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。     

根际促生菌影响植物吸收和转运重金属的研究进展

土壤重金属污染对生态环境和人类健康造成严重危害,使得土壤重金属污染修复成为全球关注的研究热点之一。根际土壤中存在着数量和种类丰富的微生物种群,是根际环境中最重要的生物因素。重金属污染土壤中根际微生物与植物根系以及土壤形成特殊根际微环境,影响植物重金吸收、转运过程。根际促生菌通过产生植物生长激素类物质促进植物生长,改变根际微环境中重金属元素生物有效性,增加修复植物重金属吸收量,强化重金属污染土壤植物修复效率。近年来,根际促生菌强化重金属污染土壤植物修复效率相关研究文献数量迅速增加,最新研究成果表明:根际促生菌通过菌体表面活性基团吸附,诱导植物系统抗性(ISR),激活植物抗氧化酶活性,分泌高亲和性铁载体(Siderophores)增加根际铁供给量,竞争性抑制重金属元素的根系吸收,改变植物重金属的吸收、转运及胞内分布过程,抑制重金属元素向植物地上部分转运,同时增加农作物产量。文章对根际促生菌影响植物重金属吸收﹑转运最新研究进展进行综述,提出根际促生菌原位定殖,重金属元素亚细胞分布和重金属吸收、转运分子调控机制等方面的深入研究,将有助于进一步阐明重金属污染土壤植物根际促生菌-植物相互作用机制。通过根际促生菌调控农作物可食部分重金属的累积量,为实现中低污染农田安全生产与修复研究提供新思路。     

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．     

根际环境的调节与重金属污染土壤的修复

根际环境的pH和Eh会产生影响土壤中重金属的化学过程。pH的变化影响到重金属的固定和活化，根际的酸化能够活化大多数重金属，使其毒性增强；反之，则固定大多数重金属，减轻其毒性。Eh的变化可改变重金属的价态和存在形态，使其毒性减弱或增强。根分泌物可从多方面影响金属的毒性和有效性，如改变根际环境的pH值和Eh来改变金属的存在形态和活度；与金属络合或者吸附、包埋金属污染物；通过影响根际微生物特征来改变金属的毒性。根际环境中微生物能改变金属离子存在形态，其代谢产物能对金属离子产生沉淀、螯合等作用。土壤脲酶对重金属污染最敏感，可以用于监测土壤重金属污染。调控根际环境，可以有效地调节土壤中重金属污染物的活度、毒性及其转移，对重金属污染土壤起到修复作用。     

根分泌物研究现状及其在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、土壤受重金属污染的植物修复以及化感物质分泌及植物遗传改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。     

湿地植物根系及其分泌物对土壤脲酶、硝化-反硝化的影响

植物根际是人工湿地通过物理、化学、生物三重协同作用达到污染物去除的重要反应区域,然而关于植物根际土壤酶活性分布及根系分泌物及对人工湿地除污效果的影响目前仍缺乏系统研究。为了明确人工湿地中植物对脱氮的贡献,试验选取当地常见的7种经济耐寒性湿地植物——富贵竹(Dracaena sanderiana)、千屈菜(Spiked loosestrlfe)、美人蕉(Canna indica)、水葱(Scirpus tabernaemotani)、菖蒲(Acorus calamus)、香蒲(Typha angustiolia)、芦苇(Phragmites australis)作为研究对象,考察了不同植物的根际与非根际脲酶活性分布,并探究了植物根系分泌物对土壤脲酶活性及硝化-反硝化作用强度的影响。结果表明:湿地植物根系可以影响脲酶活性,表现为稳定生长的植物根际脲酶活性普遍高于非根际,以美人蕉和香蒲最为显著;不同植物根系对土壤脲酶活性的影响存在差异性,其中,富贵竹、美人蕉和菖蒲根际的脲酶活性接近,且明显高于香蒲、芦苇等其他受试植物;土著微生物对植物植入具有适应期和调整期,使植物对土壤酶活性的刺激效应滞后,表现为植物生长稳定期的脲酶活性平均值基本低于空白样,植物生长迅速期的脲酶活性平均值普遍明显高于空白样,说明植物的存在对土壤脲酶活性具有促进作用;25%的菖蒲根系分泌物对土壤脲酶具有一定程度的促进作用,在培养第25天时达到最佳效果;菖蒲根系分泌物对硝化作用强度有一定的促进作用,但对反硝化作用强度的影响不明显。     

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.     

