蔬菜类作物根系分泌物化感作用研究初探

介绍了蔬菜类作物根系分泌物的定义、种类、组成及分泌特性,并从自毒作用与连作障碍的角度出发,进一步分析了根系分泌物与作物间的化感作用及对蔬菜栽培的影响,以期为指导农业生产提供依据。

植物根系分泌物对农作物生长发育的影响研究进展

植物根系分泌物是植物根系在生长和发育过程中产生的一种生物活性物质,具有多种生物学和生态学作用。植物根系分泌物可以作为一种新型生物肥料,提高土壤肥力和农作物产量,同时降低化肥和农药的使用量,减少对环境的污染,还可以促进土壤微生物的生长和繁殖,维持土壤生态平衡。本文综述了植物根系分泌物的成分和生物学功能、作用机制,总结了植物根系分泌物对农作物生长发育的影响,并探讨了植物根系分泌物在农业中的应用前景。未来应进一步探究植物根系分泌物的作用机理和调节作用,开展其在不同作物和土壤类型上的应用研究,注重其产业化推广。

根系分泌物对作物养分吸收利用的影响研究进展

根系分泌物是作物与土壤交流的主要媒介,对于土壤养分活化、作物养分吸收、作物生长等均有重要作用。为探究根系分泌物与作物、土壤和微生物之间的关系,利用不同的根系分泌物来实现种间促进、提高自然资源利用率和农业生产力,本文归纳总结了根系分泌物的分类、功能及对土壤养分(氮、磷、钾和铁)的活化、作物养分吸收和作物生长的影响,讨论了有关作物应对养分胁迫的不同机制,并提出研究展望:一是加强根系分泌物的鉴定手段,实现根系分泌物组分的原位无损伤鉴定和分析;二是运用多学科交叉知识进一步揭示根系分泌物所介导的作物养分高效利用的根土界面生物互作过程;三是加强验证根系分泌物影响植物应对生物和非生物胁迫的目标基因和微生物的功能定位研究,利用基因工程手段达到有效改善植物健康的目的;四是推进研究成果向科技应用转化的进程,利用仿生学原理将有益的根系分泌物应用到实际生产中。

国内农作物根系分泌物研究热点的初步探析

综合中国知网、维普、万方数据库收录的2000—2021年发表的涉及农作物根系分泌物的中文试验性文章,搜索关键信息进行分析。结果显示:42%的研究涉及的农作物集中在小麦、大豆、玉米、水稻、蚕豆等粮食作物上。作物、微生物、土壤是探索外在环境与根系分泌物互作中所涉及的主要因素。互作研究主要包括农作物根系分泌物对外在环境的影响和根系分泌物对外在环境的响应。对农作物根系分泌物成分的分析在精度上主要可分为全量检测(占总研究的39%)、功能成分分析(占总研究的50%)和全成分分析(占总研究的11%)3个层次。尽管脂类、烷烃类、醇类等大分子量化合物在农作物根系分泌物中的种类占所有化合物种类的比例较高(41%),但对酸类、氨基酸类、糖类等低分子量且种类较少的初级代谢产物的研究数量占比较高(24%)。总的来看,粮食作物是我国农作物根系分泌物研究的重点,且根系分泌物的全成分分析尚处于发展初期。农作物根系分泌物中酸类、氨基酸和糖类等初级代谢物的功能与外在环境的互作是当前的研究热点。

大蒜根系分泌物对同属作物的抑制作用

【目的】研究大蒜根系分泌物对同属作物的抑制作用,为解决大蒜连作障碍提供理论依据。【方法】应用组织培养技术,在无菌条件下研究大蒜根系分泌物对同属作物大葱、洋葱和韭菜的毒害作用。【结果】大蒜根系分泌物对3种同属作物的发芽率、平均发芽时间、胚芽和胚根长、胚芽和胚根鲜重均有不同程度抑制,且抑制率随着大蒜根系分泌物浓度的增大而加大,最大抑制率分别达到51.72%、48.20%、51.57%、51.57%、82.14%和82.29%。大蒜根系分泌物对受试作物根系活力均有抑制作用,除大葱和洋葱较低浓度的T1处理外,其它处理与对照差异均达极显著水平,韭菜的根系活力对大蒜根系分泌物的响应比较敏感,T1处理与对照间的差异也达到极显著水平。用气相色谱/质谱联用仪(GC-MS)从大蒜根系分泌物中鉴定出主要物质:2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基基)苯酚、邻苯二甲酸二辛酯、花生酸、阿魏酸、9-十六烯酸、肉豆蔻酸、二烯丙基二硫化物等,其中阿魏酸和肉豆蔻酸已被认定为生长抑制物质。【结论】大蒜根系分泌物对同属作物具有抑制作用。因此,可以间接判定大蒜连作条件下田间根系分泌物逐年累积后产生的自毒作用,可能是导致大蒜发生连作障碍的重要原因。

