大豆连作及其根茬腐解物对大豆根系分泌物中酚酸类物质的影响

通过收集正茬、重茬7年、重茬7年并经MB-生物制剂调控的大豆根系分泌物和加入根茬腐解物(20gkg-1土)的正茬、重茬、调控的大豆根系分泌物,采用高效液相色谱检测方法,以对羟基苯甲酸、香草酸、香草醛、苯甲酸、阿魏酸5种酚酸类物质作为标准物质,对根系分泌物进行了检测。结果表明在正茬、重茬、调控根系分泌物中分别检测到了3种、5种、3种上述各标准物质,并且检测到的各物质的量为重茬>调控>正茬。在加入根茬腐解物的条件下,正茬和调控处理的根系分泌物中酚酸的种类和数量均有所增加。在重茬加根茬处理的根系分泌物中同样检测到了上述5种酚酸物质,并且各物质的量也有一定程度的增加。     

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。     

玉米大豆根茬混合后的腐解特性

玉米/大豆套作可显著提高粮食产量和养分利用效率。研究间套作作物根茬分解、养分释放规律及其对土壤生物学特性的影响,对阐释该系统中作物养分高效利用具有重要意义。本研究采用室内培养方式,控制根茬总量为2%(2 g根茬+98 g土壤),分别设置单独的大豆根茬(S)和玉米根茬(M)及两种根茬按3∶1、1∶1和1∶3混合(分别表示为SM 3∶1、SM 1∶1和SM 1∶3)共5个不同根茬配比处理和1个不加根茬处理(CK),动态测定根茬矿化速率,碳、氮含量和土壤微生物量碳等指标。研究结果表明:培养前9 d,根茬矿化速率最快,而后矿化速率逐渐降低,到培养60 d后所有处理根茬矿化速率趋于稳定。整个培养周期内玉米根茬CO_2累积释放量显著高于大豆根茬处理,但SM 1∶3处理的CO_2累积释放量始终高于其他处理。培养结束后,SM 1∶3处理的有机碳矿化量显著高于其他处理。根茬总碳含量在前10 d无显著变化,10~60 d时显著降低,后趋于平稳。培养结束后SM 1∶3处理的根茬碳含量相比初始值降低最多,降幅达到24.8%,其次是玉米根茬(M)处理,降幅为21.4%,大豆根茬(S)处理碳含量降低最少,为9.7%。根茬总氮含量在前10 d显著降低,10~100 d总氮含量显著增加。培养结束后大豆根茬(S)总氮含量最高,SM 1∶3处理总氮含量最低。土壤微生物量碳含量在培养周期内呈先增加后降低而后趋于平稳的变化规律。培养结束后与CK相比,SM 1∶3、SM 1∶1、M、S和SM 3∶1处理的土壤微生物量碳含量分别增加89.4%、58.8%、47.1%、41.2%和37.5%。因此,玉米、大豆根茬混合后在土壤中的矿化速率、养分释放速率明显高于单一根茬处理,且有利于土壤微生物的繁殖。在本试验所选的3种配比中,SM 1∶3的配置效果最佳。     

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。     

氮素对不同大豆品种根系分泌物中有机酸的影响

采用室内溶液培养方法,分别研究了接种根瘤菌处理下,两种氮源和两种氮浓度对两个大豆品种根系分泌物中有机酸的影响。结果表明,合丰25号根系分泌的有机酸种类和数量无论苗期或花期,接种或不接种根瘤菌,均表现为硝态氮处理高于酰胺态氮处理,表明合丰25号大豆更喜硝态氮,硝态氮促进了有机酸的分泌。绥农10号在酰胺态氮下的有机酸种类和数量均高于硝态氮处理,表明其更喜酰胺态氮,酰胺态氮下根瘤菌的存在增加其根系分泌物中有机酸种类和数量。可见,大豆根系分泌物中有机酸的种类和数量因品种而异,因品种对氮源的喜好而变化;根瘤菌在不同程度上增强或减弱根系有机酸的分泌作用。柠檬酸受氮素供应浓度影响很大,当氮素供应浓度较低时,大豆根系分泌物中可检测到柠檬酸,供氮浓度升高则检测不到。     

