根系分泌物及其在植物营养中的作用

论述了根系分泌物的种类和影响因素，根系分泌物在植物营养中的调节作用、异种克生作用，根系分泌物与根际微生物的相互作用。在铁胁迫条件下，许多高等植物都能产生一系列生理和形态方面的适应性反应，禾本科植物通过根际特定分泌物——麦根酸类物质来自动调节其体内的铁营养状况；在磷胁迫条件下，根系分泌的低分子有机酸种类主要有柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸，它们在植物根际的富集能明显促进土壤中磷的释放，提高作物对磷的吸收，缓解植物的磷胁迫；在锌胁迫条件下，双子叶植物的根系分泌物对锌的活化作用不明显，而禾本科植物的根系分泌物可以活化石灰性土壤中难溶性锌。     

土壤-植物根际磷的生物有效性研究进展

探讨土壤-植物根际磷素养分状况及利用机理,提高土壤磷的生物有效性,使土壤中潜在的难溶性磷库活化,提高磷肥利用率,对促进农业生产的持续高效发展和陆地生态系统的良性循环具有重大的现实意义。文章从这一角度出发,论述了根际土壤中根际微生物、根际pH值、根系分泌物、菌根、根际土壤磷酸酶等各种因素对提高土壤磷素利用率的机理。     

不同紫云英基因型对难溶性磷吸收利用的影响

通过石英砂培养试验,研究了不同基因型对紫云英（Astragalus sinicus）吸收和利用难溶性磷酸盐（Al-P和Fe-P）的影响。结果表明,紫云英在不同磷源中的生长性状、生物量以及植株不同部位的吸磷量有很大差异。从株高、茎粗、分枝数性状方面来看,均表现为K-P〉Al-P〉Fe-P〉CK,且两种难溶性磷处理之间差异达到显著或极显著水平。对大多数紫云英基因型来说Al-P的地上部、地下部及总干物质量都显著大于Fe-P,说明紫云英更容易活化和吸收Al-P。闽紫6号和闽紫1号在利用难溶性磷时都显著高于余江大叶和弋江籽。不同紫云英基因型在不同磷源中,地上部、地下部吸磷量及总吸磷量也均表现为K-P〉Al-P〉Fe-P〉CK,即对不同磷源的吸收能力均以K-P最高,Al-P大于Fe-P。闽紫6号和闽紫1号对难溶性磷的吸收量均高于其它3个品种,表明闽紫6号和闽紫1号对难溶性磷具有较强的溶解吸收能力。从植株吸磷量与生物量关系可以看出,紫云英植株地上部、地下部干物质量及总干物质量、鲜质量增加时,植株吸收磷的养分质量分数也随着增加,呈显著正相关。CK和Al-P处理总干物质量与总吸磷量拟合回归关系显著,但对水溶性K-P和Fe-P处理相关回归关系效果不明显,说明紫云英对难溶性磷吸收利用时,对Al-P吸收富集优于Fe-P。     

铝胁迫下马尾松幼苗有机酸分泌和根际pH值的变化

以马尾松幼苗为试验材料,选用砂培法研究铝胁迫对马尾松根际pH值、有机酸分泌以及植株中铝累积变化的影响。结果表明,高浓度铝导致根际pH值增加,当铝浓度高于300μmol.L-1时,根际pH值则趋于平稳。在测试的5种有机酸(草酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、乙酸)中,当铝浓度由0升至300μmol.L-1时,草酸和苹果酸根系分泌量随之升高,与根际pH值呈正相关关系;而当铝浓度高于300μmol.L-1时,草酸和苹果酸分泌量则趋于平稳,草酸和苹果酸的分泌影响根际pH值的变化。其次,活性铝通过根系进入植株后,由于营养作用和运输机制,出现分布差异,根部铝积累量明显高于茎和叶。当根系接触的铝浓度低于300μmol.L-1时,植株铝积累量与根际pH值,以及草酸、苹果酸分泌量呈显著正相关。     

