丛枝菌根真菌对双子叶植物生长和根系特征的影响:整合分析

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)帮助宿主植物吸收土壤养分和水分,促进植物的生长。研究表明,AMF可影响宿主植物根系的特征,但AMF对宿主植物的生长效应与根系特征的变化效应是否有关,目前仍不清楚。本文采用整合分析(Metaanalysis)的方法,探讨AMF对双子叶植物生长和根系特征的影响以及二者的相关性,并分析AMF的这一影响是否受土壤磷素水平(Olsen-P)的调节。结果表明:AMF显著增加双子叶植物的总生物量、地上部分和地下部分生物量;AMF增加了双子叶植物根长、根面积和根体积,但降低了比根长;AMF对植物的这些影响受土壤磷水平调节,土壤低磷和中磷水平下AMF对植物的生长效应大于土壤高磷水平下的处理,而对根系特征的影响效应在中磷水平下高于低磷和高磷水平的处理。相关性分析结果表明,AMF对双子叶植物生长的影响与对根长、根体积的影响呈显著正相关,在低磷水平下根长对AMF的响应与植物生长的响应(MGR)具有更高的正相关性。本研究结果预示,AMF对宿主植物生长的效应可能通过改变根系特征实现碳的合理分配和从土壤中获得更多的水和养分等资源。     

模拟喀斯特异质性小生境下三叶鬼针草地上地下协同生长对策

模拟在喀斯特异质生境下,通过随机区组实验,研究三叶鬼针草（Bidens pilosa L.）在两种土壤生境（浅而宽、深而窄）和3种水分处理（对照、减水50%、减水70%）下植物的地上和地下生长关系及生物量分配格局。结果显示：（1）两种生境中三叶鬼针草的地上生长（株高、地径、叶面积、叶生物量）与地下根系生长（根长、根表面积、根体积、根生物量）均随着施水量的减少而降低;叶面积比率随着施水量的减少而增加;根质量比在浅而宽土壤生境中呈先增后减的趋势,而在深而窄土壤生境中呈增加趋势。（2）两种生境中三叶鬼针草的地上生物量与地下根系生物量、叶面积与根长、叶面积与各层根系生长均呈显著正相关关系。但在浅而宽土壤生境中,三叶鬼针草的地上生物量与各土层根系生物量均呈显著正相关,而在深而窄土壤生境中,地上生物量仅与中上土层根系生物量呈显著正相关。研究表明三叶鬼针草在不同生境中均具有较好的地上地下协同生长对策,在增强对地下资源获取的同时也增强了对地上资源的获取。在浅而宽土壤生境中,三叶鬼针草通过协调根系的横向拓展能力与植物叶片的生长来应对快速的干旱缺水;在深而窄土壤生境中,植株能较好地协调根系向下拓展能力与地上叶面积的生长,更好地利用土壤深层的水分资源。     

根分泌物与土壤肥力

植物生长在土壤中 ,既要从土壤中摄取营养 ,又要对土壤产生一定的响应。植物根系的生理特性和根 -土界面的营养环境是影响土壤养分有效性和植物生长的主要因素之一。根分泌物就是植物根对土壤肥力的一种响应。它是根对土壤因素的生化适应的产物。1　根分泌物的种类根分泌物是植物根系释放到周围环境中的各种物质 ,它是生物间相生相克关系不可缺少的成分。根分泌物的产生是通过代谢途径和非代谢途径。代谢途径包括初生代谢和次生代谢。根分泌物的种类繁多 ,数量各异 ,不仅有糖、有机酸和氨基酸等初生代谢物 ,还有酚类等次生代谢物 ,更有一些…     

植物根部的细菌迁移

细菌在新生根上的迅速迁移并充满根部,对形成根际有机体是更重要的。但有关自然土壤中,细菌沿植物根部迁移的这种资料是很稀少的,而且又互相矛盾。在有助于固氮菌生长的土壤中,用这种微生物向小麦种子上接种,不久,在整个根系上面,长出大量的固氮菌群体,迁移距离可超过20厘米。在不能促进固氮菌生长的土壤中,沿植物根部的迁移就非常稀少。有助于微生物生长的土壤物理和化学因素     

植物根部的微生物集群现象(综述)

有关微生物在植物根上的生长及其相互作用的研究,将来很可能要加强。因为人们已经认识到需要把植物病理学和土壤微生物学加以综合的重要性。一方面土壤微生物能够扑灭某些植物的病害,另一方面土壤微生物区系也能抑制某些有益的根的共生生物;例如,有选择地确定一种菌根真菌,在无菌土壤中比在有菌土壤中将更容易。同样,在接种根瘤菌时不起什么反应,很可能是因为与低效的当地土著菌株和土壤中的拮抗物发生了竞争作用。因此,如何控制某些根际微生物它们本身对植物生长的影响是很有兴趣的;一般说来,土壤微植物群落中的许多微生物,也可能是根和根毛生长,或直接作用于植物的无症状病原体。用某种土壤细菌接种到许多种植物中,有时增加产量,促进开花或增加植物的     

