根系分泌物与根际微生物互作的研究进展

根系分泌物是植物与环境进行物质、能量和信息交流的重要载体,与根际微生物具有紧密的互作关系。重点概述了根系分泌物对根际微生物种群、数量、分布和生长发育的影响以及根际微生物对根系分泌物的影响与机制。深入研究根系分泌物和根际微生物是根际生态系统的重要组成部分,微生物非培养新技术的创新与突破将有助于揭示根际微生态规律,挖掘和利用根际功能微生物。     

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。     

大葱根系分泌物对黄瓜幼苗根际微生态环境的影响

以不同浓度的大葱根系分泌物处理连作黄瓜幼苗根区土壤,研究其对黄瓜根际土壤微生态环境的影响。结果表明：采用适宜浓度的大葱根系分泌物处理可显著提高黄瓜幼苗根际土壤的pH值,降低Ec值,增加速效氮、有效磷和速效钾含量,增强土壤磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性,增加土壤细菌、放线菌和真菌数目,降低真菌在微生物总量中的比例。大葱根系分泌物有利于改善连作黄瓜的根际土壤环境。     

NaCl胁迫对不同耐盐黄瓜品种根系分泌物主要成分的影响

【目的】探究NaCl胁迫与根系分泌物成分的关系。【方法】以耐盐和盐敏感两个黄瓜品种为研究对象,NaCl浓度分别为0、100、200和300 mmol•L-1,研究两个黄瓜品种在不同生育期根系分泌物中可溶性糖、氨基酸种类与含量以及其它化合物种类的变化。【结果】定植后50 d,除300 mmol NaCl•L-1处理外,耐盐品种根系分泌物中的可溶性糖含量高于盐敏感品种。从黄瓜根系分泌物中共检测出16种游离氨基酸,定植前耐盐品种的氨基酸种类和含量均高于盐敏感品种;定植后30 d,盐敏感品种在NaCl胁迫下和耐盐品种在100、200 mmol NaCl•L-1 浓度下氨基酸总含量低于非NaCl胁迫;各处理氨基酸的种类和总含量在定植后50 d高于定植后30 d,在200、300 mmol NaCl•L-1处理下,盐敏感品种氨基酸总含量高于耐盐品种,其它处理为盐敏感品种的氨基酸总含量低于耐盐品种;定植后70 d,氨基酸总含量高于其它两个时期,除300 mmol NaCl•L-1处理,盐敏感品种氨基酸总含量高于耐盐品种。盐敏感品种同一处理的根系分泌物中苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸的含量低于耐盐品种,而半胱氨酸的含量高于耐盐品种。GC-MS检测发现,黄瓜根系分泌物中可能存在65种化合物,化合物种类在定植后30 d有高于其它两个时期的趋势,而总含量在定植后50 d有高于其它两个时期的趋势。300 mmol NaCl•L-1处理的盐敏感品种根系分泌物中的化合物总含量在3个取样时期均高于耐盐品种。【结论】根系分泌物中可溶性糖含量的高低受盐胁迫程度以及黄瓜生长时期的影响,盐敏感品种的可溶性糖含量相对较高。盐胁迫可以增加根系分泌物中氨基酸的种类和含量。随着盐胁迫浓度的增加和黄瓜生长时间的延长,各处理GC-MS检出的化合物种类和总含量呈减少的趋势。     

黄瓜根系分泌物化感作用的初步研究

以黄瓜自根苗和嫁接苗为试材,测定了不同收集温度（20℃、25℃、30℃）下黄瓜根系的分泌物量,并研究了不同类型黄瓜幼苗根系分泌物对黄瓜和南瓜种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明：随着温度的升高,黄瓜自根苗和嫁接苗的根系分泌物量均逐渐增加,在30℃条件下根系分泌物量最多,且自根苗的根系分泌物量明显多于嫁接苗。黄瓜根系分泌物对黄瓜和南瓜种子的发芽率、发芽势以及胚根和胚轴的伸长均具有明显的抑制作用,且抑制作用随着根系分泌物浓度的降低而减弱。黄瓜根系分泌物对黄瓜种子萌发和幼苗生长具有抑制作用,通过嫁接可以在一定程度上减轻这种抑制作用。嫁接黄瓜虽然可以在一定程度上减轻黄瓜根系分泌物引起的自毒作用,但仍然能产生连作障碍。     

植物根系分泌物在植物中的作用

论述了根系分泌物的种类及根系分泌物在植物中的重要作用。根系分泌物对植物营养有调节作用。在所有的根分泌物中,专一性分泌物对植物营养的调节作用尤为显著。根系分泌物的化感作用对抑制杂草生长有一定作用。根系分泌物中自毒成分的积累可能是引起连作障碍的重要因素。同时,根系分泌物使根际微生物的数量远远超过非根际微生物的数量,从而间接影响了植物的生长。     