根表铁膜对水稻铅吸收转运的影响

通过温室土壤盆栽试验研究不同生育期水稻根表铁膜形成对水稻吸收和转运Pb的影响。结果表明,两种水稻根表铁膜形成量(以DCB-Fe含量计)及铁膜中吸附的Pb量均随着生育期的延长而减少。水稻根表铁膜Fe含量与铁膜吸附的Pb量呈显著的正相关关系(r=0.798,p0.01)。水稻根系和茎叶吸收积累Pb随着不同品种和不同生育期而变化。品种NK57籽粒Pb含量显著高于品种YD6,前者为后者的1.9倍。从富集系数和分配比率来看,Pb主要富集在水稻的铁膜和根系中,而积累在茎叶和籽粒中的比率较少。Pb从水稻根表铁膜、根系和茎叶向籽粒中的转运系数在两个水稻品种间差异均不显著。水稻分蘖期和孕穗期根表铁膜量与根系Pb含量均呈显著的正相关关系(p0.05),但是成熟期水稻根表铁膜量与根系、茎叶和籽粒中Pb含量相关性均不显著,说明根表铁膜形成对水稻分蘖期和孕穗期吸收积累Pb有一定影响,但对水稻成熟期根系、茎叶和籽粒吸收积累Pb影响不大。     

红壤地区大豆根系的耐酸铝生理特性

红壤地区的酸铝影响是限制植物生长的重要因素,为了研究酸铝作用下大豆根系在短时间下的生理特性变化,以大豆(Glycine max(L.)Merrill)(029-289,浙春2号)为实验材料,在水培条件下,用不同的酸铝处理(T1,0 mmol·L-1 pH 3;T2,0 mmol·L-1 pH 4;T3,0 mmol·L-1 pH 5;T4,0.5 mmol·L-1 pH 5;T5,l mmol·L-1 pH 5;T6,1 mmol·L-1 pH 3),在处理2 h、4h、6h、12 h、24 h下,测定根系生理特性相关指标.结果表明:在酸铝处理2h后,大豆根系生理特性受到影响.随着溶液pH降低.直根和侧根的生长受到抑制,对植物的生长造成阻碍;而在pH不变下,随铝浓度的变化,根系长度和根系活力先增大后减小.在T6下,对大豆根系的抑制作用在各酸铝处理下最明显,根系活力最小,质膜透性最大.比较不同时间下大豆根系生理特性值的大小,质膜透性浙春2号在6 h,029-289在4 h达到最小;与之相反,根系活力值浙春2号在4 h,029-289在6 h达到最大值.苏木精染色结果显示:T6下,2 h的酸铝胁迫就可检测到铝的存在,不同根段的铝含量大小分别是0～0.3 cm>0.6～0.9 cm>0.3～0.6 cm.因此,根长、根质最、质膜透性和根系活力均可作为植物根系受酸铝影响的鉴定指标,苏木精染色亦可有效的评价大豆的铝耐性.     

砂页岩赤红壤磷肥活化效果及其机理研究

应用不同活化剂处理不同性质的磷肥，并对其在砂页岩赤红壤中的生物效应及作用机理进行了研究。结果表明，在砂页岩赤红壤上，施用供试的儿种经活化剂处理的磷肥均能显著提高蔬菜生物量。砂页岩赤红壤中的铁、锰质量分数与磷素的有效性有密切的关系，且在还原条件下，土壤铁、锰对磷的固定作用更大；硅、钙可促进土壤中磷的释放。供试活化剂不仅可促进难溶磷的释放，还可控制水溶性磷的释放，使土壤供磷性能平稳；有机活化剂的用量，用于难溶性磷促释时其质量分数为3％，用于水溶性磷控释时其质量分数约为14％。在土壤-植物体系中，活化剂对磷的促释和控释机理是它通过对土壤铁、锰、铝质量分数的调节而实现对磷的活化。     

