转基因作物对土壤微生物的影响

全球范围内转基因农作物的大量种植不仅带来巨大的经济利益,同时也引发了人们关于转基因作物对包含土壤微生物在内的土壤生态系统的潜在风险的忧虑.转基因作物对土壤微生物的影响包括外源基因表达蛋白对非靶标土壤微生物的直接影响,也包括因外源基因导入而植物根系分泌物组分变化引起的间接影响.目前,对转基因作物的大多数研究表明,转基因作物能引起土壤微生物种群数量和结构的变化.但是,转基因作物对土壤微生物的影响力度有大有小,持续时间有长有短,评价不一.本文综述了不同种类转基因作物对土壤微生物的影响,对转基因作物种类、试验技术和原则等影响评价结果准确性的因素进行了讨论,提出了进一步研究需要注意的问题.     

外源水杨酸对氯化钠胁迫下番茄幼苗糖代谢的影响

采用营养液水培法,用100、300和500 mg·L^-1不同浓度的水杨酸（SA）处理‘辽园多丽’番茄幼苗,测定在NaCl胁迫下番茄幼苗叶片果糖、葡萄糖、蔗糖含量和蔗谢代谢相关酶活性（酸性转化酶AI、中性转化酶NI、蔗糖磷酸合成酶SPS、蔗糖合成酶活性SS）的变化.结果表明：SA处理叶片可以维持或提高NaCl胁迫条件下番茄幼苗叶片果糖、葡萄糖含量及AI、NI、SPS和SS活性,其最高值分别比单纯NaCl处理植株增加30.0%、31.1%、24.7%、27.9%、22.0%和24.5%;但对NaCl胁迫条件下番茄幼苗叶片蔗糖含量的影响不大.表明水杨酸可以通过提高NaCl胁迫下番茄叶片转化酶活性来提高番茄叶片果糖和葡萄糖含量,从而缓解NaCl胁迫对番茄的伤害,其中以500 mg·L^-1的SA处理效果较理想.     

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。     

转基因作物对土壤生态系统的影响

综述了转基因作物对土壤生态系统影响的研究进展,包括转基因作物中的外源基因在土壤中的活性,转基因作物对土壤微生物区系有土壤酶活性的影响以及转基因作物对土壤动物区系的影响,转基因作物对土壤生态系统的影响与导入的外源基因特性和土壤类型相关,转基因产物进入土壤后引起的土壤生物变化的程度依赖于许多因素,最重要的决定因素是生态系统的复杂性和稳定性,评价不同转基因作物对土壤生态系统的影响具有重要的生态学意义,急需发展和完善以分子生物学为主的风险评价方法。     

模拟根系分泌物输入对高寒退化草地土壤微生物残体的影响

微生物残体是稳定土壤碳库的重要来源,对退化生境碳的固持和积累具有重要意义。植物根系分泌物作为植物-土壤-微生物"交流"的媒介,是调控土壤微生物残体迁移转化的关键。因此,以极度退化草地土壤为对象,以氨基糖为标志物,模拟研究了不同氮浓度（低氮-LN：0.1 gN/kg;高氮-HN：0.2 gN/kg）和多样性（3种化合物、9种化合物）根系分泌物输入对土壤微生物残体的影响。结果表明：（1）根系分泌物输入可显著增加高寒退化草地土壤微生物残体含量,且主要由真菌残体贡献。其中高氮和低多样性处理增加最明显,微生物残体和真菌残体分别增加了101.14%,125.16%,而低氮和高多样性处理微生物残体和真菌残体仅增加了35.79%,33.51%。（2）根系分泌物的输入可增加土壤β-葡萄糖苷酶、土壤磷酸酶和过氧化物酶活性,促进微生物的生长,而降低β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性,减少微生物残体的分解。（3）回归分析结果显示,土壤微生物残体与土壤环境的C/N呈显著负相关,与微生物生物量C/N呈显著正相关。上述结果表明,在未来退化草地恢复中,可充分利用模拟根系分泌物输入的土壤固碳策略,即通过提高土壤氮的有效性,促进微生物的生长,加快代谢周转,进一步提高微生物残体含量。     

转基因植物根系分泌物对土壤微生态的影响

随着转基因植物商品化进程的加快,对其进行生态风险性评价日益引起学者的重视。诸如转基因逃逸到其它亲缘物种中、产生超级杂草和病毒、昆虫产生耐受性及生物多样性遭受破坏等问题已在部分转基因作物中显现。本文综述了转基因植物中根系分泌物对土壤微生态的影响。     

