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根系分泌作用及其诱导机制 总被引：7，自引：0，他引：7
根系分泌作用及其实现植物对胁迫环境的适应，是近年来根际学领域的一个研究热点。文章评述了环境胁迫对植物根分泌物组成、含量的影响以及植物根系分泌的四种诱导假设；并对环境胁迫条件下的信号传递及根系分泌作用的生理及分子生物学基础进行了讨论。在此基础上，认为特定根分泌物的分泌是植物在进化过程中适应环境胁迫的实质。 相似文献
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《中国生态农业学报》2021,(10)
根系分泌物是由植物根系主动或被动分泌的多种生物化学物质,在介导植物根际微环境间的物质交换、能量传递和信息交流中具有重要作用,是植物响应外界胁迫的重要途径。生物和非生物胁迫会改变根系分泌物的组成和数量,使植物根系分泌物中的防御性化合物含量增加。植物运用不同的根系分泌物模式抵御生物和非生物胁迫,包括释放有毒物质直接防御、释放挥发性物质吸引天敌以及与微生物互作抵御生物胁迫;释放具有渗透调节功能及抗氧化能力的根系分泌物以及协同激素信号抵抗非生物胁迫。此外,根系分泌物的流动局部地提高了许多常见代谢物的浓度,不仅可以改变土壤的理化性质及微生物活性,还会影响土壤-植物界面的许多生理生化过程,直接或间接地提高植物抗逆性。本文综述了生物与非生物胁迫对植物根系分泌物组成和数量的影响,总结了根系分泌物介导植物防御生物与非生物胁迫的方式,并对未来的研究方向进行了展望,旨在为更深层次地研究植物在逆境胁迫下的适应性机制提供参考。 相似文献
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根系分泌物在土壤-植物养分循环和缓解植物环境胁迫方面具有重要作用。根系分泌物的收集是研究植物根系过程和相应机制的基础。通常所用的溶液收集法简单易操作,但由于人为扰动大,不能反应根系分泌物的真实情况。介绍了一种新型根系分泌物原位连续采样装置,该装置由根系生长箱和根系分泌物收集装置二部分组成。根系生长箱中土壤和根系之间由滤膜隔开,土壤中的营养元素可以透过滤膜供应植物生长,带有真空抽气泵的根系分泌物收集装置可以实现用去离子水原位淋洗根系、收集根系分泌物的目的。该收集装置外源葡萄糖加标回收率为89%±2%。小麦种植在根系生长箱中,在小麦生长42 d期间,用新型采样装置和溶液收集法分别收集了根系分泌物,研究了小麦根系分泌DOC能力随生长时间的变化。结果表明,收集方法不同,小麦根系分泌DOC能力随生长时间变化不同。在新型收集装置法中,小麦根系分泌DOC能力随着生长时间呈现降低的态势,而溶液收集法则呈现出上升的态势。新型采样装置能实现植物土壤生长条件下原位收集根系分泌物,采样中扰动小,为根系分泌物研究提供了较好的收集方法。但也存在设备复杂、采样流量不易控制等缺点,是今后需要改进的方向。 相似文献
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外源稀土（RE）可导致根-土界面物理、化学及生物学特性发生根本性变化,特别是根系主导的根际动态过程的变化。如施用不同剂量RE条件下,稀土元素（REE）与根系的相互作用使根系生长、酶活性、细胞质膜透性等受到不同程度的影响。根系生长、酶活性的变化反映了植物可能通过根系形态学、生理学的适应性和非适应性变化机制来改变根系吸收养分、REE及重金属离子的能力,直接影响根际离子进入根系中的含量;而根系细胞质膜透性的变化则反映了植物可能通过根系分泌作用的适应性和非适应性变化机制来改变根系有机酸、质子等的分泌状况,使之作用于根际环境,制约养分、REE及重金属元素在根际的形态转化与迁移分布模式,从而间接影响根际离子进入根系中的含量。本文从外源RE对根系生长状况和酶活性的影响;对根系细胞质膜透性和分泌作用的影响;对根际养分、REE及重金属元素动态的影响;对根系养分、REE及重金属元素吸收分布的影响等4个方面的国内外文献出发,就土壤-植物系统中外源RE作用下根-土界面养分、REE及重金属元素的转化、分布及其植物有效性的响应变化与相关机制做出综述,同时提出目前研究中存在的问题,对今后的研究方向进行展望。 相似文献
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根系对酸胁迫的应激反应及硼调控耐酸机制的研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
过量施用氮肥在提高作物产量的同时加速了土壤酸化进程，近20年间我国农田土壤pH下降了0.42个单位。过多的H+可破坏根系细胞壁结构稳定性，诱导细胞死亡，进而抑制根系伸长，降低其对养分和水分的吸收，限制农产品产量和品质的提高。因此，探究植物对酸胁迫的应激反应机制，对制定缓解酸胁迫措施十分必要。本文综述植株内部调控和耐受酸胁迫的响应，以及硼提高植株耐酸性的机制。通常，植物通过Ca2+和K+通道进行的信号传导可感应介质pH的改变，并同时在基因和蛋白水平进行调控，从而快速响应酸胁迫；近期多项研究表明，硼可调控植物根系有机酸分泌，通过改变细胞壁特性来维持细胞壁结构稳定，并通过刺激乙烯和Ⅲ类过氧化物酶 (CIII Prxs) 代谢等共同作用缓解植物酸胁迫。目前，对植物酸胁迫的研究逐步深入，但酸胁迫下植物根系代谢产物变化及诱导机制尚不清楚，响应低pH的特定基因尚不明确，仍需进一步研究。 相似文献
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植物根系分泌物与根际微生物交互作用机制研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