施氮量对间作小麦蚕豆根系分泌大豆异黄酮的影响

通过盆栽和水培试验,采用小麦蚕豆间作、蚕豆单作、小麦单作3种种植方式,研究了不同生育期不同氮水平(低氮、常规氮和高氮)处理下,单、间作小麦和蚕豆根系大豆异黄酮分泌量的变化,为进一步探明间作增产和控病机制提供依据。结果表明,随作物生育期推移,小麦根系分泌大豆异黄酮数量明显减少,蚕豆根系大豆异黄酮的分泌量先增加后减少。随施氮量增加,小麦蚕豆根系大豆异黄酮分泌量均减少,且多达显著水平。与低氮处理相比,常规氮和高氮处理下,单、间作小麦大豆异黄酮分泌量分别显著减少,且多达显著水平。间作可以显著提高作物大豆异黄酮的分泌量,但间作优势仅在低氮和常规氮处理下明显,高氮处理下,单、间作小麦和蚕豆根系分泌大豆异黄酮数量差异不显著,并且这种间作效应会随生育期的推移逐渐消失。总之,间作种植和施氮量均影响作物根系大豆异黄酮分泌量,且低施氮量的影响更明显。     

铝胁迫下大豆根系分泌物对根际土壤微生态的影响

通过对19个不同基因型大豆品种的耐铝性筛选实验,选择耐铝型的浙春2号和敏感型的浙春3号作为实验材料;设置5个铝处理浓度(0,0.2,0.4,0.6,0.8 g kg-1,即土壤总Al3+浓度分别为0.293,0.493,0.693,0.893,1.093 g kg-1)土壤,大棚种植大豆30d后,取大豆根际、非根际土壤和外源根系分泌物作用下的土壤样品,对各类微生物生理群进行分析,同时测定土壤呼吸速率、纤维分解作用、氨化作用、硝化作用,以及酸性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶等土壤重要酶类的活性。结果显示,土壤铝含量较低条件下(0.2,0.4g kg-1),大豆根系分泌物的应激分泌促使土壤微生物数量增多、微生物物质转化能力增强和土壤酶活性增大;土壤铝含量较高(0.8 g kg-1)时,根系分泌物的分泌相对受抑制,土壤微生物活性和土壤酶活性相应地受到抑制。实验结果还表明,外源根系分泌物也能影响土壤微生态,引起土壤微生物数量和土壤酶活性的变化,以及各种土壤生化作用(如硝化作用等)的改变,显示出一定的缓解铝毒能力,从而减少铝毒对植物的伤害。     

覆盖大豆绿肥腐解规律及其对土壤养分的影响

田间条件下采用覆盖尼龙袋的方法,研究了大豆绿肥的腐解规律及其对土壤养分的影响。结果表明,覆盖大豆绿肥随时间的延长逐渐腐解,在整个腐解过程中,前4周腐解得较快,以后腐解减慢,并且在种植玉米条件下比不种植玉米条件下腐解得快,但差异不显著。覆盖大豆绿肥经过玉米整个生长季(8周)的腐解,在种植玉米、不种植玉米的条件下的腐解率分别为54.2%和52.4%,其中前4周的腐解量分别占8周总腐解量的79.5%(种植玉米的条件下)和77.1%(不种植玉米的条件下)。覆盖大豆绿肥能明显提高土壤养分含量。     

重迎茬对大豆根际土壤微生物数量的影响

通过对不同茬口、迎茬条件下施用不同有机肥的大豆根际土壤微生物数量进行测定,结果表明,重迎茬根际土壤中细菌数量明显低于正茬,真菌数量高于正茬,而放线菌数量在不同时期有很大变化。施入不同有机肥后,能明显增加土壤中细菌和放线菌的数量,真菌中青霉菌数量增多,致病菌数量减少。     

