丛枝菌根真菌对砂培玉米幼苗根系特征、光合生理与镉累积的影响

【背景】丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类重要的土壤微生物,能显著影响植物对镉(cadmium,Cd)的耐性与累积,但其对不同形态Cd胁迫的响应尚不清楚。【目的】探讨不同形态Cd胁迫下接种AMF对玉米(Zea mays L.)生长和Cd累积的影响。【方法】采用30 cm高的培养容器填装石英砂(0.2 mm),开展室内砂培玉米试验,研究溶解态和胶体态Cd (1 mg/kg)胁迫下,接种摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)对玉米幼苗生长、根系特征、光合生理及Cd累积的影响。【结果】双因素分析表明,AMF和Cd形态均对玉米生长(株高和生物量)、根系特征、光合生理(叶绿素含量和光合速率)与Cd累积量存在显著的影响,但二者之间没有显著交互作用。与未接种处理相比,接种AMF显著降低玉米株高、生物量、叶片叶绿素含量和光合速率,抑制玉米根长、根表面积、根体积和根尖数;同时增加了玉米根系Cd含量,但减少玉米地上部Cd含量以及地上部与根系Cd累积量;与胶体态Cd处理相比,溶解态Cd显著降低玉米的根长、根表面积、平均根系直径、根尖数和地上部Cd累积量,但增加了植株叶片光合速率、根系Cd含量和累积量。相关分析发现,玉米根长、根表面积和根尖数与地上部Cd含量呈显著或极显著正相关,与根系Cd含量呈极显著负相关。【结论】溶解态Cd比胶体态Cd对砂培玉米幼苗的毒害效应严重,而且接种AMF加重溶解态和胶体态Cd对玉米幼苗的损伤,但降低了植株对Cd的累积。     

表施和混施污泥对团花根系生长的影响

林地利用被认为是污泥资源化利用的重要方式,但施用污泥对林木根系生长的影响报道较少。本研究通过根箱试验,分析表施和混施10%污泥对速生树种团花不同土层根系形态、土壤pH值和电导率动态变化及根系重金属含量的影响,并拟合土壤pH值、电导率和根系重金属含量与根长的关系。结果表明: 与不施污泥(对照)相比,混施污泥显著抑制了团花根长、根表面积和根体积增长,混施污泥120和240 d后,0～20 cm土层总根长分别为不施污泥的76.9%和67.4%;表施污泥对团花根长和根表面积的影响不显著,但显著提高了根体积。混施污泥显著提高了土壤pH值和电导率及根系重金属含量,混施污泥0～20和20～40 cm土层根系镉含量分别是不施污泥的11.5和10.0倍。线性回归拟合分析显示,不同处理0～20 cm土层的电导率与根长均呈显著负相关;表施和混施污泥根系镉含量与根长呈极显著负相关。上述结果表明,混施污泥抑制了团花根系生长,这可能是由于混施污泥提高了土壤电导率和根系镉含量所致,而表施污泥对团花根系生长的作用不明显。     

不同菊花品种根系、地上部和叶片相关指标分析及抗逆性评价

采用盆栽法对6个菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat.)品种幼苗的根系和地上部相关指标及叶片光合和气体交换参数进行了比较和相关性分析;并基于叶片相对含水量、相对电导率、丙二醛含量和可溶性糖含量4个生理生化指标,采用隶属函数法对不同菊花品种幼苗的抗旱性和耐热性进行了评价.结果表明:不同菊花品种间幼苗的根系和地上部相关指标及叶片光合和气体交换参数存在一定差异.相关性分析结果表明:根系的大多数相关指标与株高呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关,但与茎粗和单株叶数却没有显著相关性;并且,单株的根体积、根鲜质量和干质量与单株地上部鲜质量呈极显著正相关(相关系数分别为0.598、0.642和0.599),与单株地上部干质量呈极显著或显著正相关(相关系数分别为0.736、0.606和0.553).主根长与净光合速率和蒸腾速率,平均根长与水分利用效率及单株根鲜质量与蒸腾速率呈显著正相关(相关系数分别为0.475、0.517、0.570和0.477);单株根干质量与蒸腾速率及根系活力与净光合速率和水分利用效率呈极显著正相关(相关系数分别为0.641、0.877和0.814).抗逆性评价结果表明:品种'南农红霞'('Nannong Hongxia')、'大白托桂'('Qx073')和'天使'('Angelina')的平均隶属函数值分别为0.93、0.93和0.72,据此判断这3个菊花品种的抗旱性最强;品种'馒头菊'('Cayman')和'南农红霞'的平均隶属函数值分别为0.82和0.70,据此判断这2个菊花品种的耐热性最强.综上所述,不同菊花品种幼苗的根系相关指标差异明显,并且根系生长状况能够影响地上部的生长和发育,品种'南农红霞'的抗旱性和耐热性均很强,具有较高的抗性育种价值.     

