根分泌物研究现状及其与农业与环境领域的应用

对植物根分泌物的分泌特性、生理及分子生物学基础,根分泌物与农业、环境的关系,根分泌物在土壤肥力、土壤受重金属污染地植物修复以及化感物质分泌及植物遗传良等领域的研究成果和结论进行了综述,并提出了我国根分泌物今后的研究方向,以期推动国内这一领域的深入研究。     

根系分泌作用及其诱导机制

根系分泌作用及其实现植物对胁迫环境的适应,是近年来根际学领域的一个研究热点.文章评述了环境胁迫对植物根分泌物组成、含量的影响以及植物根系分泌的四种诱导假设;并对环境胁迫条件下的信号传递及根系分泌作用的生理及分子生物学基础进行了讨论.在此基础上,认为特定根分泌物的分泌是植物在进化过程中适应环境胁迫的实质.     

土壤多环芳烃污染根际修复研究进展

多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是环境中普遍存在的具有代表性的一类重要持久性有机污染物,具“三致性”、难降解性,在土壤环境中不断积累,严重危害着土壤的生产和生态功能、农产品质量和人类健康。修复土壤多环芳烃污染已成为研究的焦点。根际修复是利用植物-微生物和根际环境降解有机污染物的复合生物修复技术,是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。对国内外学者近年来在土壤多环芳烃污染根际修复的效果、根际修复机理和根际修复的影响因素方面的研究进展作了较系统的综述,并分别分析了单作体系、混作体系、多进程根际修复系统和接种植物生长促进菌根际修复系统对土壤多环芳烃的修复效果。指出根际环境对PAHs的修复主要有3种机制:根系直接吸收和代谢PAHs;植物根系释放酶和分泌物去除PAHs,增加根际微生物数量,提高其活性,强化微生物群体降解PAHs。并讨论了影响根际修复PAHs的环境因素如植物、土壤类型、PAHs理化性质、菌根真菌以及表面活性剂等。植物-表面活性剂结合的根际修复技术、PAHs胁迫下根际的动态调节过程、运用分子生物学技术并结合植物根分泌物的特异性筛选高效修复植物以及植物富集的PAHs代谢产物进行跟踪与风险评价将成为未来研究的主流。     

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。     

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。     

根际养分活化与吸收过程的定量模拟研究进展

在论述植物根系作为养分的主动吸收槽．对根际养分生物有效性产生重要作用的前提下，本文扼要讨论了根际pH值变化、根分泌螯合物与还原性物及根际微生物在根际土壤养分活化中的作用过程，并重点评述了有关养分活化与吸收模拟模型的研究进展与发展趋势．     

黄瓜根分泌物中化感物质的鉴定及其化感效应

作物生长过程中能从根系分泌释放出化感物质,此类物质被认为是引起连作障碍的重要因子。为进一步明确黄瓜(Cucumis sativus L.)根分泌物中化感物质与其连作障碍间的关系,采用GC-MS分析法,鉴定了XAD-4吸附树脂收集黄瓜水培液所获得根分泌物化感物质的种类,并考察了根分泌物对黄瓜种子胚根伸长及鉴定出的酚酸类化感物质对黄瓜枯萎病菌菌丝生长的影响。结果表明:黄瓜根分泌物中化感物质主要有苯甲酸、对羟基苯甲酸,香草酸,阿魏酸,苯丙酸等苯甲酸的衍生物。根系分泌物酸性、中碱性组分对黄瓜胚根伸长都有抑制作用,其中酸性组分抑制作用更加明显。42h内,质量浓度低于50mg·L-1时,酚酸对枯萎病菌菌丝生长有刺激作用,而高于50mg·L-1时,对菌丝生长有抑制作用。随处理时间延长,枯萎病菌对酚酸物质的耐受性增强,对高质量浓度酚酸的生长抑制作用表现不明显。本研究为从根际微生态角度揭示连作障碍机理积累了重要数据。     

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。     

植物根际微生态区域中铝的环境行为研究进展

铝毒是酸性土壤(pH<5.0)中影响植物生长的重要因素.根系环境中的铝离子可影响矿物营养的获取,增加植物对铝胁迫的风险.植物通过根系分泌有机酸、生物酶和其他物质来解除或减轻铝的毒害.从铝胁迫对根系分泌系统的影响、根际微环境中铝的毒理效应和根际微环境中铝的抗毒机制等3个方面对植物根际微生态区域中铝的环境行为研究进展进行了综述,并对今后该领域的研究方向进行了展望.     