玉米秸秆腐解液对苗期根际土壤酶活性及根系活力的影响

玉米连作现象在黑龙江省农田生态系统中较为普遍,秸秆焚烧既浪费资源又污染环境,研究玉米秸秆还田后的化感效应尤显重要,但秸秆还田后的效应尚不清楚。本研究以玉米(郑单958)为受体,采用盆栽试验,分析不同腐解时间(0.25、60、120、180d)、不同腐解浓度(0、0.125、0.25、0.5 g·m L-1DW)玉米秸秆腐解液对苗期根际土壤酶活性及根系活力的影响,试图从土壤酶学和根系活力变化的角度初步阐明连作状态下秸秆还田对苗期玉米生长的影响,以期为大田生产中应用秸秆还田技术提供相关科学依据。结果表明:玉米幼苗四叶、五叶、六叶期,土壤蔗糖酶、脲酶活性均在60d腐解天数,0.5 g·m L-1DW浓度处理下达到最高。土壤酸性磷酸酶活性均在120d腐解腐解天数,0.5 g·m L-1DW处理下达到最高。土壤过氧化物酶活性在幼苗四叶、五叶期,腐解60d,0.5 g·m L-1DW浓度处理下达到最高,六叶期酶活与对照相比差异均不显著。玉米幼苗根际土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化物酶的活性随腐解液浓度的增加而增加;随着玉米秸秆腐解天数的增加,呈现先升高后降低的趋势;随叶龄增加,腐解液对根际土壤酶活性的影响逐渐减弱。玉米幼苗根系活力随着秸秆腐解液浓度的增大先升高后降低;低(0.125 g·m L-1DW)、中(0.25 g·m L-1DW)浓度下对根系活力的促进作用也随叶龄增加逐渐减弱。     

连作根系分泌物加剧土传病害的机制和缓解措施研究进展

基于植物-土壤反馈理论,连作体系中的根系分泌物必然在加剧土传病害发生中起重要作用,但相关研究证据尚缺少系统总结。本文梳理了连作导致土传病害加剧的现象以及连作对典型根系分泌物组分的累积。从有利于土传病原菌由土体向根际迁移、增殖和致病（“利病”）、破坏根际有益微生物群落防线（“压益”）和毒害根系免疫系统（“自毒”）等三个方面,揭示连作根系分泌物中某些物质促进土传病原菌入侵的机制。从根系分泌物角度阐述轮作、间作、套作、伴生和嫁接等多样性种植方式缓解连作土传病害的机制。提出鉴定“利病”、“压益”和“自毒”物质以及构建对应的消减技术途径,可为土传病害绿色高效综合防控提供理论和技术支撑。     

铝对荞麦和金荞麦根系分泌物的影响

以荞麦和金荞麦为实验材料，用砂培方法研究Al胁迫下荞麦和金荞麦根系分泌电解质、糖和氨基酸的变化。结果表明，Al胁迫条件下，电解质外渗率、糖类随Al^3 浓度升高而增加；在低浓度Al^3 作用下，随处理浓度的升高，氨基酸分泌量增加，当处理浓度高于相应浓度时，氨基酸分泌量随浓度升高而减少。Al胁迫使荞麦和金荞麦根系分泌物的种类和浓度发生改变，与其缓解Al毒害相关。     