不同玉米品种对重金属铅镉的富集和转运能力

通过土培试验研究了10个来自不同产地的玉米(Zea mays)品种对重金属铅和镉的累积特性。结果表明,重金属铅(400 mg·kg-1)和镉(10 mg·kg-1)复合胁迫条件下,玉米不同生育期累积铅的能力从大到小依次为成熟期、拔节期和苗期,累积镉的能力从大到小依次为苗期、拔节期和成熟期。玉米各部位铅镉吸收量从大到小依次为根、茎、叶和籽粒。供试的10个玉米品种中籽粒铅含量均超过GB 2715—2005《粮食卫生标准》中的规定(≤0.2 mg·kg-1),广甜3号、国审浚79-5、兴黄单892、晋单51和北科4号籽粒镉含量符合GB 2715—2005中的卫生标准(≤0.1 mg·kg-1)。其中,广甜3号对镉的累积量最小,可以在中、轻度污染土壤上推广种植。     

两种生态型东南景天根系分泌物的差异性

东南景天(Sedum alfredii Hance)具有很强的耐高Zn 胁迫、吸收和运输Zn的能力,但其根系如何通过分泌作用实现对Zn胁迫的适应和对土壤难溶性Zn的活化作用,还缺乏机理方面的解释.因此,本研究运用离子色谱、氨基酸自动分析等技术较系统地研究了两种生态型东南景天根系分泌物组成的差异性及其对土壤中不同化合物Zn的活化效应,旨在探明根系分泌物与东南景天超积累Zn的关系.结果表明,两种东南景天的根系分泌物均能够活化土壤中难溶态的ZnO、ZnCO3和Zn3(PO4)2,而对ZnS没有明显地活化作用.通过对根系分泌物组成成分分析,两种生态型东南景天根系分泌物中可溶性糖占绝对优势,有机酸和氨基酸含量很低,且均以非超积累生态型>超积累生态型.超积累生态型东南景天根系分泌物中的可溶性总糖、有机酸(苹果酸除外)、氨基酸等各成分含量均以Zn 1.0 μmol·L-1处理>Zn 500 μmol·L-1处理,非超积累生态型东南景天根系分泌物中糖和有机酸含量也随着Zn浓度的增加而减少,而绝大多数氨基酸含量则随着Zn浓度的增加而增加.这说明本试验条件下测定的根系分泌物组分在东南景天超积累Zn过程中并不起主导作用.     

木薯渣堆肥及其对难溶性磷的活化试验研究

试验以干鸡粪、米糠、堆肥返料作调理剂,同时加入不同含量的磷矿粉,对木薯渣进行好氧堆肥,研究木薯渣堆肥过程中堆肥理化性质的变化及木薯渣堆肥对难溶性磷的活化作用。试验设置磷矿粉加入量10％（T1）、15％（T2）、20％（T3）和不加磷矿粉（CK）四个处理,干鸡粪、米糠、堆肥返料的添加量均为10％、15％和20％。在堆肥过程中,四个处理均在55℃以上高温持续了25d,超过了国家规定的标准。在堆肥结束时,各处理水分含量均降至30％左右,pH升高至弱碱性,淀粉降解率均在90％以上,水溶性碳（DOC）含量均降至10g.kg。以下,达到了基本腐熟的标准。证明木薯渣通过堆肥能达到稳定无害化状态。在堆肥结束时,T1、T2、T3有效磷增加量分别为12．58、12．81、12．96g.kg-1,对磷矿粉的活化率分别为23．53％、17．07％、14．50％,T1活化效果最好。研究结果表明木薯渣堆肥对难溶性磷有一定的活化作用,可为解决堆肥资源化产品中植物可利用磷含量偏低的难题开拓一条生物学途径：     

大豆根边缘细胞对土荆芥组培根分泌物的响应

运用组织培养技术和悬空气培养法,研究了大豆根边缘细胞对土荆芥组培根分泌物的响应。结果表明：在土荆芥组培根分泌物作用下,随处理浓度的升高和处理时间的延长,边缘细胞数量和存活率持续下降。游离的根边缘细胞周围聚集了一些颗粒状物质,根边缘细胞可能螯合土荆芥根系分泌物。土荆芥根系分泌物能促进根冠果胶甲基酯酶活性上调,但是随着处理浓度增大和处理时间延长,这种促进效应降低。这些结果表明土荆芥组培根分泌物对大豆根边缘细胞具有一定的胁迫效应,根边缘细胞通过加速死亡并分泌一些活性物质螯合土荆芥根系分泌物,可在一定范围内缓解根系分泌物的毒害作用。     

