根分泌物对根际矿物营养及根际微生物的效应

综述了根系分泌物对植物生长的生理生态学效应,并就根系分泌物的定义、产生机制、组成成分和影响因素等方面进行了讨论。指出根系分泌物在缓解低矿物营养胁迫对植株造成的伤害及决定根际微生物的种群密度和数量方面起着重要的作用;根系分泌物的产生机制多样,组成成分复杂,影响因素繁多。对根分泌物的深入研究有助于进一步了解植物体与土壤间进行的生理生化过程及其调控机制。     

芒萁根际复合微生物菌剂对绿豆幼苗生长及根际微生物群落的影响

【背景】在农业可持续发展背景下,复合微生物菌剂因其多种微生物间的互补作用成为促进植物生长的有效策略。【目的】研究芒萁(Dicranopteris dichotoma)根际复合微生物菌剂对绿豆幼苗的促生效果,以及对根际微生物群落结构变化的影响。【方法】以前期分离自芒萁根际土壤的4株根际促生菌为供试菌株,组合配制成2种复合微生物菌剂BFF和BBF接种至绿豆幼苗根际,测定绿豆幼苗培养36d后的生理指标及土壤理化性质,并利用16SrRNA基因和ITS扩增子测序技术分析根际微生物结构组成和多样性。【结果】BFF组显著提高了绿豆幼苗的株高、地上部分鲜重和干重以及地下部分干重,分别比对照组提高了29.38%、81.47%、175.73%和936.49%;BBF组则显著增加了绿豆幼苗的地上部分鲜重和干重,分别提高了92.64%和179.67%。高通量测序结果显示,接种复合微生物菌剂BFF和BBF均显著提高了细菌群落的多样性和丰富度,同时降低了真菌群落的多样性。在门水平上,显著增加了黏球菌门(Myxococcota)的相对丰度,降低了接合菌门(Zygomycota)的相对丰度。在细菌属水平上,显著减少了罗河杆菌属(Rhodanobacter)的相对丰度,增加了黏液杆菌属(Mucilaginibacter)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)的相对丰度;在真菌属水平上,显著增加了隐球菌属(Cryptococcus)的相对丰度,同时降低了被孢霉属(Mortierella)和Gliocladiopsis的相对丰度。功能预测结果表明,接种复合微生物菌剂显著提高了根际细菌中的固氮作用,同时增加了致病-腐生-共生型真菌的相对丰度,降低了腐生型和腐生-共生型真菌的相对丰度。【结论】接种复合微生物菌剂可以提升土壤养分,调节根际微生物群落的结构和多样性,增加有益菌的数量,减少病原菌的存在,从而为绿豆幼苗创造更有利的根系生长环境,促进它们的生长发育。研究结果不仅为绿豆幼苗的生长提供了新的理论支持,也为复合微生物菌剂在农业生产中的应用提供了理论基础。     

烟草根际微生物研究

利用选择性培养基,对土壤肥力肥沃、中等、贫瘠的烟区根际细菌、真菌和放线菌进行了分离和测数。根据菌体形态及培养特征、生理生化指标及16S rDNA部分序列分析等,对根际自生固氮菌、磷细菌、钾细菌进行了鉴定和分类。主要结果为：土壤肥沃的烟区根际细菌的数量最多,土壤贫瘠的烟区数量最少;土壤贫瘠烟区根际真菌的数量较多,中等和肥沃烟区的较少;根际故线菌的数量随土壤肥力的降低而依次减小。从不同肥力烟区分离的根际自生固氮菌、磷细菌、钾细菌以革兰氏阴性杆菌为主,分别属于10个属。土壤的肥沃程度对根际3类细菌的种类和数量都有影响,总体上看,土壤肥沃和中等的条件下,细菌类群的多样性和丰富度较大,而贫瘠土壤细菌类群的优势度较大。     

