非损伤微测技术在植物根系生长发育研究中的应用

进出组织和细胞的无机离子的运输对植物生命极为重要。膜片钳和荧光成像等传统方法技术要求高、设备要求先进且测得的数据很难直接用于样品植株上。"非损伤微测技术"因其具有非损伤性、高的时空分辨率的特点,使其可以在不破坏样品的前提下测到样品的生理特征和生命活动规律,测得的数据生理真实性高,可以直接应用于样品植株上。文章较详细地介绍了运用非损伤微测技术,尤其是用于测量离子流的SIET技术和MIFE技术,及其在测量植物根部净离子流量以研究植物根系生长发育的一些报告。     

水稻根系响应镉胁迫的蛋白质差异表达

为探讨水稻根系对镉胁迫的分子生理响应,以抗镉水稻PI312777和镉敏感水稻IR24为材料,设置Cd~(2+)浓度为0、50和100μmol/L的水培试验,处理7 d后分析了水稻根系的蛋白质差异表达。结果表明,在镉胁迫下水稻PI312777和IR24根系有18个蛋白质发生了差异表达,其中的12个得到MALDI-TOF/MS鉴定。这些鉴定的蛋白功能可分四类:(1)与活性氧(ROS)胁迫相关的过氧化物酶(POD)、蛋氨酸腺苷转移酶(MAT)、类萌发素蛋白前体;(2)与谷胱甘肽(GSH)合成相关的S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸脱氢酶(GDH);(3)与逆境胁迫相关的ABA胁迫诱导蛋白含HVA22域蛋白、ABA-胁迫-成熟诱导蛋白5(ASR5);(4)与细胞分裂调控相关的GTP结合核蛋白Ran-2。镉胁迫下SAMS和GTP结合核蛋白Ran-2在两种水稻根系均发生上调表达;MAT、POD、类萌发素蛋白前体和GS发生下调表达;依赖NADP-GDH、GDH和磷酸甘油酸变位酶在IR24根部均发生下调表达,在PI312777根部仅在100μmol/L Cd~(2+)处理发生下调表达;含HVA22域蛋白在PI312777根部上调表达,在IR24根部发生下调表达;ASR5在PI312777根部上调表达,在IR24根部的表达无显著差异;100μmol/L Cd~(2+)胁迫下60S酸性核糖体蛋白P0在水稻PI312777根部表达下调,在IR24根部表达上调。可见,镉胁迫使水稻根部ROS增加,形成氧化胁迫反应,造成毒害作用,而水稻根通过调节SAMS和GS提高GSH合成降低镉毒害。ASR5和HVA22蛋白等逆境胁迫蛋白的表达差异则是水稻品种间抗性差异的重要原因之一。     

不同海拔梯度高寒草地地下生物量与环境因子的关系

以新疆天山南坡的巴音布鲁克高寒草地为对象, 研究了不同海拔梯度高寒草地地下生物量的变化及其与环境因子的关系.结果表明: 随着海拔的升高, 高寒草原、高寒草原化草甸和高寒草甸的地下生物量逐渐增大, 二者呈极显著正相关( P<0.01 ).地下生物量从表层至底层逐渐递减,呈“T”形分布.高寒草原、高寒草原化草甸和高寒草甸0～10 cm土层的地下生物量分别占总地下生物量的68.1%、84.1%和86.7%.地下生物量与大气温度呈极显著负相关, 与相对湿度和土壤含水量呈极显著正相关(P<0.01 ), 而与有机质、速效氮和pH等无显著相关.     

塔克拉玛干沙漠南缘三种防护林植物根系构型及其生态适应策略

采用全根挖掘法挖取塔克拉玛干沙漠南缘3种主要防护林植物种——多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)和新疆杨(Populus albavar. pyramidalis)成年植株根系, 测定并分析了根系构型及其拓扑结构。结果表明: 1)多枝柽柳和梭梭的根系趋向于鱼尾状分支结构, 新疆杨根系为叉状分支结构, 根系分支结构的差异使其资源获取能力和对环境的适应能力有所差异; 2)三种植物最小的根系平均连接长度为33.67 cm, 多枝柽柳和梭梭的根系连接长度大于新疆杨, 增加连接长度对植物在资源贫瘠的沙质土壤环境的生存有利; 3)新疆杨的根系分支率显著高于多枝柽柳和梭梭, 但其对干旱的适应性不如多枝柽柳和梭梭。4)三种植物根系分支均遵循Leonardo da Vinci法则, 且不受根系直径的约束。三种防护林植物在水、养资源获取与土壤空间拓展方面具有差异性, 表明在相似的极端干旱环境中3种植物采取了不同的生态适应策略。     

