根系的合成作用及其与地上部分的相关

当植物从低等进化到高等陆生状态时,已发展出更为复杂多样的器官。根与地上部分所处的环境条件差异很大,因此,它们的结构与功能的特化极为显著。由于根深入土壤中,因而对根系的生长发育及生长着的根系生理功能的研究,较之对地上器官的观测更为困难。伤流是根系生理活动的一个可靠指标。伤流分析(包括伤流强度与伤流成分)一方面可以在不损害根系情况下,对根系的生长状况与合成功能加     

不同年代大豆品种根系活力的变化及其与植株生物量的关系

为探索不同年代大豆品种根系活力的变化及其与植株各器官生物量和根系伤流液重量的关系。以吉林省1923~2009年间育成的27个大豆品种为材料进行田间试验,在四叶期(V4),盛花期(R2),结荚盛期(R4)和鼓粒盛期(R6)测定根系活力、伤流液重量和植株各器官生物量。结果表明,随生育期的推进,植株器官生物量不断增加,而根系活力和伤流液重量则呈单峰曲线变化,在R4期达到最大。在R4期,植株根系活力、根系伤流液重量和器官生物量与育成年代均呈显著或极显著正相关,但在V4、R2和R6期均未达到显著水平。在R4期,根系活力与根系伤流液重量、植物器官茎、叶和根生物量呈显著或极显著正相关;各品种间地上部器官生物量与根系活力的比值差异不显著。大豆的遗传改良使地上部器官与根系活力协同演进,在根系活力增强的同时植株器官生物量和根系伤流液重量也增加,且在R4期,根系活力与植物器官生物量和根系伤流液重量相关最为密切;可以把R4期的根系活力作为高产育种的指标之一。     

植物根系提水作用研究述评

根系提水作用是植物在干旱生境下,通过根系将深层湿润土壤中的水分提升至浅层干燥土壤中的一种生理过程,不同植物具有不同的根系提水强度。这一研究的基本方式是分根法,而时域反射仪(TDR)法和中子水分仪法则是近年来较受重视的测定方法,并逐步由室内测定向大田测定过渡。研究的主要内容可归纳为五个方面,其中在根系提水作用与植物蒸腾作用、浅层土壤营养的有效性以及与植物遗传性的关系等方面,研究结果较为一致,但在提水的数量和发生提水作用时土壤水分状况等方面,研究结果不尽相同;对植物光合、呼吸等其他代谢的影响以及室内测定结果与大田条件一致性等问题的研究,报道较少,特别是作用机理的研究。因此,深入这方面的研究对于进一步提高植物水分利用率,促进旱地节水农业和畜牧业的发展具有重要的意义。     

开放式空气二氧化碳浓度增高(FACE)条件下水稻的根系活力和氮同化能力

利用FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)平台技术,用伤流量法研究了低氮(LN 150 kg·hm^-2)和常氮(NN 250 kg·hm^-2)水平下,大气CO₂浓度升高对水稻分蘖、抽穗期和穗后35 d根系活力和根系N同化能力(氨基酸合成能力)的影响.结果表明,就整株水稻来看, CO₂浓度升高和N处理对根系活力无显著影响;但由于FACE条件下水稻分蘖数增加14.5%(LN)和20.7%(NN),使每茎根系活力(伤流强度)降低1.4%～21.7%.在分蘖和抽穗期,虽然FACE处理促进了根系吸收的无机N向氨基酸转化,根系伤流液中氨基酸氮/无机氮提高11.1%～143.1%,但氨基酸浓度和合成总量和对照相比无明显差异.在穗后35 d,FACE处理减弱了水稻根系的N同化能力,表现为根系伤流液中氨基酸/无机氮降低38.1%(LN)和29.2%(NN);同时氨基酸浓度降低34.0%(LN)和44.7%(NN),氨基酸合成总量降低50.8%(LN)和40.0%(NN).提高施氮水平促进了抽穗期水稻根系对无机氮的吸收,伤流液中无机氮含量增加51.1%(对照)和155.2%(FACE),但并未增加氨基酸合成量,由此导致抽穗期氨基酸氮/无机氮显著降低19.5%(对照)和36.8%(FACE);同时,氮处理在这个时期与FACE处理表现出明显的交互作用.     

