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...     

根系分泌物介导的间作防控土传病害作用机制研究进展

防控土传病害和缓解连作障碍是构建健康土壤、实现中国农业绿色可持续发展的重要需求。合理间作可增加作物产量、提高资源利用效率和有效防控土传病害。根系分泌物是土传病害防控的重要因素之一。本研究主要围绕植物病原菌导致的土传病害，综述了间作对植物根系分泌物的影响，从土传病原菌寄主植物根系分泌物和非寄主植物根系分泌物的协同作用、土传病原菌非寄主植物根系分泌物关键抑菌物质对寄主植物病原菌的直接抑制作用、间作土传病原菌寄主/非寄主植物通过根系分泌物塑造根际微生物群落等方面综合分析了合理间作防控土传病害的根系分泌物介导机制，以期为间作防控土传病害提供参考。     

根系分泌物的收集及其介导的种间互作

根系分泌物是植物根系向根际分泌的自身代谢产物,是植物与根际环境对话的调控者,调控植物与植物、植物与微生物、微生物与微生物的相互关系。近年来,国内外学者摸索出多种收集根系分泌物的方法,并借此初步揭示根系分泌物在土壤种间互作中发挥的重要作用。通过阐述根系分泌物的概念和收集方法,分析不同方法的利弊;着重阐述根系分泌物在植物-植物、植物-土壤微生物种间互作中的重要作用,以及种间互作在生态农业中的应用;并提出今后研究的主要问题和发展方向。     

根系分泌物及其对土壤污染物的作用

根系作为植物和土壤的重要界面,是强大的分泌器官。根系分泌物组成和含量的变化是植物响应环境胁迫最直接、最明显的反应,这对实现污染根际的生物修复及植物受毒害症状的减轻和恢复均具有积极的意义。就根系分泌物对土壤中主要污染物的作用在近年来的研究进展进行了简要评述,并指出其存在问题以及今后的研究方向。     

植物内生细菌及其生物防治植物病害的研究进展

综述了植物内生细菌及其生物防治植物病害的研究进展。植物内生细菌分布广,种类多,存在于大多数高等植物中,已在生物防治细菌性病害、真菌性病害和线虫病害方面发挥了巨大的作用。植物内生细菌的防病机理主要通过与病原菌竞争生态位和营养物质、产生抗菌活性物质以及诱导植物产生系统抗性等多种作用方式。同时,对植物内生细菌防治植物病害存在的问题及未来发展前景进行了讨论。     

根系分泌物对水稻及其他作物生长与品质影响

根系是植物与外界环境进行物质与能量交换的重要器官,根系分泌物的组成与变化能够直接反映植物的新陈代谢和生长发育状况。综述了根系分泌物对水稻(Oryza sativa L.)及其他作物生长发育、养分吸收、重金属胁迫下自我修复及其与品质的影响;对根系分泌物与作物生长调控及品质形成的关系进行了展望。     

乙烯与植物抗逆性

乙烯是一种重要的植物激素,在植物对生物胁迫和非生物胁迫的耐受性和抗性中发挥重要作用。综述了近年来有关乙烯与植物抗逆性的一些最新研究进展,重点介绍了乙烯在植物响应干旱、高盐、低温、病害等逆境胁迫反应中所起的重要作用,以期为深入理解逆境胁迫下乙烯的调控方式奠定基础。     

小麦根系构型及抗旱性研究进展

小麦是全球最重要的粮食作物之一,干旱是影响其生长发育最重要的非生物胁迫因子。根系作为作物获取水分和养分的重要器官,直接决定了作物对土壤水分的利用效率。近年来,越来越多的研究表明,根系构型在植物干旱胁迫响应中发挥了重要功能。本文综述了目前根系构型在调控小麦抗旱性方面的研究进展。首先概述了根向性生长,特别是根向重力性生长对植物根系结构的塑造作用,重点总结了目前挖掘到参与根系向重力性生长的相关基因及其分子调控机制,并阐述了根向性生长调控的根系构型是如何介导小麦对干旱胁迫的适应。除了根向性生长,根系的发育过程也参与了对植物根系构型的调控,并决定植物对干旱胁迫的适应能力,因此,本文进一步综述了在干旱胁迫条件下小麦如何通过调控根系发育来改变根系形态,包括增加根长、调控侧根数量和根毛密度等,来增强小麦对土壤水分的吸收和对干旱环境的适应;同时,系统总结了干旱胁迫条件下参与调控作物（尤其是小麦）根系发育的相关基因。此外,根系作为植物地下部分,其构型的解析一直是本领域研究难点,阻碍了对根系结构与植物耐旱性关系的进一步解析,因此,本文也归纳了目前可用于小麦根系二维结构和三维结构表型分析的技术。这些技术可测量...     

根系分泌物调控植物适应低磷胁迫的机制

磷是植物生长发育的必需营养元素,土壤中有效磷含量低是限制作物高产的主要因素。由于长期不当施肥,土壤中累积大量磷素,其中大部分磷是植物难以直接吸收的难溶性无机磷和有机磷。植物在长期进化过程中形成了一系列适应低磷胁迫的机制,其中根系分泌物参与土壤磷活化利用的机制一直是研究的热点问题。本文总结了近十年来关于低磷胁迫调控根系分泌物(有机酸和紫色酸性磷酸酶)合成和分泌的研究进展,对根系分泌物在根际微生态中的重要作用提出了展望,旨在阐明通过控制作物根系分泌物来提高作物磷效率的途径,为培育磷高效作物品种和优化磷肥的田间管理提供思路和奠定理论基础。     

植物激素对铝毒胁迫反应调控的研究进展

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,土壤酸化会导致其中铝的溶解度大幅增加,产生大量对植物有毒害作用的离子态Al3+,抑制根系生长,对养分吸收及众多生理生化代谢过程都会产生影响,进而降低作物产量。铝毒胁迫已经成为占全球耕地面积40%酸性土壤中作物生长的最主要限制因子。植物激素是调控植物应对各种环境胁迫反应的关键内源因子,对植物提升抗逆性和应对胁迫适应性生长、生存至关重要。脱落酸、生长素、乙烯、细胞分裂素和茉莉酸等主要植物激素在调控植物应对铝毒胁迫反应过程中发挥重要作用。大量研究表明,植物激素还可以通过调控细胞壁修饰酶活性、活性氧代谢和有机酸分泌来提升植物对铝毒胁迫的适应性。此外,不同植物激素信号间也存在复杂的交互作用,共同介导和调控植物应对铝毒胁迫适应性反应。为全面了解植物激素在铝毒胁迫反应中的作用机制,为植物铝毒耐性分子遗传改良提供新的思路,对植物激素信号在参与植物响应铝毒胁迫反应过程中的信号转导和调控作用进行综述,并对铝毒胁迫下植物激素的研究方向进行展望。