不同类型拌种剂对花生及其根际微生物的影响

拌种处理对于花生一播全苗和稳定高产非常重要.选用不同类型的4种拌种剂即哈茨木霉菌剂(真菌拮抗剂)、甲基托布津(杀真菌剂)、适乐时(杀真菌剂)、好安威(化学杀虫剂)处理花生种子,通过测定花生农艺性状、品质指标、根际土壤微生物动态等来评价其对花生和环境的综合效应.结果表明:1)各种杀菌剂拌种均能提高花生成苗率,而好安威略差;各拌种剂促进花生株高、叶绿素含量,而单株叶片数适乐时增多,好安威减少,单株分枝数盛花期有所增多(好安威除外),结果期均略减少;单株烂、虫、芽果数均减少,单株秕果数增加,单株饱果数降低(好安威除外),百果重和百仁重提高(哈茨木霉除外),而饱满度降低;最终荚果产量除哈茨木霉略低,其余拌种剂增产效果极显著,甲基托布津、适乐时、好安威比对照分别增产34.58％、25.90％、22.82％.2)哈茨木霉拌种使蛋白质含量、亚油酸含量增幅最大,油份含量增幅较大,油亚比值降幅最大;甲基托布津处理的蛋白质和油份含量降幅最大;适乐时对提高油份含量、油亚比值效果最佳;好安威对品质指标的影响有限.3)从细菌及放线菌与真菌的比值来看,甲基托布津促细菌、抑真菌的效果好且长,对放线菌/真菌比值影响较小;哈茨木霉在前中期促细菌与放线菌、抑真菌的效果明显,但后期效果趋反;适乐时促细菌、抑真菌的效果短促,且一直强烈抑制放线菌;而好安威相比影响较小.4)好安威对根瘤菌具有显著的抑制作用,而哈茨木霉、适乐时、甲基托布津均极显著增加根瘤数量.结论:各拌种剂对花生产量、品质、根瘤、根际微生物产生了较大差异的综合效应,须因地、因时选用;化学杀菌剂甲基托布津的农艺效应、环境微生物效应均最好,唯蛋白质含量、油份含量略有降低,是一种较理想的综合优良拌种剂.     

CO2倍增及UV-B增强对大豆植株生长和根际微生物的影响

以大豆'齐黄27'为研究材料,采用人工气候室模拟大气CO2浓度倍增(350～700 μmol*mol-1)及紫外线B(UV-B,280～320 nm)辐射增强(4～15 μW*cm-2)的环境条件,研究了CO2浓度增加及UV-B辐射增强对大豆生育前期的生长及根瘤、根际微生物数量的影响.结果表明:(1)增强UV-B能显著减少大豆植株地上部生物量,而对株高的抑制作用不显著;CO2浓度倍增促使大豆株高和地上生物量显著增加,对根系生物量的促进作用不显著,但能够减轻UV-B辐射增强对地上及根系生物量的抑制作用;CO2浓度增加、UV-B辐射增强及其复合胁迫均导致大豆植株根冠比下降,且复合胁迫对根冠比的抑制作用更明显.(2)CO2浓度倍增降低了大豆叶片叶绿素、类胡萝卜素及花青素含量,提高了净光合速率;UV-B辐射增强导致叶绿素含量减少,光合速率下降,却增加了类胡萝卜素及花青素含量;CO2浓度增加、UV-B辐射增强复合处理对叶片色素含量及光合速率的影响具有复合效应.(3)CO2浓度倍增能够促进根瘤数量及根际真菌数量的增加,而UV-B增强处理则显著降低细菌和放线菌的数量;CO2浓度倍增能够缓解UV-B增强处理对放线菌的抑制作用,却导致根际细菌数量进一步减少.研究发现,CO2浓度增加及UV-B辐射增强对大豆生育前期植株生长、叶片色素含量及根际微生物数量存在抑制或促进效应,而且在某些性状上存在复合效应,它们可能主要是通过调节大豆植株的干物质分配及根系的代谢间接影响根瘤数量及根际微生物数量.     

微生物菌剂对绞股蓝药效成分及根际细菌群落的影响

【目的】为缓解中药绞股蓝种植区由于连作导致的土壤微生态失衡,提高绞股蓝品质及产量,使用本课题组的娄彻氏链霉菌(Streptomyces rochei) D74菌剂及新构建的复合菌剂T3,研究微生物菌剂的施加对绞股蓝产量、品质以及根际细菌群落组成的影响,明确绞股蓝在连作和正茬不同种植条件下的适用菌剂。【方法】采用五点取样法,测定大田种植试验中各处理组绞股蓝单位面积的产量。采用紫外-可见分光光度法及高效液相色谱法测定黄酮、多糖、皂苷等绞股蓝主要药效成分含量。利用16S r RNA基因高通量测序技术分析添加菌剂对绞股蓝根际细菌群落结构的影响。【结果】在正茬型Z区地块,T3菌剂处理组绞股蓝干重较对照组增加了63.44%,总黄酮含量提高12.50%,总多糖含量提高32.95%,增产提质效果均优于D74菌剂;而在连作型P区地块,D74菌剂处理组绞股蓝干重较对照组增加了77.41%,总黄酮含量提高112.50%,总多糖含量提高23.10%,效果优于T3菌剂。通过分析微生物群落组间差异发现,与对照组相比富集在T3菌剂组中的差异微生物为新鞘氨醇菌属(Novosphingobium)、罗河杆菌属(Rhodanobacter)等有益微生物,富集在D74菌剂组中的差异微生物为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、硝化螺菌属(Nitrospira)等有益微生物。【结论】研究表明T3复合菌剂及D74菌剂均能够通过招募土壤中有益微生物类群,优化根际土壤中微生物群落结构,改善绞股蓝根际微生态环境,显著提高绞股蓝药效成分含量及产量。D74菌剂在连作型地块施用效果更佳,T3菌剂对正茬型地块施用效果更佳。     

