烤烟根际土壤微生物对根系酚酸类物质的响应

【目的】烟草连作导致化感物质累积,探索化感物质中主要的酚酸类物质对根际土壤微生物的影响,可为克服烟草连作障碍提供理论依据。【方法】采用盆栽试验方法,将前期分离、鉴定出的烟草根系分泌物中主要酚酸类物质苯甲酸和3-苯丙酸接种到土壤中,模拟烟草多年连作土壤。试验设4个处理:对照(T0),向土壤中加入等量灭菌去离子水;添加苯甲酸3μg/kg土(T1);3-苯丙酸8μg/kg土(T2);同时添加苯甲酸3μg/kg土和3-苯丙酸8μg/kg土(T3),每处理5次重复。以MiSeq测序平台对根际土壤微生物进行高通量测序,探索其对根际土壤微生物的影响,同时采用荧光定量PCR法检测土壤中的茄科劳尔氏菌、短短芽孢杆菌、固氮菌、无机磷细菌、硅酸盐细菌等功能微生物及细菌和真菌的数量变化。【结果】T 1、 T 2处理土壤细菌OTUs(Operational Taxonomic Units)数目分别比对照T0降低了21.5%和17.0%,T3处理OTU数量低于T1和T2处理;T2处理土壤中优势微生物种群增多,结构平衡性降低,门上分类构成和微生物群落构成显著不同于对照。主成分分析与聚类分析显示,T2或T3处理土壤微生物聚类关系较近,都与T0处理较远;T3处理土壤中病原菌数量显著提高,拮抗菌、固氮菌、无机磷细菌、硅酸盐细菌、细菌和真菌数量显著减少,且减少幅度大于T1、T2处理。【结论】根系分泌物中主要酚酸类物质苯甲酸和3-苯丙酸均能明显改变根际土壤微生物区系,降低土壤微生群落多样性,显著增加有害微生物数量的同时大大降低有益微生物数量。两种酚类同时存在的危害效果远大于单一酚类。     

植物根系分泌物与根际微生物交互作用机制研究进展

根际是受植物根系影响最为强烈的微域环境,是植物和土壤交流的桥梁。根系能通过调控根系分泌物的种类和数量影响根际微生物的种群结构和多样性,根际微生物通过改变根际土壤特性影响根系的分泌作用,进而影响植物的生长发育过程。因此,很有必要对这些研究进展进行梳理,提出未来该领域的研究重点。本文以1999～2022年中国知网（CNKI）和Web of Science核心数据库为文献来源,对根系分泌物与根际微生物互作相关的64篇论文进行分析。总结了近年来根系分泌物和根际微生物互作的最新研究成果,重点介绍了根系分泌物对根际微生物种类、数量和分布的影响,环境胁迫对根系分泌物和根际微生物的影响,以及根际微生物对植物生长的影响。基于此,我们对该领域未来的研究方向进行了展望。深入理解根系分泌物和根际微生物之间复杂的互作关系及其机理,对揭示根际微生态调控过程、土壤微生物组功能、促进农作物增产等方面具有重要的意义。     

植物根系和根际微生物对氮的竞争

植物根系可促进土壤中有机碳和氮的矿化^[1-3]。     

根分泌物对根际微生物生态分布的影响

本文从根分泌概念着手 ,依据近 2 0年来国内外有关根分泌研究的一些成果 ,就根分泌物的概念、产生机制进行了综合论述 ,并重点讨论了植物根分泌物对根际微生物代谢、生态分布、病原微生物抑制作用的影响以及土壤环境对根分泌物的影响。     

植物根系分泌物与根际营养关系评述

根系分泌物（ｒｏｏｔ ｅｘｕｄａｔｅｓ,ＲＥ）主要有粘胶、外酶、有机酸、糖、酚及各种氨基酸。不同营养基因型的植物,ＲＥ级分明显不同,存在养分和环境胁迫时,植物通过增加粘胶、酶及某些有机酸的分泌量以适应变化的环境。ＲＥ也是植物改善根际营养环境的重要手段。ＲＥ可改善土壤物理结构,促进矿物风化、提高土壤ＣＥＣ,影响土壤ｐＨ、土壤矿物表面吸附性能及土壤生物学性质。ＲＥ还存化根际土壤养分,促进植物对养分吸收     

