植物低磷适应机制研究进展

磷是植物生长发育必需的矿质营养物质之一,而多数土壤中有效磷含量都较低,在低磷胁迫环境下,植物根系的形态构型和生理生化特征均会随着植物的生长适应性而发生变化。为给农林生产中磷的高效利用和磷高效品种选育的研究提供参考依据,综述了低磷胁迫条件下植物根系形态特征、根系生理生化适应性、根系分泌物特性、磷高效品种的选育这4个方面的研究情况与研究进展。     

植物对低磷胁迫的适应机制的综述

P是植物生长必要元素,但土壤中有效P含量低,P成为阻碍植物生长的因素之一。在长期进化过程中,植物形成了多种适应机制,包括根系变化、根系分泌有机酸等等。本文综述了植物在磷胁迫下的适应机制,以期为磷胁迫研究提供一些借鉴,并对磷胁迫的研究方向进行了展望。     

不同磷效率马褂木种源对磷胁迫的生理反应

低磷胁迫条件下,植物将以一系列形态、生理、生化和遗传机制主动适应胁迫环境,包括根系对生长环境中难溶性磷的活化,有效吸收、运转、分配及再利用等.植物通过改变对养分的需求以维持自身代谢和改变根系形态、生理机能来增强自身活化和吸收养分的强度[1].具有较高的磷素吸收能力是植物耐低磷胁迫的基础[2],研究低磷胁迫条件下植物的生理生化特性对揭示耐低磷机理具有重要意义.以往在农作物方面有过一些研究[3～6],但在林木方面研究不多.本试验以不同磷效率的马褂木(Liriodendron chinense (Hemsl.)Sarg.)6个种源为材料,试图研究低磷营养胁迫下马褂木种源在膜脂过氧化、可溶性蛋白含量、叶绿素含量及酸性磷酸酶活性等方面的差异及与磷效率的关系,为优良耐低磷马褂木种源的选育提供理论依据.     

杉木对低磷胁迫的响应和生理适应机制

[目的]研究低磷胁迫对杉木幼苗各种抗氧化酶等生理指标的变化影响,探讨抗氧化酶活性与杉木耐低磷能力的关系,揭示低磷胁迫下杉木养分吸收的适应机制,阐明杉木体内生物大分子对低磷胁迫的响应。[方法]通过设置不同磷浓度(0、0.25、0.50、1.00 mmol·L~(-1))Hoagland营养液,模拟低磷胁迫试验,测定低磷胁迫对杉木幼苗的生理指标的影响,研究低磷胁迫对杉木幼苗养分吸收的影响机制以及测定杉木幼苗不同部位的光谱特性。[结果]随着缺磷程度的增加,杉木幼苗中SOD活性、CAT活性以及叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量均先升后降,根系中POD活性呈现出升高的趋势、MDA含量先降再升后降,叶片中POD活性和MDA含量先降后升。低磷胁迫对杉木幼苗根系和叶片吸收利用营养元素有显著影响。杉木苗根系所含的Mn随着缺磷程度的增加呈上升趋势,而Al和Cu先降后升,Fe和K则有所下降,Ca先升后降。此外,杉木叶片中Fe和Mn的积累量呈降低的趋势,Cu和K先升后降。低磷胁迫对杉木幼苗根系和叶片组织在3 367、2 924、1 736、1 630、1 380、1 150 1 000 cm~(-1)处特征峰吸光值影响不同。[结论]低磷胁迫下,杉木幼苗的根系和叶片会通过改变保护酶(SOD、CAT和POD)活性抑制MDA形成,降低膜脂过氧化对细胞膜系统的破坏,通过增加对其他养分元素的吸收来规避损伤以及通过改变不同部位糖类、氨基酸和蛋白质等物质含量来适应低磷环境。     

我国南方人工林土壤有效磷匮乏原因及对策分析

土壤有效磷的匮乏是制约我国农林业发展的重要原因,但目前有关森林土壤磷素匮乏以及对策的综述性报道并不多见。有鉴于此,文中综述了我国南方人工林土壤磷素的特征,从多个方面论述了可能导致人工林土壤有效磷匮乏的原因,分析了磷素匮乏对林木产生的相关危害,总结了目前应对土壤有效磷匮乏的方法,以期为高效利用土壤潜在磷资源、促进林业可持续经营提供参考。     