甘蔗根系活力的研究

<正> 植物根系是吸收水分和矿质营养的主要器官,同时,也是体内许多重要有机物(包括某些生理活性物质)合成的场所。根系与地上部分正常的物质交流和循环,是植物生长正常的重要保证。就农作物而言,高产优质往往决定于根系的正常代谢;根系处于不良条件下代谢失调,常是减产的直接原因。因此,作物根系生理的研究,引起人们的广泛重视。由于根系深藏地下,要了解其活动本质,十分困难。自以提出可以利用植物伤流量来表明根系主动吸水和利用伤流分析来“诊断”植物营状况的观点后,国内外许多研究者把伤     

棉花伤流的画夜变化和植物土壤临界湿度相关的问题

李脱维诺夫曾经观察到土壤干旱开始时植物伤流的停止。他把相当于使伤流中止的那个土壤湿度称为充分湿润点。大家都知道,植物伤流是根系生理活跃性的表现,而根据伤流液从地上部分被切除後的茎中或从受伤的茎组织中流出便可发现它。只有当土壤水分充足时才可能有液体的分泌。土壤干旱时不会有液体的排出。如果在植物的茎上连一充满水的器具,可以看到从仪器中吸收水分的现象。在第一种情况下称为正伤流(真正的伤流),第二种情况——负伤流(反伤流)。随着负伤流的出现,叶子的水分虧缺会很快地滋长起来,植物的生长受到了     

CO_2 倍增对长白赤松幼苗根 土界面水分运输过程的影响(英文)

用具有非破坏性的电导率方法测定土壤水分的廓线 ,与挖掘法 (或打孔法 )获取的根系分布对比 ,研究CO2倍增条件下一年生的长白赤松 (PinussylvestrisLinn .var.sylvestriformis (Takenouchi)ChengetC .D .Chu)幼苗根 土界面的水分运输状态。结果表明 :(1)土壤水分廓线由植物的活性所调制 ,根系分布密集的土层其水分含量也高。(2 )CO2 倍增 ,根系 土壤水分运输的活跃层及根系分布都将向土壤深处位移。研究证明 ,电导率方法能够指示发生于根 土界面上的水分运输状态 ,方法简单 ,且对土壤无破坏     

夜间低温对番茄幼苗磷素吸收及转运的影响

以‘辽园多丽’番茄幼苗为试材,采用营养液栽培模式,以夜温15℃为对照,对夜间低温(6℃)影响番茄幼苗磷素吸收及转运过程的因素进行研究。结果显示:(1)夜间低温胁迫导致番茄幼苗根系活力受到显著抑制。(2)夜间低温条件下,番茄幼苗根系中酸性磷酸酶活性无明显变化,而其地上部酸性磷酸酶活性增强,且以叶片中活性增加较大。(3)夜间低温胁迫使根系中磷酸盐转运蛋白基因LePT1和LePT2的相对表达量较对照增加,地上部磷酸盐转运蛋白基因LePT1的表达受到抑制,且叶片中受到的抑制作用更显著。(4)夜间低温胁迫处理营养液中剩余磷素含量始终多于对照;其番茄幼苗地下部和地上部中磷素绝对含量均下降,且叶片比茎的下降幅度更大。(5)夜间低温胁迫使番茄幼苗伤流强度下降,伤流液中磷素含量随着处理天数的增加而增加,在处理第9天时极显著高于对照。研究表明,夜间低温导致番茄幼苗根系活力降低,诱导植株中磷酸盐转运蛋白基因LePT1的表达下调以及伤流强度降低,从而引起磷素由茎向叶片中的转运过程受到明显抑制。     

吉林省47年育成的水稻品种根系伤流液重量变化及其与剑叶光合速率的关系

为了解不同年代水稻品种根系活力的变化及其与叶片光合的关系,以根系伤流液重量作为根系活力指标,研究了吉林省1958-2005年间育成的33个水稻品种抽穗后根系伤流液重量变化及其与剑叶净光合速率的关系。2--~-的研究结果表明,47年的遗传改良导致了水稻品种根系伤流液重量增加,根系伤流液重量与品种的育成年份呈显著正相关,与剑叶光合速率也呈显著正相关。抽穗后根系伤流液重量可以作为剑叶光合能力和高产的参考指标。     