浅析植物根分泌物与根际微生物的相互作用关系

综述了根分泌物与根际微生物、病原微生物的相互影响以及根际微生物作用几方面内容。根分泌物作用于周围环境产生根际效应,影响根际微生物的生态分布、种群组成,不同抗性品种根分泌物对病原微生物表现出促进或抑制的作用;而根际微生物又会对根分泌物起到修饰限制作用,通过各种途径改变根分泌物的数量、组成。根分泌物与根际微生物间的作用是相互的。此外,根际微生物在植物养分转化与吸收、病虫草害控制、物质循环等方面发挥着不可替代的作用。     

植物根际微生物组的研究进展

根际微生物组(rhizosphere microbiome),是植物从其种子库土壤微生物组中有选择性地招募在根际聚集的动态微生物集群.随着近年来高通量测序技术、宏基因组学等的飞速发展,根际微生物组与植物宿主及土壤微生物组间的紧密联系引起了全球关注和研究热潮.根际微生物组被视作植物第二基因组,其与植物间的互作极为复杂,有...     

根系分泌物的化感作用及其对土壤微生物的影响

总结了根分泌化感物质的种类及其化感效应,分析了生物和非生物因素与根系分泌化感物质之间的关系。此外,根系分泌化感物质的研究手段对于所取得的研究结果至关重要,其中根分泌物收集系统是收集根分泌化感物质的常用而可行的方法之一。对于根分泌化感物质的分离鉴定技术有多种,可根据需要选择适宜的分离方法。还列举了一些作物根分泌的化感物质对根际微生物产生的影响,阐明了根分泌的化感物质所起的重要化感作用。根分泌物化感作用的研究已成为土壤生态学领域的热点与前沿课题,自然条件下原位收集鉴定植物根系分泌物中的化感物质等诸多问题是该领域今后的研究重点。     

综合生物防控烟草青枯病及其对土壤微生物群落结构的影响

利用生物有机肥结合相应的农艺措施进行生物防控是近年来的研究热点。分别采用常规施肥(T1)、常规施肥+生石灰(T2)、常规施肥+L-25生物有机肥(T3)、常规施肥+生石灰+L-25生物有机肥(T4)四个处理来探究生物防控烟草青枯病的效果。结果表明:2014年T4处理在烟草全生育期的防控效果显著高于T2和T3处理,在90d后防控效果分别是T2和T3的6.26倍和1.99倍。经过三年修复,青枯病综合防控效果高达61.3%。2013年和2014年T4处理产量显著高于其他各处理。2013年生物有机肥各处理的拮抗菌在70 d之前均显著高于各自对应的病原菌数量,2014年T4病原菌数量则始终处于106 cfu g-1数量级以下,其他处理在烟草移栽90 d后病原菌数量均增长至107 cfu g-1以上。T4处理的根际土壤微生物物种丰度水平、运算分类单位(OTU)、香农多样性指数(Shannonindex)均高于T1处理,主成分与聚类分析表明T3和T4处理的微生物区系结构相似,明显不同于T1处理。综合的生物防控措施可以有效防控重病区青枯病,对烤烟产量产值具有明显的提高作用,并能有效改良土壤微生物区系,具有良好的推广应用前景。     