番茄根际微生物种群动态变化及多样性

采用盆栽试验的方法对番茄根际主要微生物种群在不同生育期的动态变化进行了跟踪研究.结果表明,在番茄整个生育期内,可培养细菌数量在初花期和初果期时最多;放线菌数量从苗期到末期逐渐减少;真菌数量逐渐增多.番茄对细菌根际效应明显.DGGE图谱显示不同生育期番茄根际均具有较高的细菌多样性.根际细菌种类和数量在初花期发生较为显著的变化,初果期根际群落多样性指数(H)和物种丰度(S)值都达到最高,微生物最丰富,是筛选拮抗菌的较好时期.     

植物根际微生物群落构建的研究进展

植物根际是指植物根系与土壤的交界面,是根系自身生命活动和代谢对土壤影响最直接、最强烈的区域,其物理、化学和生物性质不同于土体土壤。在这个区域里,与植物发生相互作用的大量微生物,被称为根际微生物。根际微生物在植物的生长发育和植物病虫害的生物防治等方面都具有十分重要的意义。本文总结了根际微生物群落构建的研究现状,介绍了根际微生物的经典和最新的研究方法,包括根箱法、同位素技术以及高通量测序、菌群定量分析、高通量分离培养等方法在根际微生物研究中的应用,讨论了植物根系分泌物(碳水化物、氨基酸、黄酮类、酚类、激素及其信号物质)和土壤物理化学性质对根际微生物群落的影响,概述了根际微生物-植物的互作机制,以及根际微生物群落对植物的促生作用、提高植物抗逆性和抑制作用,并对根际微生物群落研究中存在的问题和未来发展方向进行了展望。     

连作对芝麻根际土壤微生物群落的影响

采用稀释平板计数法研究了不同连作年限处理芝麻根际土壤细菌、真菌、放线菌、芽孢杆菌、尖孢镰刀菌(FO)和青枯劳尔氏菌(RS)数量的变化情况。结果表明,随着连作年限的增加,芝麻根际土壤中细菌和放线菌的数量下降,而真菌的数量则呈上升趋势。新种芝麻地根际土壤芽孢杆菌数量显著高于连作2a处理和连作5a处理,而连作2a处理又显著高于连作5a处理;连作5a芝麻根际土壤尖孢镰刀菌数量显著高于新种地、轮作1a和连作2a等3个处理;轮作1a、连作2a及连作5a等3个处理青枯劳尔氏菌数量显著高于新种地处理。说明连作导致土壤微生物环境恶化,引起根际微生物区系结构发生定向改变。连作2a与轮作1a相比,各菌群(类群)数量差异均不显著。     

根际微生物组装影响因素的研究进展

根际微生物群落被认为是植物与土壤密切作用的重要产物,对于植物的健康生长发挥着重要作用.尽管已有越来越多的研究证实了根际微生物群落的巨大功能潜力,但对其组装具体机制的了解仍然十分有限.理解植物微生物群及其组装机制对于设计有效、经济且环境友好的方法以促进农业健康发展具有重要意义.为此,文章对驱动微生物群落组装的多种生物和非生物因素进行综述,并展望该领域未来的发展趋势.     

转Bt基因抗虫棉根际微生物区系和细菌生理群多样性的变化

在大田栽培条件下 ,以转 Bt基因抗虫棉 GK-12和常规棉花泗棉 3号作为材料 ,在棉花不同发育时期 ,于 2 0 0 1和 2 0 0 2连续两年测定棉花根际土壤细菌、放线菌和真菌数量的变化 ,并在 2 0 0 2年棉花的花铃期和吐絮期对根际细菌生理群的数量和多样性进行了分析 ,结果表明 :虽然不同年份和生育期棉花根际微生物数量存在差异 ,但是 ,年度间和相同的发育时期棉花根际微生物的数量变化趋势一致。在棉花的苗期和吐絮期 ,转 Bt基因抗虫棉根际微生物的数量与对照差异不显著 ;在棉花的花铃期 ,转 Bt基因抗虫棉根际细菌的数量比对照增加 ,放线菌的数量差异不显著 ,而真菌的数量变化没有规律。在棉花发育的花铃期和吐絮期 ,Bt棉根际细菌生理群的总数量比常规棉增加 ,但是根际细菌生理群的 Simpson指数、Shannon-Wiener指数和细菌生理群分布的均匀度下降     