植物根系分泌物研究方法评述

根系分泌物是植物与土壤微环境进行物质、能量和信息交流的重要媒介,对根系分泌物数量、种类的研究是植物营养、化感作用、环境修复等研究领域的重要内容。目前,根系分泌物研究中应用的收集方法主要有溶液培收集、土培收集、基质培收集和连续性根系分泌物收集系统等;分离纯化方法主要有树脂法、衍生化与萃取法、层析法和分子膜与超速离心法;检测方法有生物活性测定方法和仪器分析方法。文章结合实例综合论述了这些根系分泌物收集、分离纯化以及测定的方法,为研究者找到合适的根系分泌物研究方法提供参考。     

Subcellular distribution and chemical form of Pb in hyperaccumulator Arenaria orbiculata and response of root exudates to Pb addition

Solution culture was conducted in order to understand accumulation characteristics and chemical forms of Pb in Arenaria orbiculata (A. orbiculata) and the response of root exudates to Pb addition. The results showed that: 1) Pb contents in the shoot and root of A. orbiculata increased with increasing in Pb concentrations in solution. 2) The contents of Pb chemical forms under Pb addition followed as: HAc extractable fraction (F_HAC)>HCl extractable fraction (F_HCl)>NaCl extractable fraction (F_NaCl)>ethanol-extractable fraction (F_E)>water extractable fraction (F_W). 3) Increased Pb level in the medium caused increases in Pb contents in the four subcellular fractions of shoots and roots, with most accumulation in FIV (Fraction IV, soluble fraction) in shoots and FI (Fraction I, cell wall fraction) in roots. 4) Contents of soluble sugar and free amino acid of root exudates increased with increasing Pb concentration in solution. Significantly positive correlations between Pb and contents of soluble sugar and free amino acid were observed. 5) With Pb concentrations in solution, low molecular weight organic acids (LMWOAs) contents followed the tendency: tartaric acid>acetic acid>malic acid>citric acid. Significantly positive correlation was observed between Pb and citric acid contents. The results indicate that soluble sugars, free amino acid and citric acid in root exudates of A.orbiculata facilitate the absorption and accumulation of Pb, which exist in NaCl-, HCl- and HAc- extractable Pb forms, FI and FIV fractions, resulting in tolerance of A.orbiculata to Pb.     

Analysis of the phenolic compounds in root exudates produced by a subalpine coniferous species as responses to experimental warming and nitrogen fertilisation

In terrestrial ecosystems, plant root exudates clearly play a crucial role in the belowground ecosystem. However, there have been few reports on root exudates from field-grown plants or mature trees in situ, especially when exposed to experimental warming. In this study, we adopted and modified a culture-based cuvette system developed especially for root exudation collection in the field to collect soluble root exudates of a subalpine coniferous species, Abies faxoniana, under experimental warming and nitrogen fertilisation treatments. We then analysed the chemical composition and relative abundance of root exudates using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The major chemical constituents of root exudates were phenols and their derivatives of all the different treatments, such as 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol. Experimental warming had significant effects on the relative contents of major compounds and an increase effect on the total phenolic acid compounds. By contrast, there were small significant effects of N fertilisation on root exudation and no significant effects of the warming×N fertilisation interaction. Meanwhile, warming also markedly increased soil polyphenol oxidase activity and it may be soil ecological adjustment response to changes of root exudation under global climate warming.     

