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...     

氮素形态对植物生长影响的研究进展

铵态氮和硝态氮作为植物从土壤中吸收的主要无机态氮素,对植物的形态学特征以及生理过程具有不同的影响。从植物对不同形态氮素的吸收利用机制,氮素形态调控植物养分吸收、根系发育、光合生理、产量与品质形成及氮转运蛋白基因表达等方面进行了综述,阐述了氮素形态调控植物生长的机理,并提出了氮素形态研究中需要进一步阐明的问题。     

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。     

环境胁迫对植物根系形态的影响

根是植物获取养分和水分的重要器官,易受环境因子(水分、温度、土壤、光照等)的影响,植物通过改变根系形态(根长、根面积、直径、组织结构及空间构型等)以适应环境胁迫。根系形态的改变也会反作用于根际土壤微环境,影响植物根系的生长和发育。植物根系形态的环境可塑性对于一些根类药材的品质形成而言具有重要意义。总结了环境胁迫因子对植物根系形态的影响及作用机制,为探究环境因子对植物根系的可塑性调控作用提供参考,对阐明特定生态区域根类中药材的品质形成具有一定指导意义。     

miRNA及其靶基因调控植物根系生长发育的研究进展

为阐明microRNA(miRNA)及其靶基因调控植物根系生长发育的分子机制,依据PubMed、Web of Science和中国知网数据库,以“miRNA”、“植物”和“根系”为关键词,检索了1993—2021年发表的相关文献,进行整理和归纳,分析了miRNA及其靶基因对植物根系的调控机理。结果表明：1）根系生长发育是一个复杂且高度有序的生物学过程,众多的miRNA及其靶基因参与调控。2)miRNA通过互补配对的方式对靶基因进行转录切割或翻译抑制,在转录后水平调控根系生长发育相关基因的表达。3)miRNA介导的根系生长发育调控在主根生长、侧根形成、不定根发育、根系形态结构、维管束形态、植物激素诱导、生物和非生物胁迫响应等方面发挥着重要的调控作用。     

虚拟间作植物根系竞争生长的可视化系统研究

基于模拟根系形态结构的Simroot系统的几何建模理论,结合计算机图形学方法建立了虚拟间作植物根系竞争生长过程的三维可视化模拟系统。将间作大豆—玉米根系的生长参数输入模拟系统中进行模拟。结果表明,该系统能够形象逼真地显现间作植物根系竞争生长过程中的形态结构和生物特性。     

城市污泥农用对植物和土壤中有机污染物的影响

应用GC和HPLC检测技术对施用城市污泥盆栽不同植物（雪韭、三叶草和紫花苜蓿）后的植物和土壤中的4种有机污染物（多氯联苯、有机氯农药、菲和苯并[a]笼）进行了系统分析,探讨不同植株、根系和土壤中有机污染物的含量变化情况。结果表明。供试植株、根系和土壤中均检出多氯联苯（PCBs）、有机氯农药（OCPs）和多环芳烃（菲和苯并[a]芘）等3类共19种有机化合物,其中均以OCPs、PCBs和菲（PA）为主。施用污泥不同程度地增加了大部分处理植物和土壤中PcBs、OCPs和PAHs（PA和B[a]P）等的含量。强致癌性化合物苯并[a]芘在各处理植株和根系中均被少量检出,在土壤中的检出量远远低于加拿大土壤质量控制标准（0．1mg·kg^-1）,仅个别处理高于荷兰污染土壤治理标准的目标值（0．025mg·kg^-1）。菲在土壤、植株和根系中的检出量均大大高于苯并[a]芘,在部分土壤中的检出量超过加拿大和荷兰土壤质量控制标准（0．1和0．045mg·kg^-1）。除个别污泥处理的不同植物对有机氯农药和多环芳烃类（菲）的生物浓缩系数（BCF）小于1．0、多环芳烃类（苯并[a]芘）大部分小于1．0外．其余均大于1．0。     