根际是受植物根系影响最为强烈的微域环境,是植物和土壤交流的桥梁。根系能通过调控根系分泌物的种类和数量影响根际微生物的种群结构和多样性,根际微生物通过改变根际土壤特性影响根系的分泌作用,进而影响植物的生长发育过程。因此,很有必要对这些研究进展进行梳理,提出未来该领域的研究重点。本文以1999～2022年中国知网（CNKI）和Web of Science核心数据库为文献来源,对根系分泌物与根际微生物互作相关的64篇论文进行分析。总结了近年来根系分泌物和根际微生物互作的最新研究成果,重点介绍了根系分泌物对根际微生物种类、数量和分布的影响,环境胁迫对根系分泌物和根际微生物的影响,以及根际微生物对植物生长的影响。基于此,我们对该领域未来的研究方向进行了展望。深入理解根系分泌物和根际微生物之间复杂的互作关系及其机理,对揭示根际微生态调控过程、土壤微生物组功能、促进农作物增产等方面具有重要的意义。 相似文献
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一种新型根系分泌物收集装置与收集方法的介绍 总被引：2，自引：0，他引：2
根系分泌物在养分活化、改善环境胁迫方面具有重要作用,很多科技工作者对根系分泌物的研究表现出极大兴趣,取得了一系列进展。但土壤栽培条件下,根系分泌物收集是一个难点。本文介绍了一种新型根系分泌物的收集装置与收集方法。该装置由根系生长箱和分泌物收集箱组成,植物在生长箱土壤中生长,通过定向引导作用,根系从生长箱穿过琼脂层进入收集箱中生长,待收集箱内积累一定根系后,通过淋洗收集箱内的介质,实现根系分泌物收集。研究发现,利用该装置收集分泌物,植物总根尖数的90%分布在收集箱。外源有机酸加样回收率可达70%以上。土壤栽培条件下,随生长时期延长,大豆有机酸分泌量逐渐增加,苹果酸分泌量高于柠檬酸。而且土壤栽培条件下大豆柠檬酸和苹果酸分泌量是溶液栽培时的11.4倍和6.7倍。上述研究表明,该装置可以用于土壤栽培条件下根系有机酸的分泌研究。 相似文献
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根系分泌物与土传病害的关系研究进展 总被引：5，自引：0，他引：5
根系分泌物是植物–土壤–病原微生物相互作用的桥梁,是决定病原菌–作物关系的关键生态因子,影响着土传病害的发生与发展。本文阐述了根系分泌物的定义、分类及产生机理;重点从根系分泌物的化感自毒效应,根系分泌物诱导根际微生物群落,根系分泌物影响病原菌丰度,根系分泌物影响根际土壤环境4个方面阐述了根系分泌物与土传病害的关系;并从研究方法和研究领域方面展望了今后研究的方向与重点。未来需要建立根系分泌物的原位收集、实时监测、量化方法技术体系,耦合利用组学技术,建立植物根系分泌物–根际微生物组成与功能–病害之间关系的数据库网络公用平台,加强根际病原菌与其他微生物相互作用关系研究,亟需根系分泌物作用下导致植物发病的病原菌浓度阈值研究,以期为发展土传病害的产生原理和完善土传病害根际防控技术提供依据。 相似文献
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根系分泌物的化感作用及其对土壤微生物的影响 总被引：11，自引：0，他引：11
总结了根分泌化感物质的种类及其化感效应,分析了生物和非生物因素与根系分泌化感物质之间的关系。此外,根系分泌化感物质的研究手段对于所取得的研究结果至关重要,其中根分泌物收集系统是收集根分泌化感物质的常用而可行的方法之一。对于根分泌化感物质的分离鉴定技术有多种,可根据需要选择适宜的分离方法。还列举了一些作物根分泌的化感物质对根际微生物产生的影响,阐明了根分泌的化感物质所起的重要化感作用。根分泌物化感作用的研究已成为土壤生态学领域的热点与前沿课题,自然条件下原位收集鉴定植物根系分泌物中的化感物质等诸多问题是该领域今后的研究重点。 相似文献
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基于植物-土壤反馈理论,连作体系中的根系分泌物必然在加剧土传病害发生中起重要作用,但相关研究证据尚缺少系统总结。本文梳理了连作导致土传病害加剧的现象以及连作对典型根系分泌物组分的累积。从有利于土传病原菌由土体向根际迁移、增殖和致病（“利病”）、破坏根际有益微生物群落防线（“压益”）和毒害根系免疫系统（“自毒”）等三个方面,揭示连作根系分泌物中某些物质促进土传病原菌入侵的机制。从根系分泌物角度阐述轮作、间作、套作、伴生和嫁接等多样性种植方式缓解连作土传病害的机制。提出鉴定“利病”、“压益”和“自毒”物质以及构建对应的消减技术途径,可为土传病害绿色高效综合防控提供理论和技术支撑。 相似文献
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根系分泌物是植物保持根际微生态系统活力的关键因素，也是根际物质循环的重要组成部分，对根际土壤生态环境中的物质循环具有重要的驱动作用。根系分泌物可以刺激微生物生长，增强其活性，加速根际养分循环，增加土壤养分利用率，并在小规模空间引起温室气体通量的变化。此外，它也是植物参与竞争的重要策略，植物通过根分泌物以获取种间长期生存的养分，甚至分泌对自身有害的化感物质来排挤其他植物，实现自我生存，即使存在自毒作用或引起连作障碍等。植物的健康生长依赖于自身与土壤微生物复杂动态群落的相互作用，但是根际微生物群落结构和组成却又受植物物种、植物生长期、土壤性质、功能基因等因素影响，这些因素的动态变化可能导致根系分泌物的多样化，从而形成复杂多变的根系分泌物与植物的关系，进而影响植物的健康生长。目前，对植物根系分泌物的研究是土壤生态学、植物营养与代谢等领域的研究热点，且随着分析技术手段的快速发展，根系分泌物相关研究也逐渐深入，进一步揭示植物与微生物间的协同作用机理对农、林等行业生产具有重要的指导意义。 相似文献