低钾胁迫对不同基因型水稻苗期根系生长和内源激素含量的影响

以2个耐低钾基因型水稻N18、N19和2个低钾敏感基因型水稻N27、N28为材料,采用溶液培养试验,研究低钾胁迫对其苗期根系生长和内源激素含量的影响。结果表明,低钾胁迫下,水稻根长、地上部干重和根干重均降低,但N18和N19显著高于N27和N28。低钾胁迫使4个基因型水稻的根冠比增大,而各基因型之间差异不显著。低钾胁迫下,水稻根中IAA、GA₁和ZR含量均减少,ABA含量增加;N18、N19根中IAA、GA₁和ZR含量都高于N27、N28。此外,低钾胁迫使水稻根中IAA/ABA、ZR/ABA、GA₁/ABA值降低,但N18、N19的上述比值高于N27、N28。     

长柄水青冈幼苗根系构型及动态变化

长柄水青冈（Fagus longipetiolata）是我国亚热带山地林的重要组成树种,本研究在温室中用河砂培养长柄水青冈幼苗,采用直接测量法研究了长柄水青冈的根系构型。结果表明,生长50 d的长柄水青冈幼苗的根系呈倒圆锥形,根宽小于根深;基根平均生长角度较小,基根的向地性小;一级侧根与主根的夹角从根系上部至下部逐渐变小;二级侧根首先发生于根系的中下部,然后其发生范围向根系上、下部扩展。虽然长柄水青冈幼苗根系构型存在较大的个体差异性,但一级侧根与主根的夹角则具有较好的稳定性。研究揭示了实验条件下长柄水青冈幼苗的根系构型及其在幼苗建成过程中的生长变化规律,为长柄水青冈的进一步研究提供科学依据。     

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     

锡林河流域一个放牧草原群落中根系呼吸占土壤总呼吸比例的初步估计

 采取根系生物量梯度上土壤呼吸变化趋势线外推法对锡林河流域一个放牧羊草(Leymus chinensis)群落中根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了估计。结果表明：在测定年度整个生长季的不同月份,该群落中根系呼吸量占土壤呼吸总量的比例在15%～37%之间,平均为24%;根系呼吸所占比例较高的月份与根系生长的高峰期基本一致,均出现在6月中旬和8月上旬;上述结果与国外同类研究结果相比,具有很好的一致性。     

不同质地土壤对花生根系生长、分布和产量的影响

为了探究土壤类型与花生(Arachis hypogaea)根系生长及产量之间的关系, 采用箱栽的方法, 研究了不同质地土壤(砂土、壤土、黏土)对花生根系生长、分布和产量的影响。砂土和壤土中花生根系干物质重各时期均显著高于黏土中, 但生育后期黏土中花生根系干物质重比壤土和砂土下降相对较慢。从不同类型土壤质地根系分布及根系活力来看, 黏土根系主要分布在上层土壤, 但上层土壤根系活力后期下降慢; 砂土有利于花生根系向深层土壤生长, 但上层土壤根系活力后期下降快; 而壤土对花生根系生长和活力时空分布的影响介于黏土和砂土之间。砂土有利于花生荚果的膨大, 且花生荚果干物质积累早而快, 但后期荚果干物质重积累少; 壤土的花生荚果干物质积累中后期多, 黏土则在整个生育期均不利于花生荚果干物质积累。最终荚果产量、籽仁产量和有效果数均表现为壤土最大、砂土次之、黏土最小。研究表明通气性和保肥保水能力居中的壤土更适合花生的根系生长发育及产量的形成。     

保护地黄瓜根内和土壤中丛枝菌根真菌和深色有隔内生真菌多样性研究（英文）

对于野生植物根内定殖的丛枝菌根真菌(AMF)和暗隔内生真菌(DSE)多样性及其生态功能现已进行了众多的调查研究。然而,对于同时定殖于栽培作物同一根系的这两种真菌的物种多样性和功能了解甚少。本研究旨在采用传统的形态学方法和PCR‐DGGE技术探究保护地栽培的黄瓜Cucumis sativus Linn.根内AMF和DSE的物种多样性。PCR‐DGGE结果显示共有7种AMF,包括Funneliformis mosseae,Glomus fasciculatum,Glomus indicum,Scutellospora dipurpurescens,Gigaspora margarita以及2个未培养的Archaeospora;而以黄瓜植株根段作为接种物加富培养后,依据其所产生的孢子形态特征进行分类鉴定,则只分离获得3种,即F.mosseae,G.indicum和Gi.Margarita;同时,采用常规分离纯化的方法从黄瓜根内分离得到DSE 6个菌株,其中1株经分子生物学鉴定为Phoma leveillei。从保护地根区土壤中分离AMF孢子并通过形态学分类鉴定,获得了9属20种。研究结果表明,Glomus是保护地栽培黄瓜根系内的优势属,针对数量,相对于传统形态鉴定技术,分子技术可以检测到根内更多的AMF。