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土壤中拥有非常丰富的微生物群落,这些微生物对植物与土壤之间的交互作用起到了非常重要的调节作用,尤其是根际微生物,其中一些重要的功能微生物作为主要的共生功能体参与到植物根系养分转化中。对根际与根际土壤微生物的形成及其与土壤环境、植物根系之间互作关系的最新研究进展进行了综述,这些研究成果均肯定了根际微生物群落和多样性是积极促进植物个体和维持生态系统功能的活跃因子,并展望了今后土壤微生物在多组学、植物功能性状和全球变化方面的研究前景。 相似文献
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从抑病土壤到根际免疫：概念提出与发展思考 总被引：4，自引：0，他引：4
作物土传病害已经成为集约化农业可持续发展中的瓶颈,在粮食安全、资源高效和生态健康多目标协同发展的指导思想下,系统的绿色防控理论和技术体系构建是破解该难题的重要前提。作为植物-土壤互作的热点区域,根际栖息着较土体土壤更丰富的微生物群落,是土传病原物入侵作物根系的必经之路。根际微生态系统中的植物、土壤、微生物组和病原物之间的交互作用必然影响着植物健康。笔者将根际微生态系统抵御土传病原物入侵的现象和能力,称之为"根际免疫"。本文重点梳理根际免疫概念形成的4个重要阶段:(1)抑病土壤概念的提出与发展;(2)抑病微生物筛选与作用机制;(3)抑病土壤核心微生物组及互作机制;(4)根际免疫概念的形成与发展思考。最后从关注根际微生态、注重学科交叉和系统揭示根际免疫机制三方面进行展望,以期为提升土壤-植物系统健康和实现农业可持续发展提供理论依据和技术支撑。 相似文献
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银北盐碱区植物根际土壤酶活性及微生物群落特征 总被引：7，自引：1，他引：6
开展盐碱区耐盐植物根际微生物群落多样性研究,对于盐碱土壤的植被恢复和生态修复具有重要意义。运用Biolog微平板技术,对宁夏银北盐碱区6种耐盐植物根际土壤酶活性及微生物群落代谢功能多样性进行研究。结果表明:不同植物根际土壤理化性质和酶活性存在一定的差异。与裸地相比,6种植物能显著提高盐碱地土壤酶活性,苜蓿根际土壤三种酶活性显著高于其他植物。土壤平均颜色变化率(AWCD)随培养时间的延长而逐渐增加,大小顺序依次为苜蓿(MX)、芨芨草(JJC)、柽柳(CL)、柳枝稷(LZJ)、苦豆子(KDZ)、枸杞(GQ)和裸地土壤(CK),根际土壤与盐碱裸地土壤之间差异显著(P0.05)。土壤微生物群落香农指数、辛普森指数和麦金塔指数均以苜蓿根际土壤最高,芨芨草次之,二者较其他土壤差异显著(P0.05)。不同植物根际土壤微生物碳源利用能力存在差异,苜蓿根际土壤微生物的利用率显著高于其他土壤(P0.05),碳水化合物类是根际土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类和羧酸类,胺类的利用率最小。主成分分析显示,对PC1和PC2起分异作用的主要碳源为碳水化合物类和羧酸类。综合各项指标,均表现为植物根际土壤优于盐碱裸地,其中苜蓿和芨芨草能显著提高土壤微生物群落功能多样性,对盐碱地根际微环境的养分循环具有积极意义。 相似文献
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【目的】利用人工湿地是目前我国进行点源污水处理的一项重要技术,人工湿地的湿生植物及其根际微生物对污水处理有重要影响。目前人们普遍关注的是湿生植物根际细菌的群落结构和功能,而对根际真菌群落结构的信息较少。本文主要研究10种湿生植物根际的土壤肥力、真菌数量、生物量和真菌的碳代谢,目的在于筛选出根际土壤真菌生物量和活性均较大的植物种类,为今后人工湿地的建设提供参考依据。【方法】采用"向后抛石法"随机选取采样点,收集10种湿生植物根际土壤。采用常规方法测定土壤有机碳、全氮和全磷含量;真菌数量采用稀释平板法,真菌生物量(麦角固醇含量)采用高效液相色谱法(HPLC)测定;真菌碳代谢指纹采用FF板进行分析。【结果】银边石菖蒲、花叶香蒲和黄菖蒲根际土壤分别有较高的有机碳、全氮和全磷含量(P0.05)。黄菖蒲根际土壤真菌数量和生物量最大(P0.05)。相关分析表明,土壤全磷与真菌数量和生物量有极显著的正相关关系(P0.05),是制约土壤真菌分布的重要因素。碳代谢指纹分析表明,水生美人蕉土壤真菌对95种碳源的平均利用活性以及对6种碳源群的利用强度均大于其它植物,土壤全氮显著地影响了真菌群落对碳水化合物的利用(P0.05)。【结论】10种湿生植物根际土壤肥力和真菌群落有显著性差异,因而土壤肥力和真菌群落可以作为筛选人工湿地植物的重要依据,但这一结论还有待从分子生物学的角度进一步验证。 相似文献