不同品种小麦与蚕豆间作对蚕豆枯萎病发生、根系分泌物和根际微生物群落功能多样性的影响

通过田间小区试验和盆栽试验,研究了3个不同品种小麦［云麦42（YM42）,云麦47（YM47）和绵阳29（MY29）］与蚕豆间作对蚕豆枯萎病发生、 根系分泌物和根际微生物群落功能多样性的影响。结果表明,云麦42与蚕豆间作处理（YM42//B）和云麦47与蚕豆间作处理（YM47//B）使蚕豆枯萎病病情指数分别降低47.6%和33.3%,而绵阳29与蚕豆间作处理（MY29//B）对蚕豆枯萎病病情指数无显著影响。与蚕豆单作相比,YM42//B和YM47//B处理显著增加了根系分泌物中有机酸的含量,显著降低了根系分泌物中可溶性总糖和游离氨基酸含量; 显著提高了蚕豆根际微生物对碳源的利用强度,明显改变了蚕豆根际微生物群落结构,并且YM42//B处理的影响大于YM47//B; 而MY29//B处理对碳源利用强度、 根际微生物群落结构和根系分泌物中有机酸、 可溶性总糖和游离氨基酸含量均无显著影响。 YM42//B处理根际微生物利用碳源的种类比YM47//B处理多,同时YM42//B和YM47//B处理利用的糖类、 氨基酸类和羧酸类碳源种类完全不同。表明云麦42和云麦47与蚕豆间作通过增加有机酸含量,从而提高根际微生物活性和多样性,促进了根际微生物利用更多的碳源,同时云麦42和云麦47与蚕豆间作抑制了氨基酸和总糖的分泌,而最终控制了蚕豆枯萎病的发生。表明不同品种小麦与蚕豆间作系统根系分泌物-根际微生物的互作是影响蚕豆枯萎病抗性的重要原因。小麦与蚕豆间作控病效果受小麦品种的影响,以云麦42与蚕豆间作效果最好,其次为云麦47与蚕豆间作,而绵阳29与蚕豆间作无显著控病效果。     

烤烟根系分泌物对烤烟幼苗生长和养分吸收的影响

连作是烟草栽培中的普遍现象,已引起生长抑制、产量下降和品质恶化等问题。本试验采用溶液培养的方法,在培养液中分别加入未分组和分组后的烤烟根系分泌物,研究根系分泌物对烤烟幼苗生长和养分吸收的影响。结果表明,加入未分组的烤烟根系分泌物显著抑制幼苗的生长,降低根系活力,并随加入量的增加抑制作用增强;加入酸溶性、碱溶性、中性组分的根系分泌物,均降低幼苗根系活力,以中性组分的抑制作用较强。三种不同组分的根系分泌物均显著降低根系对NO3-、PO43-、K+离子的吸收,其中中性组分对NO3-吸收的影响最大,而酸溶性组分对K+的吸收抑制作用较强。推测在烤烟根系分泌物中,可能存在多种抑制烤烟生长和养分吸收的化学物质。     

大豆根系分泌物中氨基酸对根腐病菌生长的影响

采用砂培和室内模拟方法,研究了两个抗病性不同的大豆品种水溶性根系分泌物中氨基酸组分随作物生长的变化;同时检测了培养基中添加大豆根系分泌物和纯品氨基酸对大豆根腐病菌菌落生长的影响。结果表明,添加大豆苗期和花荚期根分泌物均显著促进尖镰孢菌菌丝生长,添加成熟期根分泌物显著促进腐皮镰孢菌菌丝生长。易感根腐病大豆品种合丰25号花荚期以后根分泌物中氨基酸种类多于抗根腐病大豆品种绥农10号。感病大豆品种根系分泌的氨基酸总量随生育时期增加,在鼓粒期达到最高;抗病大豆品种根系分泌的氨基酸总量在花荚期最高。感病大豆品种根系分泌的主要氨基酸为精氨酸,抗病大豆品种根系分泌的氨基酸主要为天冬氨酸。氨基酸纯品培养中,添加精氨酸和酪氨酸处理的尖镰孢菌菌落直径显著高于不加氨基酸的对照菌落直径;添加丝氨酸和天冬氨酸的处理菌落直径则显著低于对照处理。同时,添加天冬氨酸的培养基上腐皮镰孢菌菌落直径显著低于不加氨基酸的对照。可见,不同大豆品种根系分泌物中氨基酸组分对病原菌生长起着一定的作用,其表现的作用受根际氨基酸种类和氨基酸浓度影响较大,对于不同病原菌的作用存在差异。     

施用化肥和菜籽粕对烤烟根际微生物的影响

烤烟是我国重要的经济作物,施肥对烟叶产量、产值和香气的贡献率分别达到39.19%、47.28%和24.8%,仅次于品种。在烤烟栽培过程中,人们十分重视肥料,尤其是菜籽粕等有机肥的施用。菜籽粕在促进烟苗生长发育、提高烤烟产量、改善烟叶品质等方面均有独特作用。烤烟施用菜籽粕之后生长迅速、油份增加、香味浓郁、质量     

