根系生态学

根系是植物重要的功能器官,它不但为植物吸收养分和水分、固定地上部分,而且通过呼吸和周转消耗光合产物并向土壤输入有机质.根据Jackson等(1997)粗略估计,仅直径小于2 mm的细根如果每年周转1次,就要消耗全球陆地生态系统NPP的33%左右,其中一些生态系统消耗的NPP更是超过50%(Vogt et al.,1986).     

水稻根系研究进展

水稻(Oryza sativa)是我国最重要的粮食作物之一, 在保障国家持续的粮食供给中扮演着重要角色。根系作为水稻生长发育必不可少的器官, 间接地决定着水稻地上部产量、品质、抗逆及广适性等诸多农艺性状的表现。近年来, 随着水稻根系法的不断改进和图位克隆技术的完善及广泛应用, 水稻根系研究也取得了较大进展, 并已成功定位、分离、克隆了一些控制水稻根系的相关基因。该文从水稻根系法、相关性、基因定位、克隆及功能解析等层面综述了国内外水稻根系的研究进展, 并阐述了水稻根系研究存在的问题和今后研究的重点。     

根系吸水问题

张永平同志与教授讨论的第一个问题,为植物水分生理中基本问题之一。但由于实验上的困难,迄今尚无完备及十分正确的说明。A.Weever在其所著的“五十年来的植物生理学”一书中,曾有所讨论,现择要摘录如下,以供读者们讨论。植物生理教科书中以A.Ursprung的吸水力概念,和他以实验所证明的,在植物根部从根毛到中柱之间的薄壁细胞存在看一定的渗透压差距的事实来说明。水从根毛跑到中柱去的现象。依据Ursprung的见解来说明这个现象,其中有一部分现象不能完全可以说明。正是     

部分根系供磷对黄瓜根系和幼苗生长及根系酸性磷酸酶活性影响

通过分根处理研究了部分根系供磷结黄瓜幼苗生长、植株体内的含磷量及根系酸性磷酸酶活性的影响。结果表明,２０％根系缺磷（１条根所磷,４条根系地上部的生物量分别是正常生长植株的１．３９倍和１．２１倍。２０％根系缺磷,唯心论促进其它供磷系对磷的吸收。分根处理后,２０％根系缺磷不影响植物对磷营养的需要,但却表现出了Ｒ／Ｓ比增大的典型缺磷反应,说明植物感应缺磷根系起飞丰比地上部更为重要的作用。分根处理后不供磷     

部分根系供磷对黄瓜根系和幼苗生长及根系酸性磷酸酶活性影响

通过分根处理研究了部分根系供磷对黄瓜幼苗生长、植株体内的含磷量及根系酸性磷酸酶活性的影响。结果表明 ,2 0 %根系缺磷 (1条根缺磷 ,4条根供磷 )可以促进根系及植株地上部的生长 ,其根系及地上部的生物量分别是正常生长植株的 1.39倍和 1.2 1倍。2 0 %根系缺磷 ,还可以促进其它供磷根系对磷的吸收。分根处理后 ,2 0 %根系缺磷不影响植物对磷营养的需要 ,但却表现出了R/S比增大的典型缺磷反应 ,说明植物感应缺磷根系起着比地上部更为重要的作用。分根处理后不供磷根系的酸性磷酸酶活性显著高于供磷根系的酸性磷酸酶活性 ,并且根系的酸性磷酸酶活性只与根系的含磷量显著相关 ,与地上部的磷营养状况关系不明显。这说明 ,缺磷条件下 ,黄瓜植株根系分泌酸性磷酸酶活性的增高 ,是黄瓜根系对低磷胁迫的适应性机理 ,而不是地上部改善体内磷营养的调控机理。     