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组分明显不同。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还在活化根际土壤养分,促进植物对养分吸收起主要作用。今后ＲＥ的研究应注重ＲＥ研究方法的完善,拓展研究领域,并加强与各学科的联合。     

植物耐受和解除重金属毒性研究进展

总结了植物细胞及分子水平对重金属耐性和解除其毒性的途径.植物通过避免增加细胞内敏感位点毒物浓度来解除重金属毒性.其途径主要有:一方面通过菌根化、细胞壁吸收及根系分泌物的螯合作用减少根系吸收重金属进入细胞质;另一方面通过体内调节机制解除重金属毒性和提高耐性,主要通过一系列膜蛋白对进入细胞质内的重金属排出细胞质外、隔离于液泡中,或将重金属转变为无毒性形态挥发入大气,或通过细胞质内的植物螯合素、金属硫蛋白、有机酸、氨基酸、多胺等对重金属螯合,解除重金属毒性;同时植物还可以在重金属胁迫下产生热休克蛋白修复胁迫伤害的蛋白质.本文提供了涉及植物重金属解毒和耐性广泛的观点和证据.     

重金属胁迫下外生菌根真菌Boletus edulis重金属积累分配与生长微环境变化

在离体培养条件下，对外生菌根真菌Boletus edulis菌丝铜镉积累分配与生长微环境变化进行研究。结果表明，铜镉胁迫下菌落直径具有相似的增长模式。与对照相比，低浓度的铜镉处理均促进了菌丝的生长，而高浓度则产生抑制作用。Boletus edulis具有很强的铜镉吸收积累能力，显示出较好的重金属耐受性。菌丝体是重金属在离体培养体系中积累的主要场所，最高处理浓度时，菌丝体内的铜镉浓度分别达到对照的26．6和28倍，而菌丝分泌物的作用相对较小。菌丝体对生物体必需元素铜和非必需元素镉具有不同的积累模式，并可根揩重金属的种类，有效地调节生长微环境，以降低重金属对菌丝体的生物有效性。这可能是外生菌根真菌的一种重金属抗性机理。     

吊兰和蝴蝶梅对污泥中重金属的去除效果

采用盆栽土培方法,将剩余污泥与供试土壤按质量比为0∶3,1∶2,2∶1和3∶0配比,吊兰和蝴蝶梅栽培幼苗,定期测定植物的株高、根长、干重、鲜重等生物量和叶绿素与根活力变化,以及植物体内Cu、Zn、Cd、Pb和Cr等的重金属含量变化;测定种植前后植物根系旁污泥中的重金属含量和重金属的EDTA提取含量等结果表明,吊兰对多种重金属具有很好的耐性,受重金属影响不大.吊兰对Cr和Zn的富集效果较好,对Cr的富集系数在某个特定的生长期是大于1,且它对Zn的富集效果较稳定,不易受重金属浓度的影响.由于吊兰具有生物量大、根系发达、生物量增长迅速等优点,其有利于被重金属污染的土壤改良.而蝴蝶梅因为根系不发达和生物量较小等原因,对重金属的耐性不强,生长中易受重金属影响,因此不宜用于修复污染土壤的植物.图9,表5,参7.     

环草隆与重金属复合污染对黄瓜及小麦的毒性效应评估

为探究草坪除草剂与重金属复合污染对高等植物的生态毒性效应,以小麦与黄瓜为敏感受试植物,采用滤纸发芽试验法,研究了典型草坪除草剂环草隆与4种重金属(Cu/Zn/Pb/Cd)单一及复合污染条件下,对2种植物种子萌发与幼苗生长的毒性效应并进行评估。在此基础上采用评估因子法外推环草隆在土壤中的预测无效应浓度(PNECsoil)。结果表明,2种植物的根长及小麦的芽长对环草隆与重金属非常敏感(P<0.01),且存在明显的剂量-效应关系。黄瓜根长对环草隆最敏感,根长半抑制浓度(RI50)为0.281 mg·L-1。小麦根长对Cu、Pb、Cd比黄瓜根长更敏感。环草隆与重金属复合污染时,黄瓜根长表现得最为敏感,可作为敏感生物标记物。环草隆与重金属复合污染对小麦及黄瓜根长抑制具有协同作用,并且随着重金属浓度的增大,黄瓜和小麦根生长对环草隆的敏感性增加。环草隆与重金属复合污染对小麦芽长的联合效应主要与重金属种类及其暴露浓度有关。以黄瓜的根伸长抑制率为急性毒性终点,利用外推法计算得环草隆在土壤中的PNECsoil为1.90μg·kg~(-1),远远低于环草隆田间推荐使用量1.5~9 mg·kg~(-1)。与重金属复合污染时,环草隆的PNECsoil明显降低,导致其生态风险提高。上述研究结果能够为草坪除草剂环草隆与重金属复合污染的生态风险评价提供数据支持。     