Phosphorus availability,root exudates,and microbial activity in the rhizosphere

Field and pot experiments showed that the P demand of wheat is highest in early stages of growth (up to 1.67 μg P per cm² root surface and day). The needed orthophosphate ions H₂PO₄? and HPO₄²-move from soil to the root by diffusion. This process is controlled by the concentration gradient of the diffusible phosphate and the effective diffusion coefficient according to Pick's first law. Root excretions (rhizodeposition) are able to affect both characteristics. The water soluble portion of rhizodeposition contains more than 50% of up to 8 different sugars, 10–40% carboxylic acids and 10–15 amino acids and amides. The composition varies in dependence on the age of the root parts and on nutrition (Zea mays L., Brassica napus L., Pisum sativum L.). Diffusion experiments using small soil blocks showed that 50–75% of the root exudates were decomposed by respiration within 3 days. The rest was largely chemically converted. Originally present sugars disappeared. Due to the biosynthesis of different organic acids from the individual sugars the mobilisation of Ca₃(PO₄)₂ by Pantoea agglomerans increased when the sugar mixture was derived from the rhizodeposition of P deficient plants with more pentoses instead of glucose and fructose (mainly effect of anions). In the rhizosphere therefore a mixture of rhizodeposition and its conversion products exists which affects the binding of phosphorus in soil and the P transport to the root. This should be considered both for the development of new soil extractants and for modelling the P supply to plants.     

根系分泌物抑制连作障碍线虫病的根际调控机制及其应用

作物长期连作极易出现连作障碍(再生病害),本文围绕因传统耕作模式和种植习惯而诱发的新疆棉花、黑龙江大豆、河南花生、山东设施蔬菜、两广香蕉等连作障碍问题,对全国连作现象进行系统分析,发现全国连作现象普遍。按照耕地面积将连作障碍划分为五个等级,其中华北三省和东北的黑龙江省连作障碍等级最高,且各省连作现象均以大田经济作物为主。以香蕉、大豆(大田经济作物)、黄瓜(设施园艺作物)和三七(中草药)为代表,比对最低产量和正常产量在连作年份的变化,表明连作障碍发生规律成抛物线式,防控连作障碍需找到问题关键时期。单一根系分泌物介导的微生物多样性降低、病原菌富集,植物寄生线虫危害和土壤弱化是导致连作障碍的主要原因,其中线虫对植物的侵染危害作为土传病害是防治连作障碍中最难解决的问题之一,尤其是在设施蔬菜上。线虫在长期进化过程中形成了具有识别、寻找和侵染寄主的生物学功能,而不同植物根系分泌物对线虫发育和对宿主的识别侵染能力有不同的调控作用。针对根系分泌物–线虫互作为诱因的线虫病害,深入探讨易感作物和抗性/非寄主植物根系分泌物对线虫发育和对植物侵染的生物学机制,提出根际调控措施。在J2时期利用抗性/非寄主植物根系分泌物,调控根结线虫Mi-16D10、Mi-flp-18等基因和孢囊线虫的Hg-rbp-2等基因的表达控制线虫的发育、侵染和迁移,通过生物源功能物质定向防控线虫侵染作物。这些结果加深了我们对生物活性物质调控植物寄生线虫机制的认识。未来,以筛选和鉴定抗性或非寄主作物特异根系分泌物对线虫侵染的调控为依据,配置生物功能型肥料,利用植物源活性物质替代传统农药控制线虫病害的根际调控措施,定向调控植物根际生物学过程将成为国内外研究热点。此文将为未来深入系统地研究根系分泌物–线虫的相互作用及克服连作障碍提供理论基础,进而促进土壤健康和作物优质高产高效,对实现绿色农业和可持续发展具有重要的理论和实践指导意义。     