根系分泌物与根际微生物相互作用研究综述

对几种主要根系分泌物与根际微生物之间的相互作用关系和影响机理的研究进行了综述，同时提出了今后在根系分泌物及根际微生态方面需要深入研究的几个问题。     

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.     

植物根系分泌物分析及对湿地微生物群落的影响研究

植物是人工湿地的重要组成部分,其通过根系分泌物对湿地中的微生物群落结构产生影响。本研究分析了美人蕉（Canna indica）、茭白（Zizania caduciflora）、千屈菜（Lythrum salicaria Linn）等3种湿地植物的根系分泌能力及分泌物组成。3种植物的根系分泌物主要组成物质相似,均含有小分子有机酸、酚类、芳香族蛋白质,但各组成比例有所差异。分泌能力则随生长周期持续下降,千屈菜的分泌能力远强于美人蕉和茭白。本研究利用醌指纹研究人工湿地中微生物群落结构,结果发现不同湿地植物对湿地中微生物的组成和多样性产生显著影响。     

Effects of two root-secreted phenolic compounds from a subalpine coniferous species on soil enzyme activity and microbial biomass

In order to evaluate the ecological consequences and potential mechanisms of specific C compounds on soil microbial processes under climate warming, we injected solutions of two modelled root exudates, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) and 1,2-benzenedicarboxylic acid, dibutyl ester (DBP), respectively, into soil at two concentrations (20 and 1000?µg?g^?1 soil). For all treatments, soils amended with the two phenolic compounds were incubated at two temperatures (20°C and 30°C) for 30 days. The responses of soil enzyme activity and microbial property to modelled root exudates to some extent depended on temperature regime, exudation component, and addition concentration. For example, the addition of BHT tended to decrease the soil enzyme activities. However, DBP addition generally increased the two metabolic enzyme activities at 30°C, and tended to decrease the two enzyme activities at 20°C, but a significant reduction was observed only at a high concentration at 20°C. The microbial biomass and enzyme activity were generally lower at 30°C compared to those at 20°C, when averaged across all treatment combinations. Taken together, our results indicated that the amounts and quality of liable root-derived C can differentially affect microbial processes, and various environmental changes will greatly complicate root–microbe–soil interactions in forests.     

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。     

大豆根系分泌物和根细胞壁对难溶性磷的活化

探讨了不同磷效率大豆品种根系细胞壁和根分泌物对难溶性铝磷的活化与吸收能力。结果表明，砂培条件下，磷高效品种(巴西10号)对难溶性铝磷的吸收显著高于磷低效品种(本地2号)。铝磷处理条件下，根系总表面积巴西10号是本地2号的131％，而钾磷处理二者没有明显差异。根系细胞壁对铝磷的活化表明，大豆苗期根系细胞壁对铝磷的活化量显著高于成熟期。苗期、成熟期巴西10号对铝磷的活化量为本地2号的119％、176％。不同栽培方式根系细胞壁对铝磷的活化量表现为水培大于砂培，水培条件下两个大豆基因型对铝磷的活化量没有差异。不同生育时期、栽培方式根分泌物对铝磷的活化量表现为，成熟期大于苗期，砂培大于水培。巴西10号根分泌物对铝磷的活化量比本地2号分别高出69．3％(成熟期)和40．1％(砂培)。上述研究结果表明，大豆根分泌物和根细胞壁对难溶性铝磷的溶解具有促进作用，有利于大豆对铝磷的吸收。     

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。     

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。