铁锰营养失衡对商陆根系分泌物的影响

以商陆为实验材料,用水培方法设置了8个实验处理:Fe0Mn0(对照),Fe0Mn-,Fe0Mn ,Fe-Mn0,Fe-Mn-,Fe-Mn ,Fe Mn0,Fe Mn-,Fe Mn 。处理30 d时,对根系分泌物中可溶性糖、总氨基酸、pH值以及根系质膜透性进行测定。结果表明,Fe-Mn-的可溶性糖含量稍高于对照,其余各处理组均低于对照,Fe0Mn ,Fe Mn 达到显著水平;氨基酸含量在铁锰失衡条件下普遍有所增加,其中Fe-Mn0分泌的氨基酸含量最大,与对照差异显著;除Fe0Mn 外,各处理组的pH值与对照组相比都显著增加,其中以铁毒处理组(Fe Mn0,Fe Mn ,Fe Mn-)的增加率最高;铁毒处理组(Fe Mn0,Fe Mn ,Fe Mn-)使商陆根系质膜透性增加,对商陆根系造成一定的伤害。总体而言,铁锰的缺乏或过量都会引起商陆根系分泌物含量的变化,其中以铁胁迫和锰毒对其影响最大;另外,相对单铁或单锰处理而言,铁锰之间的交互作用对商陆根系分泌物的变化也有一定的影响。     

环保型大豆重迎茬专用肥对大豆产量和品质的影响

2001年在内蒙乌兰浩特(试验1)、吉林省公主岭(试验2)、辽宁昌图县(试验3)进行了环保型大豆重迎茬专用肥的田间试验,结果表明该专用肥配方1～6对"火龙秧子"有明显的抑制作用,各配方的产量均明显高于无肥对照和传统施肥二铵,除配方5处理外,差异均达到了显著水平。试验2和3的结果也表明,与无肥对照和传统施肥相比,该专用肥在大豆的生物学性状以及产量方面均表现明显优势,配方1和配方6的增产幅度分别达到了显著水平。但在这三个试验中增产幅度有较大差异,试验1和3(孢囊线虫重度和中度),大豆产量的增产幅度为1.48倍～9.4倍,优于药肥1大龙和药肥2的增产效果(1.11倍到7.0倍),试验2(轻度发病)各配方增产幅度为2.3%～15.9%,其中有几个配方的效果好于药肥1大龙和药肥2。另外环保型大豆重迎茬专用肥提高了大豆籽粒中粗脂肪含量。     

Overcoming the Stressful Effect of Low pH on Soybean Root Hair Curling using Lipochitooligosacharides

Abstract

Signal molecules are among the major factors required for the legume–bacteria symbiosis. The excretion of signal molecules by plants stimulates the bacterial Nod genes resulting in the production of lipochitooligosacharides (LCOs). LCOs cause root hair deformation (RHD) and induction of nodule cells division, leading to the formation of nodules. The chemical structure of LCOs determines their biochemical activities; for example, removal of the sulfate group can significantly reduce the morphogenic activities of LCOs. Stressful conditions interrupt the excretion of signal molecules by the legumes' roots and consequently the inhibition of LCO production by the bacteria. This research has studied the effect of different concentrations of LCOs on RHD of two soybean [Glycine max (L.) Merr] cultivars, AC Bravour and Maple Glen, under acidity stress. In the first experiment, two different concentrations of LCO (10^?7 and 10^?6M) and in the second experiment, three different concentrations of LCO (10^?7, 10^?6, and 10^?5M) were added to the soybean roots subjected to the pH levels of 4, 5, 6, and 7 for 24 h. By microscopy observation, the ratios of RHD were determined. Addition of LCOs resulted in RHD in both cultivars. Maple Glen roots responded similarly to different concentrations of LCO, whereas roots of AC Bravour responded differently. The concentration of 10^?5M LCO could inhibit the stressful effect of pH 4 on RHD compared with pH 7 in both cultivars. The significant interaction between LCO and pH suggests that the effect of LCO on RHD may be more significant under higher levels of acidity.     