环境DNA技术在地下生态学中的应用

地下生态过程是生态系统结构、功能和过程研究中最不确定的因素。由于技术和方法的限制,作为"黑箱"的地下生态系统已经成为限制生态学发展的瓶颈,也是未来生态学发展的主要方向。环境DNA技术,是指从土壤等环境样品中直接提取DNA片段,然后通过DNA测序技术来定性或定量化目标生物,以确定目标生物在生态系统中的分布及功能特征。环境DNA技术已成功用于地下生态过程的研究。目前,环境DNA技术在土壤微生物多样性及其功能方面的研究相对成熟,克服了土壤微生物研究中不能培养的问题,可以有效地分析土壤微生物的群落组成、多样性及空间分布,尤其是宏基因组学技术的发展,使得微生物生态功能方面的研究成为可能;而且,环境DNA技术已经在土壤动物生态学的研究中得到了初步应用,可快速分析土壤动物的多样性及其分布特征,更有效地鉴定出未知的或稀少的物种,鉴定土壤动物类群的幅度较宽;部分研究者通过提取分析土壤中DNA片段信息对生态系统植物多样性及植物分类进行了研究,其结果比传统的植物分类及物种多样性测定更精确,改变了以往对植物群落物种多样性模式的理解。同时,环境DNA技术克服传统根系研究方法中需要洗根、分根、只能测定单物种根系的局限,降低根系研究中细根区分的误差,并探索性地用于细根生物量的研究。主要综述了基于环境DNA技术的分子生物学方法在土壤微生物多样性及功能、土壤动物多样性、地下植物多样性及根系生态等地下生态过程研究中的应用进展。环境DNA技术对于以土壤微生物、土壤动物及地下植物根系为主体的地下生态学过程的研究具有革命性意义,并展现出良好的应用前景。可以预期,分子生物学技术与传统的生态学研究相结合将成为未来地下生态学研究的一个发展趋势。     

植物根系对根际微环境扰动机制研究进展

根际微环境是构建植物与土壤交流沟通的桥梁,也是植物遭受胁迫时优先作出响应的区域。植物根系作为根际的主要调控者,根构型和根系分泌物种类、数量的改变均可对根际微生物和土壤动物种群分布及其结构造成影响。然而,土壤动物的扰动、微生物的分解作用也可改善根际土壤特性,提高植物抗逆性及养分利用效率,从而促进植物根系生长。可见,植物根系-根际动物-根际微生物之间存在复杂的互作关系。本文从根际内、外微环境出发,分析了根际外植物根系对微环境的物理和化学扰动、根际内植物根系与微生物的互作扰动、根际内植物根系和土壤动物的物理扰动、以植物根系分泌物为介质的化学扰动等方面研究进展,在此基础上,论述了根际微环境主要影响因子之间的互作机制,并对该领域的研究方向进行了展望。     

植物根系分泌物主要生态功能研究进展

根系分泌物在植物根系-土壤-微生物互作过程及其生态反馈机制中发挥重要作用。在植物根际复杂网络互作过程中, 根系分泌物被认为是“根际对话”的媒介, 其在调控植物适应微生境、缓解根际养分竞争及构建根际微生物群落结构方面意义重大。该文结合国内外该领域主要研究成果, 综述了根系分泌物对植物生长、土壤微生物特性及土壤养分循环的影响, 并展望了未来根系分泌物的研究方向。     

Research Advances in the Main Ecological Functions of Root Exudates

根系分泌物在植物根系-土壤-微生物互作过程及其生态反馈机制中发挥重要作用。在植物根际复杂网络互作过程中, 根系分泌物被认为是“根际对话”的媒介, 其在调控植物适应微生境、缓解根际养分竞争及构建根际微生物群落结构方面意义重大。该文结合国内外该领域主要研究成果, 综述了根系分泌物对植物生长、土壤微生物特性及土壤养分循环的影响, 并展望了未来根系分泌物的研究方向。     

植物根系分泌物在污染及沙化土壤修复中的应用现状与前景

近年来重金属污染等生态环境问题日益受到重视,而物理、化学修复方法存在的诸如成本高、二次污染等问题,使得利用植物、微生物等进行联合治理成为环境修复的重要手段。植物根系分泌物作为植物与土壤进行营养和信息交流的重要媒介,不但对植物的生长具有重要作用,其在污染及沙化土壤修复中作用的研究也得以广泛开展。本文对根系分泌物的组成、分泌机制进行了阐述,并对其在植物吸收重金属、化感作用、植物根系与根际微生物互作、改变土壤理化性质等过程中的作用及机理进行了总结。此外,本文还对利用根系分泌物和根际微生物在生态环境治理中的应用现状、面临的难题及未来的发展等进行了讨论。希望本文可为基于植物与微生物进行的环境修复技术的实际应用提供理论支撑。     