两种不同根系类型湿地植物的根系生长

实验设计了一个水培系统,利用生活污水培养,对4种“须根型”植物美人蕉、风车草、象草和香根草和4种根茎型植物菖蒲、水鬼蕉、芦苇和水烛的根系生长进行比较研究。该系统由用于盛污水的塑料桶（顶部直径36．5cm,底部直径30．Ocm,高34．5cm）和用于固定植物于水面的泡沫板构成。每桶种植1株植物,每种种5株。水培至10周时,须根型植物的平均根数达到1349条／株,而根茎型植物的平均根数只有549条／株。实验结束（水培第21周）时,须根型植物的平均根生物量为11．3g／株,根茎型植物的平均根生物量为7．4g／株。须根型植物根系中,d〈1mm的细根生物量占根系总生物量的51．9％,而根茎型植物d〈1mm的细根的生物量只占25．1％。根茎型植物的根生物量与地上生物量的比值为0．2,显著高于须根型湿地植物（0．1）。须根型湿地植物的根系表面积（6933cm^2／株）极显著地高于根茎型湿地植物（1897cm^2／株）。根茎型湿地植物根的平均寿命（46．6d）较须根型湿地植物根的平均寿命（34．8d）长。美人蕉的平均根数达1871条／株,根表面积达到22832cm^2／株,远较其他种高。     

冬小麦根系分布规律

根据在郑州进行的冬小麦根系田间实测资料,研究了根长密度和根质量密度在砂壤土中的垂直分布.结果表明:冬小麦根量主要集中在上层,根长密度、根质量密度在0～50 cm土层内分别占57.7%和66.7%,而在50～100 cm层分别占23.4%和18.7%,根长密度和根质量密度随土壤深度的变化均符合指数函数形式;综合考虑根量分布、根系吸水等因素,确定了冬小麦适宜的底墒深度为100 cm.     

根系环境温度变化对根系吸水和叶片蒸腾的影响

以木本植物银合欢（Ｌｅｕｃａｅｎａｌｅｕｃｏｃｅｐｈａｌａ（Ｌａｍ．）ｄｅＷｉｔ．）和禾本科植物玉米（ＺｅａｍａｙｓＬ．）为材料,研究了根系温度变化对根系吸水和叶片蒸腾的影响。当根系周围温度从２５℃降至１５℃,短时间内（１４ｍｉｎ）可显著促进根系的吸水和提高植株的蒸腾速度,这种促进作用随着低温处理时间的延长而消失。如将根系周围的温度又从１５℃提高到２５℃对根系的吸水和植株的蒸腾速度无明显的影响。低温处理短时间内（２０ｍｉｎ）可提高根系的水导和植株的蒸腾速度,但随着低温处理时间的延长,根系水导和植株的蒸腾速度迅速下降。低温处理３０ｍｉｎ后显著促进根系ＡＢＡ的合成,提高木质部ＡＢＡ的浓度。外源ＡＢＡ处理根系显著降低叶片的蒸腾速度,但对根系的水导有促进作用。结果表明,处理初期低温对根系吸水和植株蒸腾速度的促进与根源ＡＢＡ无关     

芸香根系生物学研究

在对芸香根的外观形态、内部解剖、根系变化一般观察研究的基础上,重点研究了根中淀粉含量的变化,揭示芸香的根为须根状直根系,根的次生木质部有明显的年轮;芸香根一年中淀粉积累高峰有二个,一个在花前期（6月下旬）,一个在入冬前（10月下旬）。并对芸香的营养积累与抗寒性关系问题进行了讨论。     

植物根系吸水过程中根系水流阻力的变化特征

以植物根系吸水的人工模拟试验所测得的数据为依据,运用水流的电模拟原理,定理分析了不同土壤水分水平处理下植物根系吸水过程中根系水流阻力各主要分量的大小、变化规律及其相对重要性．结果表明,在同一水分水平处理中,植物根内木质部传导阻力（Ｒｃ）随生长时间的推移而减小,随土层深度的加深而增大,土根接触阻力（Ｒｓｒ）、植物根系吸收阻力（Ｒｒ）随生长时间表现出先下降后上升阶段的动态变化特征;在不同水分水平处理中,Ｒｃ、Ｒｓｒ、Ｒｒ均随土壤湿度减小而大幅度增大;在植物根系水流阻力各分量中,Ｒｒ占根系水流阻力的比例为５５％～９６％,Ｒｓｒ约占根系水流阻力的４％～４５％,而Ｒｃ仅占根系水流阻力的７×１０－６,故Ｒｒ是决定植物根系吸水速率的重要因素     