大豆根系分泌物对土壤团聚体大小和稳定性的影响

采用水培实验法收集大豆植株根系分泌物,添加到黑土中,在25 ℃下培养30 d,研究了大豆根系分泌物对土壤水稳性团聚体大小、稳定性、土壤有机碳矿化率、土壤水溶性糖和多糖含量的影响.结果表明,大豆根系分泌物添加到土壤中,显著提高了土壤有机碳矿化率(P＜0.05),增加了土壤中水溶性糖和多糖含量(P＜0.05),但二者均随培养时间的推移而下降.大团聚体(粒径＞1 mm)的比例随培养时间的延长而显著增加(P＜0.05),小团聚体(粒径＜0.1 mm)的比例随培养时间的延长而显著降低(P＜0.05).水稳性团聚体含量皆显著高于对照(P＜0.05).培养时间越长,水稳性团聚体含量越高.培养1 d时,添加大豆根系分泌物的土壤水稳性团聚体比例是对照的2.7倍.     

棉花根系分泌物对棉田土壤微生物的影响

[目的]研究棉花根系分泌物对棉田土壤微生物的影响.[方法]采用水培养法收集棉花根系分泌物,在棉田土壤中添加棉花根系分泌物,培养15 d后测定土壤中微生物的数量.[结果]中、高浓度的棉花根系分泌物能显著增加土壤中细菌的数量,表现出中高浓度促进的效应（P＜0.01）;而不同浓度处理的土壤放线菌的数量均无显著变化（P＞0.05）.[结论]该研究探讨了棉花根系分泌物对棉田土壤微生物的影响,为棉花的进一步开发利用提供了依据.     

根系分泌物与土传病害关系之研究综述

从根系分泌物的历史定义以及作用出发,结合其受植物的品种、根际微生物种类及数量等因素的影响,认为根系分泌物中的碳水化合物及某些有毒物质提供了病原微生物的营养,促进了病原微生物的繁殖,结果表现为发病率高,土传病害严重。     

生物土壤添加剂对黄瓜根系分泌物的影响

为收集生物土壤添加剂处理的黄瓜根系分泌物,比较不同处理根系分泌物对种子萌发的影响,利用生长速率法测定不同处理根系分泌物对枯萎病镰刀菌的影响。结果表明,生物土壤添加剂浸提液的处理能够明显促进黄瓜种子萌发,对下胚轴的伸长具有促进作用;生物土壤添加剂浸提液对枯萎病菌抑菌率可达98.1%,与根系分泌物混合后的抑制率仍达87.3%,根系分泌物对枯萎病菌无抑制作用。     

玉米根分泌物对喀斯特地区土壤吸附磷的影响

磷是作物生长发育的必要养分,喀斯特地区的土壤中碳酸钙是主要的磷吸附基质,使得喀斯特土壤中可利用的磷含量低。农作物根的分泌物在活化磷的过程中起重要作用。利用平衡法模拟喀斯特地区土壤在有根分泌物存在时的磷吸附反应。结果表明,玉米根分泌物能抑制土壤对磷的吸附,即使得土壤中可供作物利用的磷增加。土壤对磷的等温吸附反应能被Freundlich方程很好地拟合,拟二级速率方程是描述土壤对磷的吸附动力学的最优方程。     

高锌胁迫下不同大白菜品种生长、Zn吸收及根系分泌物的研究

采用液培试验研究了高锌胁迫下不同品种大白菜生长、Zn吸收及Zn富集品种与一般品种根分泌物特点。结果表明,Zn胁迫显著抑制了6个品种大白菜生长。0.5<根系耐性指数(RTI)<1.0。随锌水平的增加大白菜地上部干重、RTI明显下降。大白菜地上部Zn含量、根系Zn含量均随锌胁迫的增加而增加。植株吸收的Zn主要积累在大白菜根部。供试锌水平下,以丰园高抗1号的地上部、根系Zn含量明显高于其它5个品种,最大值为251.1、273.6mg/kg(40mg/LZn),以丰抗80地上部、根系Zn含量最低。培养介质pH随锌水平增加先升高,然后下降。大白菜2个品种根系分泌物中检测到草酸、酒石酸、苹果酸3种低分子量有机酸,主要氨基酸包括丝氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸(含量大于1.0μg/10g干土)。锌胁迫降低了大白菜根系分泌的低分子量有机酸、氨基酸总量。Zn富集品种丰园高抗1号根系分泌的低分子量有机酸,加Zn与否都高于一般品种攻关2号。2个品种根分泌物中低分子有机酸和氨基酸含量与种类不同,尤其是低分子有机酸含量与种类不同是大白菜品种之间Zn吸收差异的重要原因。     

铅胁迫对景天属和花生属植物生理特性和根系分泌物的影响

在水培条件下,用1 000 mg/L铅(Pb)处理景天属(Sedum)的野生种植物紫叶景天(Sedum telephium)和栽培种植物佛甲草(Sedum lineare),花生属(Arachis)的野生种植物蔓花生(Arachis duranensis)和栽培种植物花生(Arachis hypogaea)后发现,景天属植物佛甲草和花生属植物蔓花生、花生等叶片相对电导率、MDA含量都明显升高,叶绿素含量、根系活力不同程度降低,生物量积累明显下降;来自非洲草原的紫叶景天基本上不受Pb胁迫的影响.Pb处理下景天属和花生属植物根系分泌的总有机酸和可溶性糖含量均有所增加,且表现出明显的种间差异.在Pb胁迫下,花生属植物的有机酸分泌强度要明显高于景天属植物,野生种类的分泌强度要明显超过栽培种类.景天属植物根系分泌的有机酸主要种类为草酸、酒石酸、苹果酸和柠檬酸;花生属植物根系分泌的有机酸主要种类为柠檬酸、草酸和琥珀酸.     