杨树根压昼夜周期性及其影响因子

为研究土壤盆栽和溶液培养的‘84K’(Populus alba×P.glandulosa)离体根系的根压及根压昼夜节律,系统探讨影响根压的因素及它们与根压的关系,深入了解根压的产生机制及其节律调控,采用压力转换器法对‘84K’离体根系的根压进行了研究。该研究采用不同时间取样、摘叶、环割等试验处理,不同土壤温度、昼夜温差/恒温等测定条件研究了离体根压的节律,并进一步运用化学抑制剂研究根系呼吸代谢、根系导水率对根压的影响,并测定伤流液的渗透强度及其无机离子和可溶性糖含量日变化以探讨它们和根压昼夜节律的关系。研究发现,‘84K’离体根系的根压具有昼高夜低的周期节律,在上午至正午达到峰值,在20:00达到谷值。不同取样时间、不同培养介质对根压周期性有一定的影响,但总体昼高夜低没有改变。摘叶、环割、呼吸抑制剂或细胞膜水导抑制剂影响根压峰值的大小,但对根压的昼夜节律没有明显影响。摘叶、环割或呼吸抑制剂显著地降低了根压峰值,而水导抑制剂对根压峰值影响不大,说明根压峰值的大小主要受呼吸作用,包括呼吸底物的影响,而根系水导率对根压峰值的影响不大。根压峰值随土壤温度下降而下降、土壤温度还改变根压的昼夜节律。随温度的变化,最大根压和呼吸速率同步变化,意味着根压随温度的变化也是呼吸代谢在起作用。根系伤流液渗透强度白天高晚上低。伤流液无机离子含量以及可溶性糖含量的日变化和渗透强度变化一致,其中无机离子扮演更主要的角色。昼夜温差条件下的根压峰值显著大于昼夜常温条件下的根压峰值。总之,‘84K’根压呈现较稳定的昼夜周期性,昼高夜低。根压峰值大小主要受呼吸代谢的调控,呼吸抑制剂、呼吸代谢底物、影响呼吸作用的温度等都影响‘84K’根压峰值的大小。根系导水率对根压有一定的影响,但不显著。     

贡嘎山暗针叶林土壤优先流形成因素的初步研究

该研究以长江上游贡嘎山暗针叶林生态系统的降雨过程、地被物层、根系层及土壤层的生长发育特点和水分运动状况为基础,利用自制实验仪器,在研究区域开展室内土柱实验,与野外实地示踪影像分析及树种根系调查相结合,针对研究区域土壤包气带根系层中水分快速运动的优先流形成的内外影响因子展开研究工作。研究结果表明研究区域土壤松散和多孔,土壤的孔隙度较大,大部分降雨为低强度、低雨量级和长历时,并具有较厚的地被物层和丰富的根系层,这些诱发因素存在,使研究区域——贡嘎山高山生态系统具有优先流形成的条件,降雨不会对土壤造成击溅作用,水分运移沿着土壤孔隙或植物根孔等处开辟优先路径,在地被物层及土壤层形成一个水流通道,随着长历时的降雨的继续,水分及其所携带的溶质继续沿着此路径向下运移。     

林木非同化器官CO2 通量的测定方法及对结果的影响

林木非同化器官的气体交换特性是研究森林 CO2 通量过程中的一个必须考虑的因子 ,但是目前对于如何测定并没有标准方法。综述研究根系呼吸的 6类 10种方法、研究树干和树枝呼吸的 2类方法 ,并对各种方法的优缺点和最新研究成果进行了讨论。在此基础之上 ,收集前人研究结果 (6 5个根系呼吸占土壤总呼吸比例的数据 ,5 9个美国黄松 (Pinus ponderosa)树干呼吸数据 )对不同研究方法对测定结果的可能影响进行了评述。根系呼吸对土壤呼吸的贡献率在 5 %～ 90 %之间 ,而近 6 0 %的研究结果显示土壤呼吸中根呼吸所占比例为 4 0 %～ 70 %。不同研究方法测定的根系呼吸结果不同 ,其中 ,使用同位素标记法测定的根系呼吸占土壤总呼吸的比例最低 (4 0 %) ,而根系排除法和树干环剥法测定结果最高 ,较同位素标记法 (人工同位素标记法和天然同位素丰度法 )的测定结果高 33%,较根系分离法的测定结果高 7%,表明根系排除法和树干环剥法对根际环境的扰动破坏可能导致估计偏高 ,而根系分离法中根系死亡导致呼吸速率降低和根系受伤导致呼吸增加之间的补偿作用 ,仅仅使测定结果稍微偏高。对树干呼吸的统计结果显示 ,当以树干表面积为基准时 ,离体测定结果较活体测定结果平均高 74 %(p=0 .0 13) ;而当用边材体积为基准时 ,离体测     