根系分泌物生态学研究

在植物生长过程中 ,由根系的不同部位分泌或溢泌一些无机离子及有机化合物 ,这些物质统称为根系分泌物。植物在其生长过程中不断地分泌无机离子及有机化合物 ,这是植物长期适应外界环境而形成的一种适应机制。早在 2 0世纪 5 0年代就有人对植物根系分泌物进行了研究 ,Ｒｏｖｉｒａ等[4 3] 和Ｖａｎｃｕｒａ等[4 7] 对根土界面根系分泌物进行了系统的研究 ,切尔诺布里维卡[2 6 ] 研究了植物根系分泌物的生物学作用 ,揭示了其在间作中的作用 ,直到 70年代对根系分泌物的研究才出现了蓬勃发展的趋势。近年来的研究表明 ,根系分泌物是保持根际微…     

植物的根系吸水

根系是植物吸水的重要器官。各种植物的根系在土壤中分布的深度和广度是不同的。一般说来,直根系入土较深,须根系入土较浅。如棉花植株(直根系)的主根约3米左右,而洋葱(须根系)的根入土仅约0.5米,水稻的为0.6—0.9米,小麦的较深也只有2米左右(主要分布在耕作层内)。木本植物根系很深,一般可达10—12米。生长在干旱沙漠的骆驼刺的根系竟达20米!使这种植物能从很深的底土层中吸收水分。     

氯化镉对葡萄根系线粒体特性与根系活力的影响

以巨峰、玫瑰香、龙眼和泽香4个葡萄品种一年生扦插苗为试材,研究了氯化镉（CdCl₂）处理后葡萄根系线粒体过氧化氢（H₂O₂）、膜通透性转换孔（MPTP）、膜电位（Δψ）、细胞色素C（Cyt c）及根系活力的变化.结果表明：4个葡萄品种经0.5 mmol·L^-1的CdCl₂处理后,根系线粒体H₂O₂含量上升,MPTP开放程度增大,Δψ降低,Cyt c含量下降,根系活力明显降低;其中,H₂O₂含量和Cyt c 含量由高到低的顺序为：巨峰＞泽香＞玫瑰香＞龙眼,而根系活力、MPTP和Δψ由高到低的顺序为：龙眼＞玫瑰香＞泽香＞巨峰.表明巨峰葡萄根系活力比其他品种更易受到CdCl₂的影响,而龙眼葡萄根系活力在4个品种中受CdCl₂影响最小.     

植物根系呼吸代谢及影响根系呼吸的环境因子研究进展

根系呼吸是植物通过活根向环境释放CO2的过程。根系的呼吸作用集物质代谢与能量代谢为一体,构成了地下部代谢的中心。根系呼吸进行顺利与否是衡量植物根系功能和逆境胁迫的重要指标之一,相关代谢研究已成为目前植物生理、生化和生态学等领域的热点。该文对植物根系呼吸途径、呼吸代谢关键酶和中间产物、影响根系呼吸代谢的根域环境因子以及研究进展进行了综述,并对其研究前景进行展望。     

小麦和玉米根系取样位置优化确定及根系分布模拟

为了确定小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)根系的最优取样位置和更准确地模拟根长密度在土壤剖面的分布, 在冬小麦和夏玉米的灌浆后期, 采用根钻法取样, 比较了不同取样位置对根系分布的影响; 采用Gerwitz和Page模型对根长密度的分布进行了模拟。结果表明, 冬小麦行间和行上取样在0-10 cm土层根长密度差异显著, 在10 cm以下土层差异减少。在确定根长密度分布的取样中, 在0-20 cm土层应考虑根长密度分布的空间差异, 即行上密度大于行间密度; 而在20-100 cm土层, 需要考虑行间根长密度大于行上的空间差异; 在1 m以下土层两个位置的差异逐渐消失, 可不考虑空间差异。夏玉米根长密度在上层土壤表现出距离植株不同位置差异显著的特征。植株位置(株上)、距植株10 cm和距植株20 cm位置根长密度在土壤中的分布特征是: 0-10 cm土层3个位置根长密度差异在50%以上, 根长密度大小是株上>距植株10 cm>距植株20 cm; 而在10-30 cm层次, 根长密度表现为距植株10 cm>株上>距植株20 cm, 30-50 cm土层株上位置的根长密度最小, 50 cm以下各位置根长密度差异不明显。对于玉米根系取样, 50 cm以上土层需要考虑根长密度的空间差异, 50 cm以下土层可不考虑。采用Gerwitz和Page模型, 结合华北平原机械化耕作下形成的土壤犁底层变厚及其犁底层容重增加对根系分布的影响, 在模型中加入土壤容重参数订正可以使模型更准确地模拟根长密度在土壤剖面的分布。     