磷水平对不同耐低磷水稻苗根系生长及氮、磷、钾吸收的影响

选取3个耐低磷水稻基因型99011、580和99112及1个磷敏感基因型99056为材料，采用营养液培养，比较了它们在不同磷水平下苗期根系的生长状况及对氮、磷、钾的吸收情况，结果表明，耐低磷基因型适应低磷的能力较强，它们具有较长的根系、较大的根体积和根干重，其中99011和580表现尤为突出，且它们的根系受磷水平变化的影响明显小于敏感基因型99056；0．081～0．161mmol／L的磷处理更有利于耐低磷基因型根系的发育，并且促进氮和钾的吸收，此时，植株能够吸收较正常磷处理更多的氮和钾；而磷敏感基因型99056吸收氮和钾的量随供磷水平的下降而减少，并且吸收磷的总量受磷水平变化的影响显著较3个耐低磷基因型大。     

根系分泌物对土壤重金属活化及其机理研究进展

植物通过调节根分泌物的组成来改变根际状态以适应外界环境。在重金属胁迫下,植物根系分泌物种类和量会发生显著变化。根系分泌物可通过溶解、螯合、还原等作用活化土壤重金属,提高重金属的植物有效性,或固定和钝化重金属,降低重金属的移动性。文章就根系分泌物对土壤重金属形态、有效性及其在重金属吸附解吸中的作用,根系分泌物活化土壤重金属的影响因素等国内外研究进展作了综述,并对该领域今后的研究方向进行了探讨。     

水稻耐低磷特性研究

选取3个耐低磷水稻基因型99011、580、99112和1个磷敏感基因型99056为供试材料，采用营养液和石英砂培养的方法，研究了与磷效率相关的一些指标．结果表明，99011和580均具有较高的磷吸收效率和利用效率，其中根长是99011高效吸收的重要贡献因子，其次它对难溶性磷有一定的活化吸收能力；580不仅对难溶性磷的活化吸收能力最强，而且善于从低浓度的磷环境中吸收较多的磷；而99112主要靠被动适应生态环境来表现它的耐低磷特性，与磷吸收效率相关的次级因子表现不佳，是99056对低磷反应敏感的主要原因．图3表4参16     

镉胁迫对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌物的影响

通过盆栽试验,研究了不同Cd质量分数（0、50、100、200 mg.kg-1）对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌总有机酸、游离氨基酸、可溶性糖的影响,旨在探明根系分泌物对续断菊超积累Cd的影响。结果表明：Cd胁迫下续断菊根系分泌总有机酸、游离氨基酸和可溶性糖的质量浓度显著增加,同时,总有机酸、可溶性糖和游离氨基酸又促进了植株对Cd的吸收。随着Cd处理质量分数的增加,续断菊地上部和根部镉质量分数显著增加,90 d时续断菊地上部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度呈极显著正相关,相关系数分别为0.999（P〈0.01）和0.995（P〈0.01）,根部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度也呈显著正相关,相关系数分别为0.998（P〈0.01）和0.987（P〈0.05）;Cd对续断菊根系可溶性糖的分泌、游离氨基酸的合成有刺激作用,根系分泌的可溶性糖和游离氨基酸可能在续断菊累积镉的过程中有重要作用。     

镉胁迫对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌物的影响

通过盆栽试验,研究了不同Cd质量分数(0、50、100、200 mg.kg-1)对续断菊Sonchus asper L.Hill.根系分泌总有机酸、游离氨基酸、可溶性糖的影响,旨在探明根系分泌物对续断菊超积累Cd的影响。结果表明:Cd胁迫下续断菊根系分泌总有机酸、游离氨基酸和可溶性糖的质量浓度显著增加,同时,总有机酸、可溶性糖和游离氨基酸又促进了植株对Cd的吸收。随着Cd处理质量分数的增加,续断菊地上部和根部镉质量分数显著增加,90 d时续断菊地上部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度呈极显著正相关,相关系数分别为0.999(P<0.01)和0.995(P<0.01),根部镉质量分数与可溶性糖、游离氨基酸的质量浓度也呈显著正相关,相关系数分别为0.998(P<0.01)和0.987(P<0.05);Cd对续断菊根系可溶性糖的分泌、游离氨基酸的合成有刺激作用,根系分泌的可溶性糖和游离氨基酸可能在续断菊累积镉的过程中有重要作用。