茶树根际微生物研究

利用选择性培养基,对土壤肥力肥沃、中等、贫瘠茶园的茶树根际细菌、真菌和放线菌进行了分离。根据菌体形态及培养特征、生理生化指标、DNA的G Cmol％值等,对根际细菌进行了鉴定和分类。研究了不同肥力、不同茶龄的茶园根际细菌的数量和类群的变化;根际真菌的数量变化;根际放线菌的数量变化。主要结果为：土壤肥沃的茶园根际细菌的数量最多,土壤贫瘠的茶园数量最少;相同土壤肥力的茶园,10年生茶园根际细菌的数量最多,4年生的次之,20年生的最少。根际真菌的数量,土壤肥沃茶园的较少,中等和贫瘠茶园的较多。根际放线菌的数量,20年生茶园的明显高于4年生和10年生茶园的,而且,土壤贫瘠茶园的数量较多。从9种不同类型茶园中分离获得的纯化细菌经鉴定分别属于20个属,中等肥力的茶园最适于多数细菌的生长与繁殖,类群最为丰富,但类群的优势度低于另外两种土壤;不同茶龄的茶园随着茶龄的增加,肥沃茶园和中等茶园的根际中有较多的细菌类群定殖,但20a茶龄的类群较少;贫瘠茶园类群的优势度最大。     

根分泌物及其生态效应

根分泌物是个古老而年轻的研究领域。早在18,19世纪,人们(Plenk,1795;Decandolle,1830)就观察到根分泌物对邻近植株的促生和抑制作用,1904年Hilter提出“根际”的概念,标志着人们对根分泌物及其生态效应的进一步认识。此后人们对根分泌物研究逐步展开。Lyon和Willson(1920)发现,生长于无菌水培液中的植物能释放有机物,为深入研究奠定了基础。但很长一段时间这个研究领域一     

Analysis of isoflavones and coumestrol in soybean sprouts

High-performance liquid chromatography analysis is used to examine the distribution of isoflavones in different parts of soybean sprouts. Between the seed leaf and hypocotyl, the ratio of isoflavones differs depending on the aglycone type. Glycitein exists predominantly in the hypocotyl. Three compounds isolated from 4-day-old seed coats were identified as coumestrol and its glycosides.     

不同肥力条件下的桑树根际微生物种群分析

通过平板梯度稀释培养,测定了不同肥力土壤桑树根际细菌、真菌、放线菌和三类促生细菌的数量,并采用BOX-PCR技术,对根际细菌进行了聚类分析.主要结果为:肥沃土壤根际细菌和放线菌的数量均高于贫瘠土壤,而真菌数量低于贫瘠土壤;相同肥力条件下,三类促生细菌中溶磷细菌的数量最多,其次是硅酸盐细菌,固氮细菌的数量最少.根际细菌的BOX-PCR聚类分析图显示,肥沃土壤细菌分离株的DNA同源性高于贫瘠土壤,两种土壤中,促生细菌分离株的遗传进化距离比较接近.在细菌BOX-PCR图谱相异百分数为0.2的水平上,肥沃和贫瘠土壤根际细菌分别分为71个和33个聚类群,根际促生细菌分别分为33个和28个聚类群.土壤肥力对根际细菌的种类和数量都有影响,肥沃土壤根际细菌和促生细菌的数量、种类均高于贫瘠土壤.     

北京龙形水系三种沉水植物根际及叶际微生物群落特征

水生植物及植物表面附着微生物在人工湿地水体净化过程中发挥着重要的作用。以北京奥林匹克公园龙形水系为研究对象,通过高通量测序技术,对其底泥、水体及3种沉水植物——苦草Vallisneria natans、狐尾藻Myriophyllum verticillatum、龙须眼子菜Potamogeton pectinatus——的根际及叶际微生物群落的结构及功能进行了研究。结果表明,微生物多样性从高到低分别为底泥样品、植物根际样品、植物叶际样品和水体样品,植物叶际微生物种类要显著高于水体中微生物种类。LEfSe分析结果显示不同生境富集不同的微生物类群,其中底泥主要富集厌氧微生物类群,水体及植物叶际主要富集好氧微生物类群,植物根际则两者兼具。功能预测结果显示植物叶际样品的反硝化标志基因丰度要高于根际样品及底泥和水体样品,且狐尾藻和龙须眼子菜叶际样品反硝化标志基因丰度要高于苦草叶际样品。本研究可以为人工湿地构建时对沉水植物及功能微生物的选择提供指导意义。