基于根系发育分级的砂壤土下成熟林木根系构型分析

基于根系发育分级标准分析不同等级根系的形态特征和各级根系的生长发育策略, 可以为未来成熟林木根系预测和模型构建提供参考。该研究以30多年生的两个毛白杨(Populus tomentosa)和一个刺槐(Robinia pseudoacacia)的根系系统为研究对象, 通过全挖法获取研究材料, 以Rose (1983)提出的发育分级标准作为根系分级标准, 分析了不同等级根系的基径、根长、连结长度、根系数量等形态特征以及不同等级根系间的拓扑关系。研究结果表明: 1) 3个根系系统的修正拓扑指数q_a、q_b均接近于0, 拓扑指数TI均接近于0.5, 说明3个根系系统均呈现叉状分支; 3个根系系统垂直分布最深达到5.7-6.4 m, 水平分布最长达到7.6-13.5 m; 同一树种根系存在连生关系。2) 3个根系系统能够分支到7-8级根; 一级根基径和长度显著高于后几级根, 一级根基径是后几级根的5.79-36.92倍, 一级根长度是后几级根的1.45-9.11倍; 根系数量随着根系等级增加先增后减, 在三级根上达到最大值。3)在前三级根中, 各级根上的连结长度从根基到根尖变化不大, 说明子级根在母级根上分布均匀, 能够充分高效地吸收土壤资源。4)母级根对子级根的基径拟合线性方程斜率, 一级根最小(平均斜率0.15), 二级根和三级根的斜率相差不大(平均斜率0.34、0.35), 说明一级根优先发育自身直径, 达到锚固和支撑的作用, 二、三级根则会优先发育子级根, 通过不断增强子级根以达到高效占领土壤空间的目的。5)基径对长度的拟合线性方程斜率随着根系等级增加而增加(平均斜率从10.46增长至90.43), 说明高级别根系会倾向于发展根系长度来达到探索资源、拓展空间的目的。     

小麦根系研究现状及展望

小麦(Triticum aestivum L.)是中国三大粮食作物之一,在持续保障国家粮食供给中起着举足轻重的作用。根系是小麦生长发育不可或缺的器官,直接影响小麦地上部产量、品质、抗逆性等诸多性状的表现。小麦根系不仅是小麦对矿物质养分和水分吸收传导的重要器官,还是小麦地上与地下各部分物质及信息交换的关键系统,也是小麦适应各种逆境首要反应部位。近年随着对小麦地上部分的深入研究,也更加重视小麦地下根系形态结构、土壤中生长动态、构型优化、抗逆性研究。本研究简要介绍了小麦根系形态及抗性研究进展,为小麦根系创新性研究提供参考。     

二月兰根系发育形态学研究

二月兰Ｏｒｙｃｈｏｐｈｒａｇｍｕｓ ｖｉｏｌａｃｅｕｓ Ｏ．Ｅ．Ｓｃｈｕｌｚ为二年生草本植物,直根系。初生结构为二原型,次生结构发达,主侧根结构相同。形成层活动随季节有明显变化,木质部可见年轮。冬季吸收根不死,无越冬根原基产生,吸收根连续不断更替,无明显季节性变化。根内淀粉含量随发育时期的变化而相应变化,其积螺高峰有两个,分别出现在第一年越冬前及第二年返青后开花前,不同播期对根系积累营养及第二年植     

植物根系复合共生体研究进展

植物根系与菌根真菌形成的互惠共生体,即菌根(mycorrhizas)是最常见、最广泛分布的共生体之一。自然条件下,一些植物的根系可同时形成由2种类型菌根构成的混合菌根,或菌根与细菌、菌根与放线菌、菌根与其他种类真菌构建的所谓复合共生体。文中从复合共生体的概念入手,简要介绍混合菌根、菌根与细菌、菌根与放线菌、菌根与其他真菌构建的复合共生体的多样性、形态解剖特征、生长发育及其功能等方面的研究概况,旨在为推进该领域的研究提供依据和借鉴的思路。