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。     

病害胁迫下植物根系分泌物的响应及作用研究进展

根系分泌物是植物和土壤产生联系的重要介质,在植物与环境互作过程中发挥着至关重要的调控作用。综述了病害胁迫下根系分泌物在组成和含量2个维度的响应,以及这些差异响应在加重或减轻植物病害发展中的作用。根系分泌物组成和数量的变化取决于植物种类和品种、发育时期、植物生长基质和胁迫因素,一方面,根系分泌物能够作为化学信号物质调控土壤病原菌的活性,并能通过改变土壤微生态环境诱导土传病害的发生;另一方面,植物在受到病害胁迫时会分泌具有直接防御性质的抗菌化合物,还能通过根系分泌物招徕功能性的微生物,通过有益菌实现对病原菌的生物控制。可见,对病害胁迫下植物根系分泌物的响应及作用机制的揭示将在指导植物病害防控、改善生态农业管理、建立作物高产与环境保护相协调的综合管理体系方面发挥极其重要的作用。     

植被根系与生态环境相互作用机制研究进展

系统分析了植被生长环境条件对根系生长特征、分布规律、形态以及生理生态等特征产生的深刻影响,以及根系对其所生长的环境条件具有的调节改善功能.阐明了根系与环境条件的相互作用可以形成良性微生态环境,在水土流失严重区,植被根系的存在可以大大提高土壤的抗侵蚀性能,在生态环境的治理和恢复过程中具有重要的生态意义.同时,根系作为生态系统中的一个重要组成部分,在植被演替过程也占有重要地位.演替早期的树种的根系分布深度和根系总长度都要比后期树种的高,这种分布特征使得林木得以吸收深层的水分和养分,并为顶极植物的生长创造良好的     

植物生长条件下土壤水分与养分资源动态分布的模拟研究

借助根系功能-结构机理模型,在动态描述根系空间生长发育的基础上,采用根系空间吸水速率函数耦合三维土壤水动力学模型,描述根系吸收条件下土壤水分的时空分布;以根个体为中心,采用扩散方式,描述了由于根系吸收土壤中磷元素而引起的土壤中有效磷分布的动态变化。通过小麦苗期根系结构与生物量的动态观测试验,获取了根系生长参数,利用文献资料获取了土壤水分运移参数、土壤有效磷扩散参数。在设定的灌溉与蒸散情景下,模拟了根长密度与根系吸收速率在三维空间的动态分布、根系吸水条件下土壤水分三维时空变化以及根系吸收磷元素的条件下土壤中有效磷的亏缺区域变化过程。模拟结果显示,根系-土壤系统能够实时地模拟根系生长下土壤环境资源的动态变化。     

土壤水分与养分对树木细根生物量及生产力的影响

树木细根是吸收水分和养分的重要器官,它的生长、死亡、分解在森林生态系统养分循环中起着重要作用。根系对水分和养分的吸收密切复杂地联系在一起,土壤水分和养分有效性对细根生长与发育影响不同,但细根生长的季节动态与土壤水分的季节动态分布规律一致,增加土壤水分显著增加细根生物量;而增加土壤养分对细根生长变化的影响较复杂,多数研究结果认为随土壤养分的增加,细根生物量增加或减少,低级根的根长和直径普遍增大,比根长减小。水肥耦合处理下的细根生物量显著大于灌溉和施肥处理下的细根生物量,并具有明显的季节规律性;水肥耦合会使细根根长密度增大;细根寿命暂时性缩短或延长等。在分析了不同树种在不同立地条件下细根生长规律及变化原因后,依据研究现状提出将来水肥耦合处理条件下树木根细的研究方向。参56     

分析模拟土壤压实对陆稻根系生长的影响

为研究土壤压实对陆稻根系生长的胁迫作用,关键是确定土壤中陆稻根系生长的参数变化。制作水─土分层装置便于统计根系穿出土壤层的时间,从而比较出土壤压实对根系轴向生长速度的影响。基于Visual C++6.0开发环境和Open G L图形库对土壤压实下,陆稻根系进行可视化模拟,为研究不同土壤压实对植物根系生长的影响提供了一种新方法。     

外来入侵植物影响土壤微生物作用机理探究

外来入侵植物广泛存在于全球各地,对土地生态系统造成了巨大危害。入侵植物定殖后,不仅使原生植被的群落结构发生变化,土壤微生物的生长也会受到影响。通过对国内相关研究的综述,总结外来入侵植物对土壤微生物数量和群落结构的影响,并对其作用机理进行分析,对其根系分泌物、土壤营养物质、生物互作等方面进行了重点研究。研究结果表明,土壤微生物群落结构、微生物多样性、数量,受各种入侵植物的影响都不尽相同。入侵植物主要通过根系分泌物、根际微生物互作及土壤养分变化等几个方面对土壤微生物产生影响作用。因此,为了加强入侵植物与微生物相互作用探究,未来应更进一步加强植物入侵监测、管理与生态修复研究,以促进土地生态系统的可持续发展。     