土壤水分对花生根际分泌物中低分子量有机酸的释放及根质外体中铁的积累的影响

A three-compartments rhizobox was designed and used to study the low-molecular-weight organic acids in root exudates and the root apoplastic iron of “lime-induced chlorosis“ peanut grown on a clacareous soil in realtion to different soil moistrue conditions.Results showed that chlorosis of peanuts developed under condition of high soil mositure level(250 g kg^-1),while peanuts grew well and chlorosis did not develop when soil moisture was managed to a normal level(150 g kg^-1).The malic acid maleic acid and succinic acid contents of chlorotic peanut increased by 108.723,0.029,and 22.446ug cm^-1 ,respectively,compared with healthy peanuts.The content of citric acid and fumaric acid also increased in root exudates of chlorotic peanuts.On Days 28 and 42 of peanut growth,the accumulation of root apoplastic iron in chlorotic peanuts was higher than that of healthy peanuts.From Day 28 to Day 42,the mobilization percentages of chlorotic peanuts and healthy peanuts to root apoplastic iron were almost the smae,being 52.4% and 52.8%,respectively,indicating that the chlorosis might be caused by the inactivation of iron within peanut plant grown on a calcareous soil under soil moisture conditions.     

菌丝营养钵栽培对烤烟根系生长的影响

[目的]针对攀枝花烟区烤烟移栽伸根期干旱、烟苗发育迟缓等问题,研究菌丝营养钵对烤烟根区微生态水肥环境和烟苗生长的影响.[方法]将玉米秸秆切碎后隧道式微波灭菌,利用灰管层孔菌(Fomes lignosus)的速生、菌丝扭结力强、快速腐解纤维素等特点,通过菌丝缠绕玉米秸秆制作成自然降解的圆锥型杯状烟苗移栽营养钵.将菌丝营养...     

长期施肥对植烟土壤微生物的影响

【目的】微生物是土壤的重要组成分,与土壤养分转化供应密切相关。本研究利用12年肥料定位试验研究了云南植烟土壤可培养微生物数量、微生物量碳氮、标记性磷脂脂肪酸（PLFAs）、微生物种群特征及有益微生物的变化。【方法】试验设置不施肥（CK）、单施化肥（CF）和化肥配施有机肥（CFM）处理,在烟株旺长期,采集020 cm耕作层土壤,测定了微生物量碳、氮含量,微生物标记磷脂脂肪酸（PLFAs）含量和可培养微生物数量;鉴定自生固氮菌、磷细菌和钾细菌的数量;根据PLFAs计算了微生物种群特征值。【结果】有机无机肥配施处理的土壤中,可培养细菌比不施肥土壤增加了6.14倍、 真菌增加了2.30倍、 放线菌增加了1.56倍,增幅显著高于化肥处理;施肥显著提高土壤微生物量碳、氮量。化肥和有机无机肥配合处理土壤的微生物量碳分别比CK增加了71.8%和246%;不同施肥处理土壤微生物量碳/氮比值显著不同,分别为14.8（CK）、13.3（CF）和11.2（CFM）。微生物标记性PLFAs含量以化肥有机肥配合处理最高,化肥处理次之,CK最低。化肥、化肥配施有机肥处理土壤细菌PLFAs比对照分别增加了25.41%和87.66%,真菌PLFAs分别增加了15.59%和39.24%,化肥处理代表放线菌的PLFAs降低了24.63%,化肥配施有机肥处理增加了83.86%,表明施肥尤其是化肥配施有机肥改善了土壤环境,促进了微生物的生长繁殖,并改变了土壤微生物种群结构;施肥处理土壤中微生物群落多样性指数上升,化肥处理还提高了微生物的优势度指数,说明施肥有益于增加微生物的种群数量, 化肥配施有机肥处理显著提高了无机磷细菌和钾细菌的数量,两者分别比对照增加了1.15倍和1.02倍,化肥处理则相反,自生固氮菌和无机磷细菌数量分别比CK降低了56.69%和41.30%;化肥配施有机肥处理土壤中的自生固氮菌、磷细菌和钾细菌共有20个属,CK土壤有19个属,化肥处理土壤仅16个属。 【结论】CFM促进微生物生长繁殖,增加种群多样性,有益于微生物固氮、溶磷、解钾,对于提高肥料利用率和保持土壤健康有重要意义。在烟叶栽培过程中,提倡化肥与有机肥配合施用很有必要。