水曲柳幼苗根系在不同浓度NH4NO3溶液中水流导度的变化

水分吸收过程是根系重要的生理过程。水孔蛋白在根系水分径向运输中起着重要的作用,根系水流导度(L_p)的测定是研究水孔蛋白的重要途径。该研究采用压力流的方法,对相同生长条件下的水曲柳(Fraxinus mandshurica)幼苗根系进行研究,测定了根系在去离子水和不同浓度NH₄NO₃溶液中的L_p。结果表明:未经处理的水曲柳幼苗根系,L_p随NH₄NO₃浓度的增加而上升,而且NH₄NO₃溶液中的L_p比去离子水中的L_p平均高77%;经HgCl₂处理后,水曲柳幼苗根系的L_p仍然随NH₄NO₃浓度的增加而增大,但是根系L_p在去离子水下降了22%,而在NH₄NO₃溶液中下降了68%,与以前的研究相比发现,经HgCl₂处理后,以营养液为吸水基质的根系L_p的降低值普遍高于以去离子水为基质的试验。因此,基质中养分离子的存在对根系中水孔蛋白活性产生了重要的影响,进而影响根系水分的吸收过程。     

亚种间杂交稻根系伤流液与地上部细胞分裂素的变化

本文以水稻亚种间杂交组合Ⅱ优2070及恢复系2070、Ⅱ优419及恢复系中419为材料．应用HPLC和ELISA法测定灌浆期间根系伤流液中根源细胞分裂素(CTKs)种类和数量以及稻叶和籽粒中细胞分裂素组分含量的变化,研究表明在亚种杂交稻及其恢复系灌浆起始阶段,玉米素(Z) 占总CTKs的比例高达62．8％-89．1％,是根系伤流液中细胞分裂素的主要成分,而二氢玉米素(di- HZ)和二氢玉米素核苷(diHZR)则在灌浆后期明显上升．这种变化动态与Ⅱ优2070和2070剑叶中ZRs(Z ZR)、diHZRs(diHZ diHZR)的波动变化是相符合的。与根系伤流液的主要细胞分裂素组成不同,IPAs在叶片和籽粒中占总CTKs量的比例最高。说明在灌浆期间,根系伤流液中CTKs的种类及其活性存在着变化,这种变化可能与细胞分裂素代谢酶活性变化及其相关酶基因表达的不同有关。讨论了强、弱势粒的CTKs组分的变化与籽粒结实的可能关系。     

两种苹果砧木根系水力结构及其PV曲线水分参数对干旱胁迫的响应

研究干旱胁迫对平邑甜茶(Malus hupehensis)和楸子(Malus prunifolia)根系水力结构及其PV曲线水分参数的影响.设定正常与干旱2种水分处理,对2种苹果砧木进行氯化汞-巯基乙醇处理和压力室-容积(PV)曲线测定试验,并利用高压流速仪(HPFM),测定平邑甜茶和楸子根系水力结构.结果表明:随着水分胁迫的加重,平邑甜茶和楸子的根系导水率、根系叶比导水率、根系茎比导水率出现减少趋势.在适宜水分和重度干旱条件下,平邑甜茶根系叶比导水率分别为楸子根系叶比导水率的95％和92％,平邑甜茶根系茎比导水率分别为楸子根系茎比导水率的52％和62％,楸子与平邑甜茶相比在根系茎比导水率和根系叶比导水率上出现增加趋势.干旱胁迫可能会导致水通道蛋白的活性受到抑制,致使其根系导水率出现降低,继而导致了地上部分气体交换受到影响.严重干旱时,楸子与平邑甜茶相比可能具有更大的水孔蛋白表达量来抵御干旱胁迫.在2种水分条件下,楸子的初始质壁分离时的渗透势(ψstlp)、饱和含水时的渗透势(Ψssal)、初始质壁分离时的相对水含量(RWCtlp)、初始质壁分离时的相对渗透水含量(ROWCtlp)、组织细胞总体弹性模量(ε')值与平邑甜茶相比较均处于较低水平,束缚水含量(Va)值处在较高水平.对PV曲线水分参数进行隶属函数综合评价得出的△值为楸子大于平邑甜茶,平邑甜茶和楸子之间b值差异不明显.在适宜水分和重度干旱条件下楸子所体现出的输水策略优于平邑甜茶.PV曲线水分参数同苹果砧木根系的水力结构一样能够随着植物所处的环境做出相应的调整.对于PV曲线水分参数研究发现,楸子在膨压保持方面与平邑甜茶相比,其抗旱性优于平邑甜茶.     