Root Function in Nutrient Uptake and Soil Water Effect on NO3- -N and NH4+-N Migration

Root function in uptake of nutrients and the effect of soil water on the transfer and distribution of NO3--N in arable soil were studied using summer maize (Zea mays L. var. Shandan 9) as a testing crop. Results showed that root growth and water supply had a significant effect on NO3--N transfer and made NO3--N distributed evenly from bulk soil to rhizosphere soil. Under a natural condition with irrigation, the difference of NO3--N concentration at different distance points from a maize plant was smaller, while obvious difference of NO3--N concentration was observed under conditions of limited root growth space without irrigation. Whether root growth space was restricted or not, the content of soil NO3--N decreased gradually from 10 to 0 cm from the plant, being opposite to the root absorbing area in soils. When root-grown space was limited, changes of NO3--N concentration at different distances from a plant were similar to that of water content in tendency. Results showed that NO3--N could be transferred as solute to plant root systems with water uptake by plants.However, the transfer and distribution of NH4+-N were not influenced by root growth and soil water supply, being different to NO3--N.     

腐殖酸对土霉素和土壤酶活性交互响应研究

腐殖酸是一种具有多种官能团，能够与土壤中微量元素络合，增强土壤团粒结构，促进植物根系生长发育，提高作物对营养元素的吸收，改良土壤好氧细菌活性的有机化合物质。课题通过试验研究，探索腐殖酸在改良受土霉素污染的土壤方面的生物学作用，模拟自然环境下土霉素对土壤环境的污染，土壤中各类活性酶的状况，如脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶等的生物活性，深入挖掘腐殖酸在土壤修复及农业生产中的重要作用，为农业生产及区域经济发展提供理论支撑。     

光合细菌在种植业上的应用研究

把光合细菌作为有机肥施人烟草、萝卜、大豆、地瓜等试验田中，结果显示：光合细菌能改善土壤微生物区系，促进土壤中固氮菌、根瘤菌、放线菌、细菌等的生长，抑制土壤中真菌的生长；能增加大豆根瘤数；能促进作物对土壤中各养分的吸收，增加植株叶绿素含量，促进植物生长，使各植株的株高、根长、根重等都比对照有显著增加；光合细菌还能增加作物产量，改善作物品质，尤其对地瓜的产量增加明显，其增幅达78．5％，有一定的推广价值。     

不同根构型大豆对低磷的适应性变化及其与磷效率的关系

 【目的】探讨土壤低磷胁迫下大豆的根形态、构型适应性变化的基因型差异及其与大豆生长和磷效率的关系。【方法】采用具有不同根构型和磷效率的51个大豆品种,分别在广东省博罗县和英德县两个试验点的酸性缺磷红壤上,分春播和夏播两个季节进行田间试验,测定低磷、高磷处理下根形态、构型的差异及其与大豆生长和磷效率的关系。【结果】低磷处理下供试大豆基因型间生物量和产量具有极显著的基因型差异;供试大豆基因型的根形态、构型与磷效率密切相关,浅根型大豆根系具有合理的三维空间分布和较长的总根长,其磷效率和产量最高;低磷条件下,浅根构型和深根构型的大豆基因型根构型可塑性最小,中间根构型的大豆供试材料根构型最不稳定,可塑性最大。【结论】缺磷是供试酸性红壤上大豆生长的主要限制因子之一,大豆具有适应低磷土壤的遗传潜力;土壤中磷的有效性等环境因素对根构型具有调节作用;具有较好根形态构型的大豆基因型有利于从耕层土壤中吸收有效磷和其它养分,其产量和磷效率均较高。     

植物根系应答盐碱胁迫机理研究进展

土壤盐碱化问题日益严峻,已经成为全球范围内制约植物生长发育的主要环境因子之一。根系在植物应答逆境胁迫中具有重要的调节作用,但是多年来对于植物抗逆性的研究往往集中于地上,根系作为环境胁迫下最先感知并作出反应的器官,其耐逆机理还不明确。基于此,本文从根系构型、结构、生长、生理和分子生物学等多角度对国内外植物根系应答土壤盐碱胁迫机理进行了综述,并提出了不足与展望,旨为深层次揭示植物根系功能和耐盐碱胁迫机理提供一定的科学依据。