盐胁迫下盐地碱蓬体内无机离子含量分布特点的研究

用不同浓度NaCl溶液处理盐地碱蓬（Suaeda salsa)植株后,测定并比较老叶、幼叶及根部的无机离子含量和对K的选择性,叶片及根部的Na^ 、Cl^-含量随盐度的增加而升高,且累积趋势相似,盐胁迫下根部Na^ 、Cl^-及总离子含量（K^ 、Na^ 、Ca^2 ,NO3^-,Cl^-)明显低于叶片,说明盐地碱蓬地盐胁迫下,以叶片优先积累大量离子（如Na^ ,Cl^-) 为其适应特征。NaCl处理下,叶片的K^ ,Ca^2 含量低于对照,但随盐度的增加保持相对稳定,而根部K^ 含量,K/Na比、对K的选择性则高于叶片,这对盐胁迫下地上部的K^ 亏缺有一定补偿作用。低盐度处理（100mmol/LNaCl)促进NO3^-的吸收,另外随盐度的增加,叶片渗透势下降,渗透调节能力增强,幼叶渗透势低于老叶,但渗透调节能力相同。     

转基因植物外源基因逃逸的途径

随着转基因植物商品化进程的加快,对其进行生态风险性评价也日益引起许多学者和科学家的重视。人们对转基因逃逸到其它亲缘物种中能否产生超级杂草、昆虫是否会产生耐受性及转基因植物对生物多样性的影响等问题进行了广泛的研究。本文对转基因植物中外源基因逃逸的几种主要途径作了综述,并对研究方法与手段进行了简要讨论,希望能为有关决策和科研部门提供一些思路。     

镉胁迫下小麦根系分泌物的变化

通过水培和砂培两种方法 ,研究了镉胁迫下小麦 ( Triticum aestivm L.)根系分泌物变化。通过研究镉对小麦根系分泌氨基酸和糖 ,根系分泌其它一些次生代谢物质等的影响 ,以及根系分泌物对蔬菜种子萌发的影响 ,探讨镉胁迫下植物根系的生理生态效应。研究结果表明 :镉胁迫下 ,小麦根系分泌物无论在量上还是质上都有变化。镉胁迫下根系分泌的电解质、糖类、氨基酸以及其它一些次生代谢物质都有所变化 ,但变化情况有差异。电解质外渗率、糖类随 Cd2 + 浓度升高而增加 ,在低浓度 Cd2 + 作用下 ( 0 .5 mg/ L) ,随处理浓度的升高 ,氨基酸分泌量增加 ;当处理浓度高于相应浓度时 ,氨基酸分泌量随浓度升高而减少。随 Cd2 + 浓度升高 ,次生代谢物分泌种类减少。这说明小麦通过改变根分泌作用而缓解镉危害。由于根系分泌次生代谢物的活动比较复杂 ,因而根系的分泌作用有待于进一步研究。根系分泌物中可能含有某些物质抑制萝卜、白菜种子萌发 ,这是涉及到植物他感作用的问题 ,值得并有待于进一步研究。初步分析小麦根系在不同的环境中对镉胁迫的响应方式 ,为以后根分泌物的深入研究提供了一定的思路 ,也为镉污染区农作物的合理栽培提供新的参考资料。     

盐胁迫下白杨无性系苗木体内离子分配及比较

以白杨杂种无性系及其亲本当年生苗木为材料 ,分析了盐胁迫下无性系的离子含量 ,及 Na 、K 、Ca 在植物体内运输和分配特点 ,并对无性系间差异进行了比较。研究表明 ,随盐浓度提高 ,植物体内Na 含量迅速提高 ,K 、Ca 含量降低 ;盐分胁迫下 ,根部 Na 含量较高 ,叶片 Na 中含量最低 ,K 、Ca 含量则相反 ,特别是 Ca ,其分布顺序为叶 >茎 >根。杂种无性系 B430及其亲本新疆杨对 K 和 Ca 运输的选择性比毛白杨高 ,而对 Na 运输的选择性则比毛白杨低 ,从而导致根部存留的 Na 较多 ,叶片分配的 Na 数量较少 ,从而减轻 Na 对叶片的伤害。综合分析表明 B430和新疆杨耐盐能力最强 ,毛新杨其次 ,毛白杨最差。     

Polymer and sprinkler droplet energy effects on sugar beet emergence, soil penetration resistance, and aggregate stability

The rapid development of agricultural biotechnology and release of new transgenic plants for agriculture has provided many economic benefits, but has also raised concern over the potential impact of transgenic plants on the environment. Considerable research has now been conducted on the effects of transgenic plants on soil microorganisms. These effects include unintentional changes in the chemical compositions of root exudates, and the direct effects of transgenic proteins on nontarget species of soil microorganisms. Most studies to date suggest that transgenic plants that have been released cause minor changes in microbial community structures that are often transient in duration. However, due to our limited knowledge of the linkage between microbial community structure and function, more work needs to be done on a case-by-case basis to further evaluate the effects of transgenic plants on soil microorganisms and soil ecosystem functions. This review summarizes the results of a variety of experiments that have been conducted to specifically test the effects of transgenic plants on soil microorganisms, and particularly examines the types of methods that are being used to study microbial interactions with transgenic plants.     

