的竞争性演替。为了明确土壤微生物在我国恶性入侵植物紫茎泽兰传入定殖后迅速竞争性扩张中的作用,通过接种植物根际微生物（紫茎泽兰和本地植物的根际土壤分别进行灭菌处理、添加杀真菌剂处理和无处理（对照））的盆栽法,比较了土壤微生物对紫茎泽兰和2种本地植物（林泽兰和狗尾草）的生长反馈效应。结果显示,根际土壤微生物对3种植物的生长均产生正反馈,紫茎泽兰、林泽兰和狗尾草在添加杀真菌剂处理或灭菌处理的生物量均比对照显著下降。林泽兰和狗尾草的根系AMF侵染率在对照的紫茎泽兰土壤和本地植物土壤中没有显著差异;但在添加杀真菌剂处理后,林泽兰和狗尾草的根系AMF侵染率在紫茎泽兰土壤中比在本地植物土壤中分别高出8102%和897%,说明紫茎泽兰土壤的真菌具有更强的正反馈作用。磷脂脂肪酸（PLFAs）分析土壤微生物群落多样性和功能微生物丰度的结果显示,入侵植物紫茎泽兰土壤和本地植物土壤的土壤微生物群落存在显著差异。综合推断认为,紫茎泽兰入侵后改变了土壤微生物群落结构,从而产生更有利于自身生长的正反馈,进而进一步促进了竞争性扩张。     

不同入侵植物对本土植物根际土壤酶活性及微生物数量的影响

以紫茎泽兰(Ageratina adenophora)、飞机草(Eupatorium odoratum)、一年蓬(Annual fleabane)、加拿大蓬(Erigeron canadensis)4种入侵植物及本土植物艾蒿(Artemisia argyi)根际土壤为对象,研究不同入侵植物对本土植物根际土壤理化性质、酶活性、微生物数量的影响并探讨其入侵机制.结果显示:4种入侵植物增加了本土植物根际土壤含水量、电导率,降低了土壤容重和pH,并且对土壤微生物量、酶活性及微生物数量表现为一定程度的增加效应;植物入侵改变了根际土壤养分利用策略,4种入侵植物显著增加了根际土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,却显著降低了根际土壤纤维素酶和硝酸还原酶活性,紫茎泽兰和飞机草根际土壤转化酶和酸性磷酸酶活性显著高于艾蒿,一年蓬和加拿大蓬根际土壤转化酶和酸性磷酸酶活性显著低于艾蒿,对根际土壤硝酸还原酶活性无显著差异;4种入侵植物改变了土壤微生物结构,显著增加了其根际土壤中的细菌的数量,抑制了真菌与放线菌数量,总体来说,4种入侵植物显著提高了微生物总数.相关性分析显示,除了土壤容重、电导率和总孔隙度,其他根际土壤理化性质均与土壤酶活性及微生物数量之间具有较强的相关性,表明土壤系统内部因子处于动态变化和平衡,它们作为相互影响的整体表现出统一性和同步性.