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【目的】真菌在根际土壤养分循环中发挥重要作用，探究磷肥施用方法对甘薯根际土壤真菌群落的影响，以减少施肥可能对甘薯根际土壤微生态环境的不利影响。【方法】甘薯–小麦轮作长期肥料定位试验位于江苏南京，始于2011年。2020年选择该定位试验中的3个处理：不施磷肥(NK)、单施化肥(NPK)和有机无机肥配合(NPKM)，在甘薯膨大期采集储藏根与纤维根根际土壤，测定化学性质，并利用Illumina Novaseq高通量测序技术，分析真菌群落相对丰度、群落组成与多样性，及其与根际土壤化学性质的关系。【结果】1)施肥处理改变了两类根根际土壤化学性质，储藏根和纤维根的根际土壤有机碳、溶解性有机碳、速效钾含量均表现为NPKM>NPK>NK处理，有效磷(AP)含量表现为NPK>NPKM>NK (P<0.05)，同一处理两类根际间只有有效磷含量差异显著；纤维根和储藏根的根际土壤pH均以NPKM处理最高，NPK处理最低且显著低于NK处理，NPKM处理的纤维根根际pH显著高于储藏根根际0.81个单位。2) 3个施肥处理两类根系根际土壤的优势真菌类群均为子囊菌门(Ascomycota... 相似文献
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喀斯特生态系统中乔木和灌木林根际土壤微生物生物量及其多样性的比较 总被引：6，自引：0，他引：6
我国喀斯特区域面积分布较广,而喀斯特生态系统的退化已成为当前西南地区面临的严重的生态问题。本研究选取贵州中部两种不同植被类型的生态系统—乔木林和灌木林,以乔木林中的白栎、园果化香和灌木林中的火棘、竹叶椒等主要优势树种为对象,研究不同的植物树种对根际土壤微生物生物量及其细菌群落结构的影响。结果显示:乔木林系统中根际土壤微生物生物量碳、氮显著性高于灌木林,植物的根际效应在乔木林中表现更为显著;同时乔木林中的优势树种通过根系分泌物的作用显著提高根际土壤细菌多样性指数,而灌木林中优势树种的根际土壤微生物量及多样性均未表现出明显的根际效应。因此,植被的演替通过改变土壤微生物的特性影响植物-微生物-土壤之间的物质和能量循环,进一步影响喀斯特生态系统的稳定和健康功能。 相似文献
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根际是土壤-植物生态系统物质交换的活跃界面。植物作为第一生产者同化大气CO2,将部分光合产物转运至地下,激发土壤微生物的生长和新陈代谢;土壤微生物则将有机态养分转化成无机形态,利于植物吸收利用。这个植物-微生物的互作关系维系和主宰着陆地生态系统的功能。自从100年前德国科学家LorenzHiltner提出根际概念以来,根际研究方兴未艾,研究内容不断得以丰富和发展。近年来,随着分子生物技术在土壤环境领域的应用,根际微生物研究出现快速发展的趋势。本文根据2004年在慕尼黑召开的第一届国际根际大会交流内容、结合近年来国际上报道的研究动向,对根际微生物研究方法、根际微生物生物多样性和生态功能、转基因生物的环境安全和根际微生物生物修复技术等内容作一综述。期望我国的根际微生物研究能在基础和应用领域得到快速发展。 相似文献
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为探明土壤-植物系统中,田间施用量的乙草胺对玉米根际和非根际微生物数量的影响,采用田间试验及室内测试方法,在玉米苗期不同阶段测定了土壤中微生物量碳的变化,并进一步用平板稀释培养法研究了玉米根际和非根际土壤中细菌和真菌数量的变化。结果表明,乙草胺施用对玉米根际和非根际的土壤微生物群落均具有一定影响。可培养的根际细菌和真菌均呈现先抑制后刺激的变化,但与真菌不同,细菌受到的抑制作用时间较短,刺激作用时间较长;而本体土壤中可培养细菌和真菌则主要受到抑制作用,但是抑制作用的强度和持续时间差别很大。乙草胺对根际土壤微生物量碳可产生一定刺激作用,但影响并不显著;由于乙草胺施用对非根际土壤细菌和真菌的影响不同步并存在群落结构的补偿作用,从而维持了非根际土壤总体微生物生物量碳的基本稳定。 相似文献
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Jessica L. Butler Peter J. Bottomley Stephen M. Griffith 《Soil biology & biochemistry》2004,36(2):371-382