盐旱复合胁迫对小麦幼苗生长和水分吸收的影响

为明确盐害、干旱及盐旱复合胁迫对小麦幼苗生长和水分吸收的影响,从而为盐害和干旱胁迫下栽培调控提供理论依据。以2个抗旱性不同的小麦品种(扬麦16和耐旱型洛旱7号)为材料,采用水培试验,以NaCl和PEG模拟盐旱复合胁迫,研究了盐旱复合胁迫下小麦幼苗生长、根系形态、光合特性及水分吸收特性的变化。结果表明,盐、旱及复合胁迫下小麦幼苗的生物量、叶面积、总根长与根系表面积、叶绿素荧光和净光合速率均显著下降,但是复合胁迫处理的降幅却显著低于单一胁迫。盐旱复合胁迫下根系水导速率和根系伤流液强度显著大于单一胁迫,从而提高了小麦幼苗叶片水势和相对含水量。盐胁迫下小麦幼苗Na~+/K~+显著大于复合胁迫,但复合胁迫下ABA含量却显著小于单一的盐害和干旱胁迫。因此,盐旱复合胁迫可以通过增强根系水分吸收及降低根叶中ABA含量以维持较高光合能力,这是盐旱复合胁迫提高小麦适应性的重要原因。洛旱7号和扬麦16对盐及盐旱复合胁迫的响应基本一致,但在干旱胁迫下洛旱7号表现出明显的耐性。     

植物根系构型原位观测识别技术研究进展

根系是植物从土壤中获取养分和水分并输送给植物体的重要器官,由于土壤的不透明属性阻碍了根系的观测,缺乏有效的原位根系观测方法已经构成了对植物根系深入研究的技术瓶颈.本文首先从根系研究的技术需求出发,对破坏性根系研究法、非破坏性根系二维观测法(微根管法)和根系三维构型原位观测方法如X射线计算机层析成像( X-ray computed tomography,XCT)、核磁共振成像法(magnetic resonance imaging,MRI)等进行了综述,并总结了各自的优缺点.其次,重点对XCT和MRI法进行了比较,有研究表明,MRI法不适用于根系三维构型的观测.指出自然土壤介质下,XCT是根系三维构型定量化分析未来的发展趋势.     

温室CO_2施肥对黄瓜幼苗根系生长及分泌物和伤流液组成的影响

为探讨温室蔬菜CO2施肥的根际效应,以黄瓜幼苗为试材,研究了CO2施肥(上午施肥/上、下午施肥;施肥浓度/对照浓度(950±50)/(350±50)μmol/molCO2)对根系生长及分泌物和伤流液组成的影响。结果表明,CO2施肥明显促进黄瓜幼苗根系发育,根系生物量显著增加;单株根系分泌物中氨基酸、糖、有机酸和酚酸总量增加,但单位鲜重根系分泌量却呈现增幅减少、无变化甚至降低趋势,说明单株分泌量增加主要由根系生长量的增加所引起。CO2施肥促进幼苗对养分的吸收,伤流液中矿质元素、ZT浓度增加,但GA、ABA和IAA浓度降低;与上午CO2施肥相比,上、下午均CO2施肥的效果更明显。CO2施肥促进了黄瓜幼苗根系发育及其代谢活性,为地上部的旺盛生长创造了条件。     

ＣＯ２倍增对长白赤松幼苗根—土界面水分运输过程的影响

用具有非破坏性的是导率方法测定土壤水分的廓线,与挖掘法（或打孔法）获取的根系分布对比,研究ＣＯ２倍增条件下一年生的长白赤松（Ｐinus sylvestris Linn.var.sylvestriformis(Takenouchi)Cheng et C.D.Chu）幼苗根－土界面的水分运输状态。结果表明：（１）土壤水分廓线由植物的活性所调制,根系分布密集的土层其水分含量也高。（２）ＣＯ２倍增,根系－土壤分运输的活跃层及根系分布都将向土壤演算位移。研究证明,电导率方法能够指示发生于根－土界面上的水分支输送,,且对土壤无破坏。     

盐胁迫对大豆根系木质部压力和Na+吸收的影响

取栽培大豆的水培幼苗为材料,用木质部压力探针和原子吸收分光光度计测定了盐胁迫条件下其根木质部压力和伤流液中Na~+含量的变化,以分析大豆抗盐吸水的机制.结果表明:在25～150 mmol/L NaCl的浓度范围内,随着盐胁迫强度的增加,大豆根木质部负压力的绝对值逐渐增大,但相对负压力和根的径向反射系数则逐渐减小;木质部伤流液中Na~+含量逐渐增加,但Na~+的相对含量则逐渐降低.同时,虽然根系吸水所需的木质部负压力(压力势)及根木质部伤流液的渗透势随着盐胁迫强度的增加都有所下降,但两者共同作用使木质部水势下降的幅度远远小于根外溶液水势(渗透势)下降的幅度,即随着根外溶液盐浓度的升高,根木质部溶液的总水势逐渐高出根外溶液的水势.上述结果说明,在盐胁迫下大豆可以利用相对小的木质部负压力逆水势梯度吸水,且通过避免对Na~+的过量吸收来适应盐胁迫环境.