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化感植物根际生物学特性研究现状与展望 总被引：19，自引：7，他引：19
植物的根际是一个复杂的微生态系统,植物的根必须与入侵的邻近植物根及大量以有机物质为营养的细菌、真菌、土存害虫相互竞争空间、水分、矿质营养等。在土壤中,根与根际生物体的相互作用相当复杂且受到许多土壤因素的影响,地下根际生物体以根分泌物为媒介相互作用的机制比发生在地表的生物体的相互作用复杂的多。越来越多的试验表明,根分泌物在根与根、根与根际微生物间起着重要作用,并以其为媒介在植物与环境的相互作用中起着传递信息的作用。本文在简要综述前人研究的基础上,深入探讨了化感植物根际生物学问题及攻克途径,以期为深入研究植物化感作用提供依据。 相似文献
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Keitaro Tawaraya Ryota Horie Tadao Wagatsuma Kazuki Saito Akira Oikawa 《Soil Science and Plant Nutrition》2018,64(3):312-322
ABSTRACTRoot exudate is derived from plant metabolites and its composition is affected by plant nutrient status. A deficiency of mineral nutrients, such as nitrogen (N) and phosphorus (P), strongly affects the type and amount of plant metabolites. We applied a metabolite profiling technique to investigate root exudates of rice plants under N and P deficiency. Oryza sativa was grown in culture solution containing two N levels (0 and 60 mg N L?1) or two P levels (0 and 8 mg P L?1). Shoot extracts, root extracts, and root exudates were obtained from the rice plants 5 and 15 days after transplanting and their metabolites were determined by capillary electrophoresis/time-of-flight mass spectrometry. Shoot N concentration and dry weight of rice plants grown at ?N level were lower than those of plants grown at +N level. Shoot P concentration and dry weight of rice plants grown at ?P level were lower than those of plants grown at +P level. One hundred and thirty-two, 127, and 98 metabolites were identified in shoot extracts, root extracts, and root exudates, respectively, at the two N levels. One hundred and thirty-two, 128, and 99 metabolites were identified in shoot extracts, root extracts, and root exudates, respectively, at the two P levels. Seventy-seven percent of the metabolites were exuded to the rhizosphere. The concentrations of betaine, gamma-aminobutyric acid, and glutarate in root exudates were higher at both ?N and ?P levels than at their respective high levels. The concentration of spermidine in root exudates was lower at both ?N and ?P levels than at their respective high levels. The concentrations of the other metabolites in root exudates were affected differently by plant N or P status. These results suggest that rice roots actively release many metabolites in response to N and P deficiency. 相似文献
