根系分泌物研究方法(综述)

根系分泌物是植物与土壤进行物质、能量与信息交流的重要载体物质.研究根系分泌物的种类、数量对了解植物与土壤及根际微生物相互作用机理具有重要指导意义,根系分泌物研究方法的选择对研究结果有重要的影响.本文着重讨论根系分泌物收集、分离纯化及鉴定的常用方法,并列举特定根系分泌物的研究方法,旨在为根系分泌物的研究提供借鉴和参考.     

根系分泌物收集技术研究进展

根系分泌物在调控陆地生态系统根际微环境间的物质、能量和信息交流中具有重要作用.构建准确、适用的根系分泌物收集方法,对根系分泌物的种类、含量及其对环境变化的响应等信息的精准获取是理解植物根系-土壤界面生态过程与信息交流的关键环节和前提.目前,传统或新型的根系分泌物收集技术都致力于认知根系分泌物中化合物种类多样性和含量变化,但根系的生长高度依赖周围介质和生长环境,使根系分泌物的收集很难避开对根系本身的损伤、土壤颗粒对根系分泌物的吸附和释放,以及微生物代谢等因素的干扰,导致不同根系分泌物收集方法都存在各自的优缺点.本研究从室内收集和野外原位收集两方面系统综述了当前应用较广的一些传统和新型根系分泌物收集技术,并总结和比较了每种收集方法的优缺点;在此基础上,基于森林根际生态学过程野外原位研究的重要性和代表性,结合当前根系分泌物研究的不足,展望了未来森林根系分泌物野外原位收集技术构建中值得关注的3个重点方向,旨在为相关研究者开展根系分泌物收集与作用研究提供参考.     

不同苗龄梭梭根系分泌物组分分析

以梭梭幼苗为供试材料,采用循环灌溉技术收集梭梭不同苗龄近自然状态下根系分泌物,利用气相色谱质谱联用技术分析了根系分泌物的组分和含量,探讨梭梭幼苗不同发育时期根系分泌物的差异.实验结果表明:不同苗龄梭梭幼苗根系分泌物化合物的种类组成相似,主要由酚醌类、醛酮类、醇类、有机酸类、酯类和胺类化合物组成;30 d梭梭幼苗根系分泌物主要以有机酸和酯类化合物为主,占梭梭幼苗根系分泌物总量的81.57%;60 d梭梭幼苗根系分泌物主要以酯类和含氮化合物为主,占梭梭幼苗根系分泌物总量的65.08%.     

咖啡根系分泌物对嫁接后植株生长及叶片保护酶活性的影响

咖啡根系分泌物引起的自毒作用是造成咖啡连作障碍的主要原因,而种间嫁接是抑制咖啡自毒的有效方式。为探明嫁接抑制自毒机制,采用盆栽试验研究咖啡主栽品种根系分泌物对嫁接植株的化感效应。结果表明:根系分泌物抑制了咖啡自根苗生长,且随着根系分泌物浓度升高,抑制作用增强;低浓度根系分泌物能促进咖啡嫁接苗生长,经根系分泌物处理后的嫁接苗株高、根长、地上部干重和根干重分别较未处理的对照嫁接苗平均增加了22.15%、6.52%、44.80%和20.67%,根系活力、叶片保护酶活性也明显增加;高浓度根系分泌物虽未能促进嫁接苗生长,但嫁接苗较自根苗生长优势显著,经根系分泌物处理后嫁接苗POD、CAT和SOD活性分别较自根苗增加了60.61%、27.27%和18.24%,MDA含量显著减少,根系活力显著增加。因此,在根系分泌物处理下,嫁接苗能通过提高自身保护酶活性等方式,促进植株生长或使植株生长所受抑制减少。     

根系分泌物介导的植物对土传病害的抗性机制

根系分泌物作为地下防御物质越来越受到关注。近年来,研究逐渐揭示了植物在病原胁迫下根系分泌物的表达特征及其在植物抗病性中的作用,一些由根分泌物介导的抗性调节机制也已被模拟。鉴于土传病害造成的损失日益增加,了解根系分泌物如何抵抗各种病原菌已成为研究热点。本文全面综述了土壤病原胁迫下根系分泌物介导的植物抗性机制,研究病原胁迫下根系分泌物的表达特征,根系分泌物在植物抗病过程中的作用,以及抗性根介导的分泌物和植物抗性的功能。讨论了当前植物病害条件下根系分泌物对植物抗性的影响,旨在为今后土传病害抗性机制的研究提供思路。     