磷胁迫条件下小麦、蚕豆根系分泌物对红壤磷的活化*

 通过室内盆栽试验研究了磷胁迫下小麦、蚕豆根系分泌物对石灰岩和玄武岩母质上发育的红壤中磷的活化效果。结果表明：在培养至第7 d时,小麦单作、蚕豆单作、小麦蚕豆混作的根系分泌物处理与对照相比,石灰岩母质上发育的红壤有效磷分别提高29.51%,22.16%,23.91%,玄武岩母质发育的红壤有效磷分别比对照提高6.3%,31.19%,31.20%。加入根系分泌物后的2种土壤在培养过程中土壤中的磷酸铝盐（Al-P）和磷酸铁盐（Fe-P）含量有所降低,闭蓄态磷（O-P）和磷酸钙盐（Ca-P）含量变化不大。可能的原因为根系分泌物通过对土壤中无机磷的Al-P和Fe-P的活化从而提高了土壤中磷的有效性。     

根分泌物的生态效应

本文综述了根分泌物的生态作用,其中主要包括根分泌物对根际微生物的影响、在植物营养生态中的作用、特别是对土壤养分有效性的直接和间接影响;根分泌的粘胶物质对土壤结构的影响;根分泌物与重金属钝化间的关系、化感作用等几方面内容.     

根系分泌物中的化感物质研究概述

根系分泌物在根际区域与外界进行物质、能量、信息交流过程中扮演着不可缺少的角色,其中的化感物质是一类具有重要生理功能的物质。为此,重点阐述了根系分泌物的种类、产生机制与分泌机理,总结了根系分泌物化感作用以及研究方法,并对化感物质的研究做了进一步的展望。     

植物根系分泌物化感作用研究方法综述

着重讨论根系分泌物的收集、化感物质的分离、化感物质的鉴定以及生物测定的常用方法。     

嫁接方法对山地黄瓜嫁接工效及嫁接苗生长的影响

[目的]筛选出最佳黄瓜嫁接方法。[方法]以津优4号黄瓜为接穗、甬砧2号为砧木展开试验,研究贴接、插接和双断根插接3种嫁接方法对山地黄瓜嫁接工效及嫁接苗生长的影响。[结果]双断根插接的黄瓜成活率、嫁接工效及嫁接苗的生长势均优于其他2种嫁接方式。[结论]双断根插接方法适宜在浙江省新昌地区推广使用。     

加工番茄根系分泌物自毒效应的研究

通过提取加工番茄根系分泌物酸性、碱性和中性组分,运用化感作用原理,采用室内培养.研究其对种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明,处理后的加工番茄种子的发芽率和发芽指数明显降低,且随着根系分泌物溶液浓度的增加,受抑制程度越显著.酸溶性根系分泌物对种子萌发的影响最大,中性根系分泌物的影响次之,碱溶性根系分泌物的影响最小,其平均发芽率分别比对照降低14.7%、11.7%和8.3%.浓度为50%的根系分泌物溶液的抑制作用最强,发芽率比对照降低了19.33%.3种组分根系分泌物对加工番茄幼苗的生长均有不同程度的抑制.降低了根系活力,比对照降低了51.9%～59.6%;而且根系分泌物使加工番茄叶片SOD酶活性降低、MDA生成量增多、POD酶活性升高,说明加工番茄根系分泌物具有自毒作用.     

红豆草根系分泌物对7种杂草的化感作用

[目的]为红豆草化感效应的进一步研究提供理论依据。[方法]利用组织培养技术提取红豆草根系分泌物,研究不同浓度（0（CK）、12．5、25、50、100mg／ml）根系分泌物对反枝苋、狗尾草、野燕麦、龙葵、白茅、灰藜、稗草种子萌发及幼苗生长的影响。[结果]红豆草根系分泌物对7种供试杂草种子萌发和幼苗生长均有抑制作用,且处理浓度越大抑制作用越明显,当根系分泌物处理浓度为100mg/ml时,灰藜、反枝苋、野燕麦的萌发率分别只有6．6％、10％和10％,反枝苋、野燕麦、龙葵、稗草的发芽指数均小于1;100mg/ml根系分泌物对灰藜种子萌发的抑制作用最强,抑制率达91．9％,对龙葵、白茅、狗尾草种子萌发的抑制率较低。[结论]红豆草根系分泌物对不同杂草的化感作用不同。