The cycling of root-deposited photosynthate (rhizodeposition) through the soil microbial biomass can have profound influences on plant nutrient availability. Currently, our understanding of microbial dynamics associated with rhizosphere carbon (C) flow is limited. We used a 13C pulse-chase labeling procedure to examine the flow of photosynthetically fixed 13C into the microbial biomass of the bulk and rhizosphere soils of greenhouse-grown annual ryegrass (Lolium multiflorum Lam.). To assess the temporal dynamics of rhizosphere C flow through the microbial biomass, plants were labeled either during the transition between active root growth and rapid shoot growth (Labeling Period 1), or nine days later during the rapid shoot growth stage (Labeling Period 2). Although the distribution of 13C in the plant/soil system was similar between the two labeling periods, microbial cycling of rhizodeposition differed between labeling periods. Within 24 h of labeling, more than 10% of the 13C retained in the plant/soil system resided in the soil, most of which had already been incorporated into the microbial biomass. From day 1 to day 8, the proportion of 13C in soil as microbial biomass declined from about 90 to 35% in rhizosphere soil and from about 80 to 30% in bulk soil. Turnover of 13C through the microbial biomass was faster in rhizosphere soil than in bulk soil, and faster in Labeling Period 1 than Labeling Period 2. Our results demonstrate the effectiveness of using 13C labeling to examine microbial dynamics and fate of C associated with cycling of rhizodeposition from plants at different phenological stages of growth. 相似文献
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褪黑素调控根系生长和根际互作的机制研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
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Jacqueline M. Chaparro Amy M. Sheflin Daniel K. Manter Jorge M. Vivanco 《Biology and Fertility of Soils》2012,48(5):489-499