植物根系分泌物的生态效应

根系分泌物是在一定的生长条件下 ,活的且未被扰动的根系释放到根际环境中的有机物质的总称 ,在植物主动适应和抵御不良环境中具有重要作用 :(1)通过化感作用影响根际微生物和周围其它植物的生长 ,并进一步改善植物的生态环境 (生物因素 ) ;(2 )通过对土壤中矿质元素的溶解、螯合作用、迁移和活化等作用 ,不仅在营养缺乏的情况下提高矿质营养元素的有效性 ,而且在面临重金属胁迫时能降低根际中金属污染物的活性 ,减少植物对金属的吸收。根系分泌物在植物与环境的相互作用中起着传递信息的作用     

城市垂直绿墙常用植物的根系构型特征和生长动态

以适应性强的2种常见藤本植物：夹竹桃科的花叶蔓长春(Vinca major‘Variegata’)和花叶络石(Trachelospermum jasminoides‘Variegatum’)为研究对象,每年随机选择5盆进行重复测试,比较它们2017—2021年的根系生物量、根冠比及根系的长度、表面积、直径、体积、根尖数等形态指标及比较各指标间的变异率和相关度,分析植物在垂直绿墙容器种植条件中根系的动态变化特征,以量化植物根系受根域限制而生长退化的时间节点和有效衡量指标,从而为延长绿墙使用寿命和开发低维护管养技术提供科学依据。结果表明：1) 2种植物的根系生物量及根长、根表面积、根体积、根分叉数、根尖数均在植物上墙后2019年达到峰值后开始下降,可作为衡量植物根系生长受根域限制而退化的时间节点;根冠比值在2020年达最低水平,反映了地下根系生长受限制早于所观测到的地上枝叶退化现象。2)根长、根表面积、根体积、根尖数均可作为衡量指标,其中,根系体积可作为典型的衡量指标,花叶蔓长春和花叶络石生长受限的根体积占比分别为2.2%、1.8%。3) 2种植物的根冠比与根长等构型特征指标呈一致的变化趋...     

植物根构型的定量分析

植物根系具有锚定植株、吸收和运输土壤中的水分及养分、合成和贮藏营养物质等重要功能。根构型是根系在土壤中的空间造型和分布。对植物根构型进行定量分析,有助于人们了解根系结构和根系功能在生态系统中的重要作用。本文对植物根构型的概念及其定量分析研究进展进行了概述,并介绍了植物根构型的主要研究方法和定量分析技术。     

土壤环境下的根际微生物和植物互作关系研究进展

植物根系、土壤、根际微生物以及根际范围内其他因子等组成了根际微生态系统,在根际微生态系统中的不同组分之间存在着广泛的相互作用,其中以根系-土壤-微生物之间的相互作用网络最为复杂,同时也对整个根际系统的稳定和发展有着至关重要的影响。综述了近年来国内外对于土壤环境中根际互作关系研究的进展,探讨了土壤环境对植物和根际微生物群落的影响,植物如何调控根际微生物群落的组装和稳定过程,以及根际微生物对植物生长发育、病原菌防卫和抗逆性的调控作用等,分别从土壤环境、宿主植物和根际微生物三个层面,分析了它们在根际互作关系中的角色和作用机制,以期为农业生产和环境保护提供一定指导意义和借鉴作用。     

川滇高山栎灌丛萌生过程中的营养元素供应动态

萌生更新是森林更新的重要方式, 是硬叶栎林受到干扰后植被恢复的主要机制。以位于青藏高原东南缘的川西折多山东坡川滇高山栎(Quercus aquifoliodes)灌丛为研究对象, 调查分析了砍伐后灌丛萌生过程中基株根系和萌株生物量动态、营养元素含量, 以及基株根系和土壤对萌株生长过程中的营养元素供应动态。结果表明, 川滇高山栎灌丛平均地上和地下生物量分别为(11.25 ± 0.92) t·hm^-2和(34.85 ± 2.02) t·hm^-2, 具有较大的根冠比(3.10:1); 萌生过程中, 萌株生物量呈线性增加趋势, 以灌丛活细根生物量变化为最大, 其次是活中根和活粗根, 树桩和根蔸生物量变化最小; 萌生过程中, 灌丛细根和中根N、P含量表现为先增加、后降低的变化趋势, 萌生初期树桩、粗根和根蔸中N和K的含量明显下降, 根蔸中Ca含量略有下降, 而P没有明显下降, 根系Mg含量变化幅度较大, 灌丛地下根系储存了较多的营养元素; 土壤、树桩、粗根和根蔸是川滇高山栎灌丛砍伐后0-120天萌生生长的主要营养来源, 砍伐后60天, 萌株生长所需的营养除K元素主要来源于根系外, 其余营养元素主要来源于土壤; 在砍伐后60-120天, 基株根系对萌株生长所需的N、K和Ca贡献较大, 而对P和Mg的贡献较小; 在砍伐后120-180天, 根系除K元素对萌生生长还保持较大的贡献外, 对其余营养元素的贡献均较小。高山栎林管理要注重加强地下根系的保护。     