调环酸钙对盐碱胁迫下不同耐盐性大豆品种根系生长及生理特性的影响

为探讨调环酸钙(Pro-Ca)对盐碱胁迫下大豆(Glycine max)根系生长的缓解作用,以大豆品种合丰50(耐盐)和垦丰16(盐敏感)为试验材料,研究叶面喷施100 mg·L^-1 Pro-Ca对盐碱胁迫下大豆根系生长特性、活性氧代谢、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的影响。结果表明,外源喷施Pro-Ca均能不同程度缓解盐碱胁迫对合丰50和垦丰16根系生长的抑制,两品种根长、根鲜重和根干重分别增加了11.2%和23.6%、3.2%和19.8%、38.0%和37.6%;上调了盐碱胁迫下大豆根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性以及抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)水平;抑制了 {\mathrm{O}}_2^{\frac{-}{·}} 和H₂O₂积累,降低了丙二醛(MDA)含量和电解质渗漏率(EL);促进了渗透调节物质积累,合丰50和垦丰16大豆根系的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量分别增加了5.1%~7.8%和6.2%~28.0%、6.6%~17.8%和3.8%~10.3%、19.1%~31.9%和6.9%~27.8%。主成分分析表明外源喷施Pro-Ca对耐盐品种合丰50 和盐敏感品种垦丰16根系均具有较好的调控效果。综上所述,外源喷施Pro-Ca可通过增强根系抗氧酶活性、渗透调节能力以及降低膜脂过氧化来增强大豆根系的耐盐碱能力。本研究初步阐明了Pro-Ca缓解大豆根系盐碱胁迫伤害的生理生化机制,为进一步从分子水平揭示其作用机制提供了理论依据。     

不同种植方式对土壤肥力和水稻根系生长的影响

以冈优22、Ⅱ优162和K优047为材料，通过大田试验研究了不同种植方式对土壤肥力、根系特征、根系伤流液和地上部干物质积累的影响。结果表明：免耕高留茬抛秧处理促进了土壤肥力提高，水稻成熟期其有机质含量、全氮含量、全钾均高于常耕插秧、常耕抛秧和移栽前的基础肥力，同时速效氮、钾含量也有明显提高。免耕高留茬抛秧前期根系和地上部的生长量均较低，拔节期总根长和根数均大大低于常耕插秧，也低于常耕抛秧。但免耕高留茬抛秧延缓了后期根系和地上部衰老，抽穗后30d根系伤流液强度显著或极显著高于常耕抛秧和插秧。     

控释氮肥对杂交水稻生育后期根系形态生理特征和衰老的影响

采用微区和小区试验的方法,研究了控释氮肥对杂交水稻生育后期根系形态生理特征及对根系衰老过程中膜脂过氧化产物和活性氧清除酶活性的影响。研究表明,施用控释氮肥,明显地增加杂交水稻生育后期的根干重、根长和根长密度,而根半径减小;提高根系活力和吸收面积,使杂交水稻生育后期根系中MDA含量降低和SOD、POD和CAT的活性提高。控释氮肥中,氮的逐渐释放,可减少具有强烈伤害的活性氧产物速率及其累积数量,提高活性氧清除酶的活性,在很大程度上延缓了杂交水稻生育后期根系的衰老和吸氮能力的衰退。     

Combined Effect of Phosphate-Solubilizing Microorganisms,Rhizobium and Enterobacter on Root Nodulation and Physiology of Soybean (Glycine max L.)

Although phosphate-solubilizing microorganisms play a positive role in plant growth, their role in plant growth and root nodulation in combination with Rhizobium and Enterobacter has not been fully elucidated. Furthermore, only information exists regarding the effect of inoculation at successive stages of nodulation. The present study aimed to monitor the changes in the production of Indole acetic acid (IAA) and Gibberellin (GA₃) in the roots of soybean during and after nodulation (25 DAS and 40 DAS) and in the rhizosphere soil following inoculation with two different strains of phosphate-solubilizing microorganisms (PSM I, strain CA 18 and PSM II, strain 54RB), Enterobacter strain A and BradyRhizobium Japonicum strain Tal 377. The effects of inoculation on the available NO^?3, K, and P content of soil were studied at harvest. Beneficial effects of inoculation with Rhizobium, Enterobacter, and PSM I and II were obtained in all growth parameters of soybean. Co-inoculation resulted in maximum increase in IAA and GA content, plant biomass, root nodulation, number, weight and length of pods as compared with control (non-inoculated) and single-inoculation plants. The soil of the inoculated plants also showed higher IAA and GA content over.