镉胁迫对马蔺根系形态及部分生理指标的影响

以野生马蔺种子培育的实生苗为试验材料,采用水培法研究不同质量浓度镉(0、10、25、50、100、150 mg·L^-1)对马蔺幼苗生长、根系形态及部分生理指标的影响,分析镉胁迫下马蔺根系形态和生理指标的变化特征,以探讨马蔺的耐镉能力及耐镉机制。结果表明：(1)与对照相比,低浓度镉(10~25 mg·L^-1)促进了马蔺株高、地上部干重、根干重、总根长、根表面积、根体积和根系活力的增加,中高浓度镉(50~150 mg·L^-1)抑制根系生长,其株高、根干重、总根长等低于对照,根表面积、根体积和根系活力显著低于对照。(2)随镉浓度增加,马蔺叶片和根系中相对电导率、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性和脯氨酸(Pro)含量增加,但可溶性蛋白含量(SP)则先升高后降低;根系的超氧化物歧化酶(SOD)活性随镉浓度增加先升高后降低,而叶片SOD活性则持续增加。(3)马蔺地上部和地下部镉含量随镉离子浓度升高而增加,根系和地上部镉含量分别达到829.39~8 944.54 和200.60~519.76 mg·kg^-1,转移系数为0.06~0.32(<1.0),大多数镉离子被保留在根中,只有少量被转移到地上部。研究发现,在镉胁迫条件下,马蔺幼苗可能是通过根系对镉离子的积累,减少镉离子从根部到地上部的转移,并通过提高抗氧化酶活性、保持渗透平衡和清除过量自由基,从而提高其对镉的耐受性。     

不同抗旱性花生品种的根系形态发育及其对干旱胁迫的响应

为明确不同抗旱性花生品种的根系形态发育特征,探讨其根系形态发育特征对不同土壤水分状况的响应机制,在防雨棚旱池内进行土柱栽培试验,研究抗旱型品种“花育22号”、“唐科8号”和干旱敏感型品种“花育23号”3个不同抗旱性花生品种根系形态发育特征及其对干旱胁迫的响应.结果表明:抗旱型品种根系较发达,具有较大的根系生物量、总根长、总根系表面积.干旱胁迫使抗旱型品种根系总表面积和体积增加,而干旱敏感型品种则相反.干旱胁迫显著增加抗旱型品种“花育22号”20 cm以下土层内根长密度分布比例及根系表面积和体积,但“唐科8号”相应根系性状仅在20-40 cm土层内增加;干旱胁迫使干旱敏感型品种“花育23号”40 cm以下土层内各根系性状升高,但未达显著水平且其深层土壤内各根系性状增加幅度小于“花育22号”.花生根系总长、总表面积及0-20 cm土层内根系性状与产量间呈显著或极显著正相关.土壤水分亏缺条件下,花生主要通过增加深层土壤内根长、根系表面积和体积等形态特性,优化空间分布构型,以调节植株对水分的利用.     

降雨格局变化对白刺幼苗根系形态特征的影响

为探讨荒漠植物白刺幼苗根系形态对降雨格局变化的响应特征,设置3个降雨量梯度(W-、W、W+)和2个降雨间隔时间梯度(T、T+)进行人工模拟试验,结果表明,1)降雨量和降雨间隔时间对白刺幼苗根系形态有不同程度的影响,且降雨量的作用效应更大。2)降雨量相同时,延长降雨间隔时间均使白刺幼苗主根长、根系平均直径、根体积和根表面积减小,但总根长和根系生物量和总生物量却增加,在高降雨量条件下(W+)延长降雨间隔时间白刺幼苗比根长和比表面积分别增加了45.09%和20.20%,但差异均不显著。3)降雨间隔时间相同时,降雨量减少30%仅使主根长平均增加12.06%,总根长、根平均直径、根体积和根表面积等根系形态指标均显著减少,比根长和比表面积变化不大;降雨量增加30%仅使比表面积显著增加,其余各形态指标差异均不显著,低降雨量条件下(W-)主根长与根冠比达到最大,其他指标均在高降雨量条件下(W+)达到最大。4)对8个根系形态参数进行主成分分析,根系生物量、总根长、总根表面积、比根长、比表面积和根体积6个根系生态参数受降雨格局影响显著。     

不同耐盐品种棉花根系主要指标对盐分胁迫的响应

以盐敏感品种‘中棉所45’(CCRI45)、弱耐盐品种‘新陆早17号’(XLZ17)、中等耐盐品种‘新陆早13号’(XLZ13)和耐盐品种‘中棉所35’(CCRI35)为试验材料,利用根系分析系统研究盐分胁迫下棉花根系形态特征及其与棉株耐盐性的关系.结果表明:盐分胁迫显著降低棉花根和叶的干质量以及K^+/Na^+,其中耐盐品种CCRI35和中等耐盐品种XLZ13的根干质量、叶干质量以及根中K^+/Na^+分别比盐敏感品种CCRI45提高了69.3%~104.4%、24.8%~45.3%和25.0%~45.8%;盐分胁迫显著抑制棉花根系生长发育,其中CCRI 35和XLZ13的总根长、根系总表面积、根系总体积以及0~10 cm土层中直径为0~1.2 mm内的根长、根表面积和根体积均显著高于CCRI45,分别增加了15.2%~85.8%、12.0%~68.5%、31.7%~217.8%、27.2%~73.9%、39.6%~74.3%和99.0%~309.7%.主成分分析表明,比根长、浅层根长比例和细根比例受基因型差异的影响较为明显,是区分不同耐盐品种棉花根系形态差异的主要指标.逐步回归分析显示,比根长、0~10 cm土层的粗根根长、细根根表面积、粗根根表面积、粗根体积、中根比例,以及10~20 cm粗根根长、粗根表面积、粗根体积等根系参数对盐分响应敏感.耐盐棉花品种可通过维持表层根长比例、细根比例和比根长的增加来适应盐分胁迫.     