两个不同抗性黄瓜品种和云南黑籽南瓜根系分泌物对黄瓜枯萎病发生的影响

研究了黄瓜品种津研4号（感枯萎病）、津春4号（抗枯萎病）和云南黑籽南瓜根系分泌物对津研4号黄瓜枯萎病发生的影响及其原因.结果表明:感病品种根系分泌物处理的黄瓜枯萎病发病早,接种后第15天病株率显著高于对照,至第20天时病株率与对照相近;而抗病品种根系分泌物处理的病株率一直显著小于对照.感病品种根系分泌物浇灌的植株株高、鲜质量降低,根系活力下降、电导度（伤害度）增加,而抗病品种和云南黑籽南瓜根系分泌物处理对植株影响较小.感病品种根系分泌物促进了黄瓜枯萎病菌的生长,而抗病品种和云南黑籽南瓜根系分泌物则抑制了病菌生长.     

植物根系分泌物的研究方法

根系分泌物是植物根系释放到根际环境中的有机物质的总称,对土壤结构形成、土壤养分转化、植物养分吸收、土壤微生物分布、环境胁迫缓解等方面都具有重要作用。但是,由于土壤中微生物对根系分泌物的降解以及根系分泌物本身含量低、成分复杂,根系分泌物的研究方法一直是植物营养学与土壤科学的研究热点和难点。近年来,一些新的实验技术和研究方法被应用到对植物根系分泌物的研究中。本文对目前在根系分泌物研究中应用较多的以及新发展起来的各种收集、分离和鉴定方法进行了综述,希望有助于相关研究者在针对不同的研究对象和目的时选择出可行、合适、高效的根系分泌物研究方法和技术。     

马铃薯根系分泌物成分鉴别及其对立枯丝核菌的影响

采用自制根盒收集了苗期和现蕾期连作5年和轮作马铃薯的根系分泌物,并用GCMS进行了鉴定.结果表明:在苗期和现蕾期,马铃薯根系分泌物中糖类物质含量最高,其次为有机酸类,且有连作马铃薯根系分泌物中糖含量下降、有机酸含量升高的趋势.连作马铃薯苗期和现蕾期根系分泌物中棕榈酸相对含量分别为0.94%和1.4%,邻苯二甲酸二丁酯相对含量均为0.15%;轮作马铃薯苗期和现蕾期根系分泌物中棕榈酸相对含量仅为0.15%和0.2%,邻苯二甲酸二丁酯未检出.轮作和连作马铃薯根系分泌物都可促进立枯丝核菌的生长,连作马铃薯根系分泌物的作用更显著.模拟试验表明:棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯均可明显促进立枯丝核菌生长,说明马铃薯根系分泌物对立枯丝核菌的促进作用与分泌物中含有棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯有关.     

根系分泌物对紫云英油菜间作的响应

根系分泌物是植物与土壤进行物质交换和信息传递的重要载体,也是间作体系中作物-土壤-微生物互作的重要调控者。为进一步揭示间作体系中作物之间的互作机制,本研究通过紫云英单作、油菜单作和紫云英油菜间作,重点分析了紫云英油菜间作下根系分泌物的响应特征。结果表明: 共检测到紫云英和油菜根系分泌物391种,定性93种,包括了9种代谢物类型,其中有机氧化物含量最高,主要是以核糖醇的形式存在。不同种植模式中,紫云英、油菜的根系分泌物含量差异显著,紫云英油菜间作时根系分泌物特征与油菜单作相似,与紫云英单作差异较大。不同种植模式的差异根系分泌物中,仅9-芴酮1与其他差异分泌物间呈负相关关系。不同种植模式的差异根系分泌物主要为苯系物、脂类和类脂分子、有机酸及其衍生物、有机氧化物等,其中苯系物、脂类和类脂分子是表征紫云英、油菜根系分泌物变化的重要类型。可见,紫云英油菜间作改变了作物的根系分泌物特征,其变化特征与苯系物、脂类和类脂分子关系密切。     

连作草莓根系分泌物自毒作用的模拟研究

 草莓（Fragaria ananassa）根系分泌物的自毒作用是草莓连作病害发生机理研究的重要内容之一。应用组织培养技术提取草莓根系分泌物,并对其自毒作用进行了测定。结果表明,在含有根系分泌物的生根培养基中定植的草莓组培苗,其生根、根系生长均受到不同程度的抑制,生物量显著下降,而且根系分泌物对草莓幼苗根系生理活性具有抑制作用。主要表现为根系TTC还原活性下降、相对电导率增大、SOD酶活性降低及MDA生成量增多等方面,并导致草莓幼苗生长发育不良、病害加重。说明草莓根系分泌物具有自毒作用,连作条件下田间根系分泌物逐年积累后产生的自毒作用,可能是草莓再植病害发生的重要原因。