土壤磷与植物关系研究进展

磷是生物体生存的必需元素,对植物生长发育具有十分重要的影响。植物在长期进化过程中,与磷形成了复杂而密切的关系。文中从土壤磷的存在形态、磷的活化机理、植物对磷的有效利用、在磷胁迫状态下植物的适应机制以及施用磷肥对植物生长的影响等方面综述了磷与植物关系的研究现状,并对今后土壤磷与植物关系的研究进行了探讨。     

林木对低P胁迫的适应性机制和遗传学研究进展

土壤具有巨大P库,但有效P含量很低,培育有效利用土壤P素的林木基因型,可从根本上解决土壤有效P的缺乏。本文结合国内外植物营养遗传和改良研究成果,就林木有效利用土壤P素的基因型差异、对低P胁迫的适应机理、P效率的遗传控制、耐低P种质资源筛选和新品种培育等进行述评。基于资源与环境问题考虑,作者认为P效率应作为一个重要的林木育种目标,加强我国主要造林树种以P效率为主的营养利用效率遗传改良,以达到低投入、高产出、无污染的人工林可持续发展目标。     

盐胁迫下植物根系特征及其微生物的互作关系

盐胁迫是一种常见的逆境胁迫,对植物的生长发育和土地环境都会产生一定的影响。植物与土壤中的微生物可以形成稳定的微生态系统,其中微生物可以促进植物获取养分,植物分泌物可以为微生物提供养分。结合近年来国内外根系-土壤-微生物之间相互作用的研究现状,为更好地了解并应用微生物,深入探究盐胁迫下植物根系形态特征和根系微生物的变化,有助于提高植物耐盐性,改善盐碱地土壤环境。文中就盐胁迫下植物根的各项形态和生理指标变化,植物不同种类及不同根系生态位对微生物的影响,以及耐盐菌种的筛选鉴定和开发进行总结分析,综述植物抗盐机制以及对土壤微生物的影响,并探讨盐碱环境下共生微生物在盐碱土壤改良及利用中的重要作用,以为盐碱地的开发利用提供参考。     

林木根系生物量分配影响机制研究进展

根系生物量是植物光合产物向地下器官分配的重要组成部分，其分配机制受遗传因素与多种环境因子共同影响。近年来，有关林木根系研究受到广泛关注。文中基于前人研究报道，从遗传因素、环境因子、土壤微生物、邻株竞争等方面对林木根系生物量分配的影响机制进行剖析与综述；同时，阐述当前表征生物量分配机制的主要理论在根系研究中的应用概况，提出目前林木地下生物量研究中的不足与未来研究展望，以期为今后开展相关研究和实际应用提供参考。     

木本植物磷效率的调控机制及遗传改良研究进展

磷素是植物必需营养元素之一,是植物体内许多重要化合物的成分,在植物的各种生理生化反应中扮演着重要的作用,自然界土壤中缺磷已经成为植物生长的限制因子之一。本文结合国内外植物营养遗传的最新进展, 就木本植物利用土壤中难溶性磷的遗传特性、耐低磷胁迫的适应机制、以及木本植物磷高效性状的遗传改良等进行述评,希望对今后定向培育磷高效性状的木本植物具有一定的指导意义。     

臭氧胁迫对树木根系影响研究进展

对流层中高浓度的臭氧是一种严重危害植物的大气污染物,臭氧浓度的升高会对农作物、林木等产生一系列的损害。根系是树木生存的基本要素,臭氧对根结构的根本性改变会最终影响根功能,从而影响树木的整体健康以及对环境胁迫的抗性,通过综述臭氧胁迫对森林树木根系影响的研究进展,可以为我国学者进一步了解臭氧对森林树木根系生态影响提供科学素材。有关大气臭氧浓度升高对森林树木根系生态的影响,目前研究主要包括森林树木根系生长、细根动态和周转、根系呼吸、根系碳水化合物、菌根、根际微生物的响应变化等几个方面。臭氧对树木根系的影响与臭氧浓度、树种、树龄、群落组成及种植条件相关。目前有关臭氧胁迫对树木根系的机制研究还比较缺乏,今后应该加强臭氧胁迫下根系形态构型的原位观察测定和定量分析研究,内源激素响应,胁迫信号感受、转导与其它信号途径的互作关系以及分子生物学机制方面的研究。     