空气断根对侧柏实生苗生物量分配和根系生长的影响

为探求林木幼苗生物量分配和根系生长对空气断根的响应,以侧柏(Platycladus Orientalis)实生苗为材料,设置空气断根(T)和不断根(CK)处理,研究了空气断根10、30 d和50 d后对侧柏生物量、根系形态特征及吸收面积的影响。结果表明:(1)T处理的侧柏幼苗地上生物量、根生物量、总生物量、根长、根表面积、根体积及根尖数在断根10、30 d和50 d后均大于CK,且显著扩大了根系总吸收面积和活跃吸收面积。(2)空气断根显著影响了侧柏实生苗的生物量分配格局,其根冠比在整个试验阶段呈先增大后减小的趋势,而CK逐渐减小。(3)两种处理的侧柏幼苗根系直径集中在0-0.5 mm。与CK相比,T处理侧柏随空气断根时间延长,单株根系直径在0-0.5 mm的根数量急剧增多,占总根尖数的79%,根平均长度、根表面积、根体积和根尖数显著增大。(4)生物量参数和根形态参数之间关系密切。根生物量与地上生物量及总生物量呈显著正相关(P0.05)。除根系平均直径外,根生物量、地上生物量和总生物量分别与根长、根表面积、根体积、根尖数呈显著正相关,根冠比与地上生物量呈负相关。因此,空气断根有效改善了侧柏幼苗的根系形态特征,提高了吸收面积,显著促进侧柏实生苗在生长早期快速发育。     

杉木成熟林细根形态与功能特征的海拔梯度变异特点

为探究植物对环境变化的适应策略,在安徽省金寨县天马国家自然保护区,以不同海拔高度(750、850、1000、1150 m)杉木(Cunninghamia lanceolata)成熟林为对象,采用土钻法获取土壤细根样品,分别测定了不同海拔不同土层(0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm)土壤细根生物量、形态特征参数和碳氮含量。结果表明:(1)随海拔梯度增加,0—30 cm土层细根生物量、根长密度、比根长、表面积密度、体积密度均呈先减少后增加趋势,在海拔750 m生物量最大,其余指标在海拔1150 m最大;随土层深度增加,同一海拔细根生物量、根长密度、表面积密度、体积密度均呈减少趋势。(2)随海拔梯度增加,0—30 cm土层细根C和N含量呈先增加后减少趋势,C/N比呈先减少后增加再减少趋势;随土层深度增加,同一海拔细根C含量呈先减少后增加趋势,N含量呈降低趋势,C/N比呈上升趋势。(3)细根N含量与生物量、根长密度和体积密度显著正相关,C/N比与生物量、根长密度、表面积密度和体积密度极显著负相关。(4)土壤水分对细根生物量及其形态指标影响显著。     

干旱条件下接种AM真菌对小马鞍羊蹄甲幼苗根系的影响

为了探讨岷江干旱河谷丛枝菌根真菌(AMF)对寄主植物幼苗根系的影响,通过接种购买的AMF摩西球囊霉菌(Funneliformis mosseae)到优势乡土灌木小马鞍羊蹄甲(Bauhinia faberi var.microphylla)幼苗,在重度、中度和轻度干旱条件下培养3个月,研究不同干旱条件下AMF对幼苗根系形态特征、结构特征、功能性状的影响。方差分析结果表明:(1)3种干旱胁迫条件下,接菌均显著增加了幼苗的根总长、根表面积、根分枝数、根尖数(P0.001),在中度胁迫和轻度胁迫下,接菌显著促进根鲜重、根体积的增加(P0.001),轻度胁迫条件下接菌幼苗的根鲜重、根总长、根表面积、根体积、根尖数最高并显著高于其它处理,但接菌与未接菌的根平均直径之间没有显著差异;(2)接菌幼苗根系趋向于叉状分支结构,在重度胁迫时,叉状分支趋势更显著(P0.001);(3)接菌幼苗的根比例都显著小于未接菌的,但幼苗比根长不存在显著差异。相关分析结果表明:菌根侵染率与根鲜重、根总长、根表面积、根体积、根分枝数、根尖数呈极显著正相关(P0.001),与拓扑指数、根比例呈极显著负相关(P0.001)。研究表明,在干旱条件下,AMF虽然没有提高生长初期的根系的吸收效率,但接种AMF显著影响幼苗根系形态特征和结构特征,更利于植物适应干旱环境,并且AMF对幼苗根系的促生作用随着干旱胁迫程度减轻而提高。