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。     

盐碱胁迫下燕麦生长及阳离子吸收特征

在吉林白城地区盐碱土上监测了3个盐分胁迫水平下燕麦的生长动态及对土壤阳离子的吸收特征.结果表明:在低度、中度和高度3个胁迫水平下燕麦地上部生长和产量构成因素没有显著差异,但根部干质量和根冠比随盐碱胁迫程度的加重而显著降低,在成熟期,中度和高度胁迫下的根冠比分别是低度胁迫下的77.2％和64.5％.3个胁迫水平下燕麦的K+/Na+和Ca2+/Na+在三叶期差异最大,而在抽穗期无显著差异.随着盐分胁迫程度的加重,燕麦的离子吸收选择性系数在灌浆期显著降低,而运输选择性系数无显著变化.因此,燕麦能够在一定程度上适应苏打碱土的盐碱胁迫,适应能力随着胁迫水平的增加而降低;燕麦根部生物量的减少和抽穗期较强的离子选择吸收能力可能有利于地上部的生长和产量构成.     

Mechanisms of microbially enhanced Fe acquisition in red clover (Trifolium pratense L.)

Soil microorganisms may play an important role in plant Fe uptake from soils with low Fe bioavailability, but there is little direct experimental evidence to date. We grew red clover, an Fe-efficient leguminous plant, in a calcareous soil to investigate the role of soil microbial activity in plant Fe uptake. Compared with plants grown in non-sterlie (NS) grown plants, growth and Fe content of the sterile(s) grown plants was significantly inhibited, but was improved by foliar application of Fe EDTA, indicating that soil microbial activity should play an important role in plant Fe acquisition. When soil solution was incubated with phenolic root exudates from Fe-deficient red clover, a few microbial species thrived while growth of the rest was inhibited, suggesting that the Fe-deficient (-Fe) root exudates selectively influenced the rhizosphere's microbial community. Eighty six per cent of the phenolic-tolerant microbes could produce siderophore [the Fe(III) chelator] under -Fe conditions, and 71% could secrete auxin-like compounds. Interestingly, the synthetic and microbial auxins (MAs) significantly enhanced the Ferric reduction system, suggesting that MAs, in addition to siderophores, are important to plant Fe uptake. Finally, plant growth and Fe uptake in sterilized soil were significantly increased by rhizobia inoculation. Root Fe-EDTA reductase activity in the -Fe plant was significantly enhanced by rhizobia infection, and the rhizobia could produce auxin but not siderophore under Fe-limiting conditions, suggesting that the contribution of nodulating rhizobia to plant Fe uptake can be at least partially attributed to stimulation of turbo reductase activity through nodule formation and auxin production in the rhizosphere. Based on these observations, we propose as a model that root exudates from -Fe plants selectively influence the rhizosphere microbial community, and the microbes in turn favour plant Fe acquisition by producing siderophores and auxins.     

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     

连香树人工林根系分泌物输入季节性变化及其驱动的根际微生物特性研究

根系分泌物介导的根际过程具有重要的生态学效应,但目前有关植物尤其是濒危珍稀植物根系分泌物及其介导的土壤生物地球化学循环过程的原位季节动态研究甚少。本文以阿坝州茂县大沟流域30年生的国家二级濒危保护植物连香树人工林为研究对象,于2014年4、7、9和12月利用原位收集装置对连香树根系分泌物进行原位收集;并同步分析了根际土壤微生物特性的变化。结果表明：（1）根系分泌物C和N分泌速率均呈现明显的季节动态变化,其中,夏季最高,冬季最低。（2）根际土壤微生物碳、氮及土壤酶活性显著高于非根际,表现出正的根际效应;根际效应也与根系分泌物输入表现出类似的季节动态规律,即夏季（7月）最高,而冬季（12月）最低。（3）进一步相关分析表明：根系分泌物分泌速率与土壤微生物碳、氮及土壤酶活性根际效应值呈线性正相关,表明根系分泌物输入是驱动根际微生物活性的重要因子,揭示连香树根系碳输入对根际土壤过程和功能的季节响应。未来研究应加强根系分泌物输入与土壤生物地球化学循环过程的偶联效应与机制研究。