植物根构型的定量分析

植物根系具有锚定植株、吸收和运输土壤中的水分及养分、合成和贮藏营养物质等重要功能。根构型是根系在土壤中的空间造型和分布。对植物根构型进行定量分析, 有助于人们了解根系结构和根系功能在生态系统中的重要作用。本文对植物根构型的概念及其定量分析研究进展进行了概述, 并介绍了植物根构型的主要研究方法和定量分析技术。     

测定根系溢泌H~+(HCO_3~-)的原位显色方法

植物在生长过程中通过溢泌质子和有机物质而引起根周围介质酸碱度的变化。本方法是利用pH指示剂在不同酸碱条件下变色的特点,测试根系溢泌H~+(HCO_3~-)引起的介质pH值的变化。指示剂为溴甲酚紫,变色范围为pH5.2～6.8,黄色～紫色,加入到琼脂溶胶中组成琼脂—指示剂,既可直接用作植物根系的生长介质,也可作用于生长着根系的土壤上,显示出根际土壤的pH变化。     

土壤养分空间异质性与植物根系的觅食反应

植物在长期进化过程中,为了最大限度地获取土壤资源,对养分的空间异质性产生各种可塑性反应．包括形态可塑性、生理可塑性、菌根可塑性等．许多植物种的根系在养分丰富的斑块中大量增生,增生程度种间差异较大,并受斑块属性(斑块大小、养分浓度)、营养元素种类和养分总体供应状况的影响．植物还通过调整富养斑块中细根的直径、分枝角、节问距以及空间构型来实现斑块养分的高效利用．根系的生理可塑性及菌根可塑性可能在一定程度上影响其形态可塑性．生理可塑性表现为处于不同养分斑块上的根系迅速调整其养分吸收速率,从而增加单位根系的养分吸收,对在时间上和空间上变化频繁的空间异质性土壤养分的利用具有重要意义,可在一定程度上弥补根系增生反应的不足．菌根可塑性目前研究较少,一些植物种的菌根代替细根实现在富养斑块中的增生．菌根增生的碳投入养分吸收效率较高、根系增生对增加养分吸收的作用较复杂,取决于养分离子在土壤中的移动性能以及是否存在竞争植物;对植物生长(竞争能力)的作用因种而异,一些敏感种由此获得生长效益,而其它一些植物种受影响较小．植物个体对土壤养分空间异质性反应能力和生长差异,影响其在群落中的地位和命运,最终影响群落组成及其结构．     

植物根孔在土壤生态系统中的功能

综合论述了植物根孔的概念,在土壤中的形成、分布以及生态功能。指出植物根孔是土壤大孔隙研究中的重要部分,是一个由植物根系、土壤、土壤微生物、水、空气等组成的“多介质界面”,众多的土壤生物过程在此发生,它在土壤水分、溶质传输以及环境污染物的迁移和转化等过程中具有重要意义。特别是在湿地生态系统中,发达的地下根孔系统为利用人工湿地系统净化污水、处理污泥等工程提供良好的污染物吸附转化界面以及“微生物消化池”     

植物根系分泌物对土壤污染修复的作用及影响机理

生物修复是一种经济环保的土壤修复技术。根系分泌物是利用生物修复污染土壤过程中的关键物质,也是植物与土壤微生物进行物质交换和信息传递的重要载体,在植物响应污染物胁迫中扮演重要角色。研究植物根系分泌物对土壤污染修复的作用和影响机理,是深入理解植物和微生物环境适应机制的重要途径,对促进生物修复污染土壤有重要指导意义。从污染物胁迫对根系分泌物的影响、根系分泌物对土壤污染物环境行为的影响、根系分泌物在调控污染土壤中根际微生物群落结构和多样性中发挥的作用等几个方面综述了根系分泌物对土壤污染修复的影响及内在机制。研究结果表明,根系分泌物在降低重金属对植物的毒性、加速有机污染物降解等方面有非常重要的作用。根系分泌物对土壤微生物的丰度和多样性均有显著影响,其与根际微生物互作在土壤污染物的消减中发挥了重要的调控作用。在此基础上,提出了以往研究中的不足,并对污染物胁迫下根系分泌物未来研究的方向和趋势进行了展望。