桑树（Morusalba）与丛枝菌根的共生对重金属元素吸收的影响

桑树（Morus alba）可与丛枝菌根（AM）真菌形成互利共生体,丛枝菌根真菌能对桑树的重金属元素吸收产生积极的响应。然而,这种响应随环境条件的变化而有所不同。贵州荔波和黄平两地种植养蚕桑树,提高桑叶质量对养蚕业具有重要意义。荔波和黄平两地均处于喀斯特地区,土壤pH因石灰岩和砂岩交叉分布而有所差异。本文将揭示土壤因素是如何影响桑树与丛枝菌根真菌互利共生体的形成从而影响桑树对重金属元素的吸收。实验结果表明,荔波桑地平均土壤 pH （4.92±1.03）明显低于黄平（5.96±1.08）。土壤酸性直接影响 AM 真菌的分布,荔波的偏酸性土壤环境有利于真菌生长,且有利于桑树与丛枝菌根真菌共生关系的形成。此外,偏酸性土壤条件有利于增加重金属元素的生物可利用性,从而加强植物体对重金属元素的吸收,包括有毒元素 Cd。与黄平相比,生长在荔波的桑树叶片具有较高含量的重金属元素。荔波桑树叶片中的糖类含量明显低于黄平的,分别为（67±27）mg·g-1、（105±57）mg·g-1;而荔波桑树根系中的糖类含量明显高于黄平,分别为（125±43）mg·g-1、（91±43）mg·g-1。该结果说明,与黄平（具有较高的土壤pH）相比,荔波（具有较低的土壤pH）桑树叶片中的光合作用产物将更多地被输入到桑树的根系中。真菌是专性共生物,如果没有植物所供给的光合产物,真菌就不能生存。根系分泌物的另一个重要作用是溶解重金属,使它们具有较强的移动能力,以便被宿主植物所吸收。这就解释了为什么在较低土壤pH环境条件下生长的桑树的叶片含有较高含量的重金属元素。因此,菌根植物根系的分泌作用是一个非常重要的过程。尽管桑树具有耐干旱贫瘠的能力,且能够适应于喀斯特环境,但桑树喜好的是环境仍是偏酸性且养分充足的土壤。     

Increase of multi-metal tolerance of three leguminous plants by arbuscular mycorrhizal fungi colonization

A greenhouse pot experiment was conducted to investigate the effects of the colonization of arbuscular mycorrhizal fungus (AMF) Glomus mosseae on the growth and metal uptake of three leguminous plants (Sesbania rostrata, Sesbania cannabina, Medicago sativa) grown in multi-metal contaminated soil. AMF colonization increased the growth of the legumes, indicating that AMF colonization increased the plant’s resistance to heavy metals. It also significantly stimulated the formation of root nodules and increased the N and P uptake of all of the tested leguminous plants, which might be one of the tolerance mechanisms conferred by AMF. Compared with the control, colonization by G. mosseae decreased the concentration of metals, such as Cu, in the shoots of the three legumes, indicating that the decreased heavy metals uptake and growth dilution were induced by AMF treatment, thereby reducing the heavy metal toxicity to the plants. The root/shoot ratios of Cu in the three legumes and Zn in M. sativa were significantly increased (P < 0.05) with AMF colonization, indicating that heavy metals were immobilized by the mycorrhiza and the heavy metal translocations to the shoot were decreased.     

工业污染地6种乔木树种重金属累积特征研究

黄埔区是广州市工业污染较严重的地区,其中龟山是由污染导致土壤严重退化的典型地段。该地段植被退化,土壤重金属质量分数较高。为了探讨在这种工业污染区生存的植物对重金属的吸收能力以及不同树种吸收能力间的差异,选择该地段的台湾相思（Acacia confusa）、刺竹（Blumeana schult）、尾叶桉（Eucalypt urophylla）、高山榕（Ficus altissima）、小叶榕（Ficus microcarpa）和潺槁树（Litsea glutinosa）等6种乔木树种,采集其根、枝、叶等部位,测定Pb、Zn、Cu和Cd的质量分数。结果表明：4种重金属在乔木中累积量大小依次是：Zn〉Pb〉Cu〉Cd,Zn累积量最大,为664.98mg·kg-1,Cd最小,仅为4.42mg·kg-1;各种重金属在乔木不同部位的累积量大小是：细根〉粗根〉叶子〉枝条,细根中各重金属累积量最大,为368.15mg·kg-1;6种乔木树种抗重金属能力比较,小叶榕重金属累积量均为455.60mg·kg-1,抗性最好;尾叶桉和潺槁树重金属累积量较多,均为179.86和221.63mg·kg-1,抗性较好;高山榕重金属累积量均为114.41mg·kg-1,抗性中等;台湾相思和刺竹分别为78.04和96.41mg·kg-1,抗性较差。     

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。