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Methods of collection of plant root exudates in relation to plant metabolism and purpose: A review 总被引：3，自引：0，他引：3
Valerie Vranova Klement Rejsek Keith R. Skene Dalibor Janous Pavel Formanek 《植物养料与土壤学杂志》2013,176(2):175-199
The aim of this work is to review the current knowledge on the effects of plant metabolism (C3, C4, and CAM) on root exudation and on the methods of exudate collection as well as the use of such exudates for analyses, testing of microbial response, degradation of pollutants, enzymatic activities, and occurrence of allelochemicals. We examine the advantages and disadvantages of each method as related to the downstream use of the exudates. The use of continuous percolation of solid cultivation medium with adjustment of nutrient‐solution strength appears to be a promising methodology for the determination of root exudation rates and qualitative composition of exuded compounds. The method mimics rhizosphere conditions, minimizing the artificial accumulation of compounds, alteration of plasma‐membrane permeability, ATPase activity, and the impacts of inhibitors or stimulators of root enzymes. Of particular significance is the fact that the adjustment of strength of nutrient solution and percolation enables universal and also long‐term use of the method, allowing high exudation yield by minimizing influx and maximizing efflux rates of exuded compounds at high nutrient‐solution strength. Furthermore, it facilitates assessment of the effect on soil microbial populations and their ability to degrade pollutants. Enzymatic activities can be assessed when a low strength of nutrient solution is used, with percolation of the exudates directly into tested soils. Composition of root exudates, regulation of root enzymes, and plant response to nutrient deficiency can be assessed by measuring net efflux or influx rates. The impact of heavy metals and other type of mechanical, chemical, and biological stresses differs according to the type of plant metabolism. This has significant consequences on transformations in plant communities, both structurally and functionally, and impacts upon crop nutrition, with respect to global climate change, and the use of plants for phytoremediation purposes. Understanding the effects of different types of plant metabolism on root exudation with respect to genetic regulation of synthetic pathways through root enzymes and transport systems presents an important direction for future research. 相似文献