低磷诱导下沙棘根系形态构建和光合作用变化

以沙棘(Hippophae rhamnoides L.)实生幼苗为试材,设置正常供磷170 mg/L(HP)和低磷胁迫0.68 mg/L(LP)两种处理,采用沙培盆栽的方式,探讨了沙棘幼苗对低磷胁迫的响应,分析了沙棘幼苗生物量、根系构型及光合特性的差异.结果表明:低磷胁迫显著(P<0.05)增加了植株的根冠比,高达45...     

Root parameters of forest trees as sensitive indicators of acidifying pollutants: a review of research of Japanese forest trees

The root parameters of forest trees can be indicators of a changing environment. We summarize the results of root studies with regard to the effects of acidifying pollutants, especially soil acidification and aluminum toxicity, on various root parameters of Japanese forest trees under experimentally controlled conditions. All root parameters such as biomass, morphology, nutritional status, and physiology can be regarded as indicators, because, under laboratory conditions, root responses occur prior to the responses in the aboveground parts. However, considering the conditions of forest sites, the nutritional status and physiological changes are better indicators of soil acidification and Al stress than the biomass and morphological response. The currently available data suggest that the most important indicator is the Ca/Al molar ratio in roots of Japanese tree species. In order to predict and detect the initial effects of soil acidification, we postulate that the specific root response to the Ca/Al molar ratio of tree roots should be considered as a parameter for use in long-term forest monitoring sites.     

马尾松种源磷效率研究

选用5个对磷肥反应差异显著的马尾松种源,设计3种磷素水平的盆栽试验以研究马尾松磷效率的种源差异,确立种源磷效率的特异性指标。结果表明:马尾松磷效率的种源差异很大,尤以地处武夷山脉南端的福建武平种源最高,其磷效率高于70%,为最低磷效率种源的2倍左右,该种源在低磷胁迫下具有最大的磷素吸收和利用效率及最高的干物质积累量。在参试的3个南方种源中,广东信宜种源也具有相对较高的磷效率。低磷水平下马尾松种源磷效率与磷素利用效率有关,而与磷素吸收效率相关性较小,磷效率和磷素利用效率高的种源其干物质积累量较高。相关分析表明,低磷胁迫下马尾松种源磷效率与其根体积、侧根数、侧根总长和须根总数等呈显著正相关。结合已有水培和土培试验结果,初步认为侧根总长、侧根数、根体积等根系参数以及根系有机酸分泌物含量、酸性磷酸酶活性等可作为低磷胁迫下马尾松种源磷效率的特异性指标。     

低磷胁迫对4个韭菜品种植株根系生长的影响

通过作水培营养液中不同磷量培植韭菜的实验,研究了在低磷胁迫下对一代杂交、791雪韭、甜脆791、久星2号4个韭菜品种植株的根角(基根与水平线的夹角)与根毛生长的影响。结果表明:(1)在低磷胁迫下不同韭菜品种植株根的生长角度存在着差异,低磷胁迫使韭菜植株的根生长角度变小。(2)不同韭菜品种植株根毛的数量亦受低磷胁迫的影响,实验数据显示在低磷胁迫下有利于韭菜植株根毛数量的增加。     

华北平原沙地治理工程初期的改良土壤效应

分别在北京市郊的房山区、顺义区和昌平区选择沙地治理工程示范区,以附近的荒地为对照,测量不同植被类型下的土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量等指标,以对华北平原沙地治理工程初期土壤改良效应进行研究。结果表明：在3个示范区,不同类型的植被都在一定程度上改良了土壤。其中,房山区的毛白杨增加土壤有机质和全氮的效果最佳,刺槐增加土壤速效氮和速效钾的效果最佳,而油松增加土壤速效磷的效果最佳。顺义区的华山松,国槐和垂榆均有效增加了土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾,而华山松和国槐增加土壤速效磷的效果较好。昌平区的桧柏增加土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾的效果最佳。因此,在沙地治理工程初期,植被即可在一定程度上改良林下土壤。