A variety of soil factors are known to increase nutrient availability and plant productivity. The most influential might be the organisms comprising the soil microbial community of the rhizosphere, which is the soil surrounding the roots of plants where complex interactions occur between the roots, soil, and microorganisms. Root exudates act as substrates and signaling molecules for microbes creating a complex and interwoven relationship between plants and the microbiome. While individual microorganisms such as endophytes, symbionts, pathogens, and plant growth promoting rhizobacteria are increasingly featured in the literature, the larger community of soil microorganisms, or soil microbiome, may have more far-reaching effects. Each microorganism functions in coordination with the overall soil microbiome to influence plant health and crop productivity. Increasing evidence indicates that plants can shape the soil microbiome through the secretion of root exudates. The molecular communication fluctuates according to the plant development stage, proximity to neighboring species, management techniques, and many other factors. This review seeks to summarize the current knowledge on this topic. 相似文献
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负压灌溉提高紫叶生菜的水分利用效率和根际微生物多样性 总被引：2，自引：0，他引：2
【目的】针对目前设施农业中常用的灌溉方式容易造成土表水分蒸发和水肥流失,且不能按照作物所需自动供水供肥的现状,本研究探讨了负压灌溉提高紫叶生菜的产量和品质,以及水分利用效率和土壤微生物群落多样性的机理。【方法】在温室内进行盆栽试验,以紫叶生菜(Lactuca sativa L.)为试验材料,设置3个灌溉处理:常规灌溉、滴灌和负压灌溉。收获后,测定了紫叶生菜的产量,分析了品质(维生素C、可溶性糖、花青素和硝酸盐含量),植株的养分(氮、磷和钾)浓度和吸收量,监测了土壤水分含量动态的变化,计算了水分消耗量和水分利用效率,分析了根际土壤微生物的多样性指数和细菌在门分类上的群落结构组成。【结果】负压灌溉下显著提高紫叶生菜的产量和品质,负压灌溉比常规和滴灌处理的产量分别显著提高了68.1%和29.0%,也提高了维生素C、可溶性糖和花青素的含量,减少了硝酸盐含量。与常规灌溉相比负压灌溉显著提高了紫叶生菜氮、磷、钾的浓度和含量,分别提高13.0%、14.4%、38.4%和90.2%、92.6%、135.5%。紫叶生菜在负压灌溉下耗水量最少,为9900 cm3,比常规和滴灌处理分别减少了23.8%和23.8%;负压下水分利用效率比常规和滴灌分别显著提高了122.2%和70.5%。同时负压灌溉处理下动态的土壤含水量处于10.3%~11.3%之间,变异范围低于常规和滴灌处理9.2%~11.6%。通过高通量测序紫叶生菜根际土壤微生物群落发现,负压灌溉处理下微生物多样性指数最高,表现为OTU、Chao1和Shannon指标的数值显著高于常规和滴灌处理,其数值分别为1808、2437和8.48,分别比常规灌溉处理显著提高了15.2%、15.7%和3.16%。同时也改变了细菌在门分类水平上组成的相对丰度,在负压灌溉处理下比常规和滴灌处理分别提高了放线菌门(Actinobacteria),绿弯菌门(Chloroflexi),疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)在细菌门分类上的相对丰度。【结论】本试验证明了负压灌溉系统通过土壤水肥平稳供应机制,实现了紫叶生菜高产优质且高效利用水分的目标。因此,负压灌溉系统相比常规和滴灌,显著提高了紫叶生菜的产量和品质、水分利用效率和根际微生物群落的多样性,为设施农业的可持续性发展提供科学依据。 相似文献
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间作对分蘖洋葱与番茄根际土壤磷转化强度及磷细菌群落结构的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
【目的】间作分蘖洋葱能缓解番茄连作障碍,提高番茄养分吸收。本试验主要研究间作后分蘖洋葱和番茄根际土壤中磷细菌群落结构及活性的变化,以揭示该间作体系磷细菌改善作物磷营养的生物学机制。【方法】盆栽试验选用茄科连作8年的设施土壤,番茄品种为‘东农708’,分蘖洋葱品种为‘五常红旗社’。设番茄单作、分蘖洋葱单作、分蘖洋葱与番茄间作及无苗对照等4个处理。在定植23 d、30 d和37 d取样,测定植株干重及磷浓度。同时用抖根法取番茄和分蘖洋葱根际土,测定土壤中磷细菌数量及磷细菌的转化强度。采用PCRDGGE方法测定磷细菌的群落结构。【结果】1)间作后,番茄地上和地下干重增加,分蘖洋葱地上和地下干重减少,在37 d差异达到显著水平。2)间作后,番茄根际土壤中无机磷和有机磷细菌的数量增加,在23 d和37d差异达到显著水平;分蘖洋葱根际土壤中无机磷细菌数量在23 d时显著降低,有机磷细菌数量在间作37 d时显著升高。间作期间分蘖洋葱和番茄根际土壤中无机磷和有机磷细菌的数量均显著高于无苗对照。间作23d时,番茄根际土壤中无机磷和有机磷细菌的转化强度均显著升高,分蘖洋葱根际土壤中无机磷和有机磷细菌的转化强度均显著降低;而间作37 d时,分蘖洋葱根际土壤中无机磷和有机磷细菌的转化强度均显著升高,且间作期间番茄和分蘖洋葱根际土壤中无机磷和有机磷细菌的转化强度均显著高于无苗对照。3)间作37 d番茄和分蘖洋葱根际土壤pH显著升高,EC值显著降低,且各处理土壤pH均高于无苗对照,土壤EC值均低于无苗对照。间作30 d时番茄根际土壤中速效磷含量显著升高,间作37 d时显著低于单作。间作期间分蘖洋葱根际土壤速效磷含量变化不显著,番茄根际土壤速效磷含量均低于无苗对照,而分蘖洋葱均高于无苗对照。间作后番茄植株磷浓度和磷吸收量显著高于单作处理,分蘖洋葱植株磷浓度显著高于单作处理,而磷吸收量显著低于单作处理。4)间作后番茄根际土壤中无机磷细菌的条带数、香农多样性指数和均匀度指数显著高于其单作处理,而间作分蘖洋葱显著低于其单作处理。间作后番茄根际土壤中有机磷细菌的条带数、香农多样性指数和均匀度指数前期显著高于单作番茄,后期显著低于单作。而间作分蘖洋葱与对应单作比较差异不显著。【结论】间作分蘖洋葱通过改变番茄根际土壤中磷细菌数量和群落结构,提高了磷细菌的转化强度,增加了番茄根际土壤中速效磷含量,促进植株磷浓度和磷吸收量增加,改善了番茄磷营养。 相似文献
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植物根际微生物组的研究进展 总被引：2，自引：1，他引：1
根际微生物组 (rhizosphere microbiome),是植物从其种子库土壤微生物组中有选择性地招募在根际聚集的动态微生物集群。随着近年来高通量测序技术、宏基因组学等的飞速发展,根际微生物组与植物宿主及土壤微生物组间的紧密联系引起了全球关注和研究热潮。根际微生物组被视作植物第二基因组,其与植物间的互作极为复杂,有正相也有负相。植物通过从土壤微生物组中招募到根际的某些组分获得积极反馈。正确管理植物根际微生物组不仅能促进宿主营养吸收、抵抗病虫害及适应环境胁迫,还可能促进健康土壤的形成,增强土壤生态系统的服务功能。对根际微生物组的定义、驱动因素、研究方法及其与农业生产的关系4个方面进行综述,并重点关注了根际微生物组与植物宿主间的互作过程,以期为更好的开发利用这类生物资源提供新思路。 相似文献
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红壤旱地玉米开花期土壤酶活性对长期施肥的响应 总被引：2，自引：1，他引：1
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微生物组在植物的养分获取、健康生长过程中发挥重要作用.植物驯化对微生物组的结构和功能产生了不可忽视的影响,但是其机制仍缺少系统性梳理总结.为此,综述了驯化过程中,植物的类型和基因型、根外代谢产物、土壤生境的改变对微生物组的影响.通过多向比较归纳发现,在驯化过程中:(1)对微生物多样性影响显著.大多数植物微生物多样性随驯... 相似文献
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我国60年来土壤养分循环微生物机制的研究历程—基于文献计量学和大数据可视化分析 总被引：3，自引：1，他引：2