不同作物根系分泌物对黄瓜的化感作用

就不同作物根系分泌物溶液对黄瓜种子和黄瓜幼苗的化感作用进行了研究。结果表明,油菜、玉米、小麦和小白菜对黄瓜种子发芽势和发芽率的抑制作用均较低;除玉米根系分泌物溶液外,其余作物根系分泌物溶液均抑制黄瓜种子胚根和胚芽生长,且胚芽的受抑制强度大于胚根;玉米、油菜、小白菜和黄瓜根系分泌物溶液对黄瓜幼苗苗高和茎粗有促进作用,且对黄瓜幼苗根长和根数的抑制作用较小。说明玉米是黄瓜种植最适宜的前茬作物,其次是油菜和小白菜,而豇豆、豆角和黑豆等豆科作物不宜作为黄瓜种植的前茬作物。

根系分泌物的生态效应与作物连作障碍关系研究进展

从导致作物连作障碍的主要因素——土壤理化性质恶化、土壤生物学环境恶化和化感作用出发,简要综述了根系分泌物与这3大因素之间的关系,并对连作障碍的防控措施进行了简述和展望,以期为作物连作障碍研究提供参考。

油菜根系分泌物对不同作物幼苗生长的化感效应

在实验室采用发芽试验的方法研究了油菜Brassicacampestris根系分泌物对小麦、油菜、蚕豆和玉米种子活力、幼苗生长发育及生理生化特性造成的化感效应。结果表明,油菜根系分泌物的化感累加作用对不同作物种子发芽率、幼苗芽长、芽质量、根长、根质量、根系活力以及幼芽过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量均具有显著影响,其化感效应对小麦的影响程度最弱,其中对小麦的种子发芽率、幼苗根长、芽干物质量、POD活性和根系活力以及各作物幼芽细胞膜的毒害程度均表现出促进作用,而对小麦幼苗其它生长特性以及油菜、蚕豆和玉米幼苗的所有生长特性均表现为抑制作用,表明油菜根系分泌物对不同作物及不同生长特性的化感效应具有不同的选择性。因此,合理搭配油菜作物的间、套、轮作是其夺取优质、高产栽培的关键技术。

作物根系分泌物对小麦种子萌发及幼苗生长的影响

为了探讨不同前茬作物与小麦轮作的生化关系,以大豆、花生、玉米、甘薯为供试材料,以小麦为受体材料,研究了4种作物根系分泌物对小麦种子萌发、幼苗形态及生理指标的影响。结果表明,大豆、花生、玉米和甘薯根系分泌物对小麦种子萌发率、胚根长、株高、根长、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均产生不同程度的影响,这4种作物根系分泌物对供试小麦的萌发率均表现出抑制作用,对小麦的胚根长、幼苗株高及根长则表现为低浓度促进、高浓度抑制的作用,且小麦幼苗的叶绿素含量整体上随着根系分泌物浓度的增加而降低。此外,小麦幼苗的POD、CAT活性总体上均随着根系分泌物浓度的增加而增加,大豆和甘薯根系分泌物处理下的MDA含量随着根系分泌物浓度的增加而降低。

作物根系对根际土壤N_(2)O产生与排放的调控机制研究进展

农田土壤是大气N_(2)O的重要排放源。农田土壤N_(2)O排放不仅受农业管理措施影响,还与作物根系生长密切相关,根系自身代谢对农田土壤N_(2)O生成与还原产生影响,进而影响农田N_(2)O排放。根际是根系-土壤-微生物相互作用的重要界面,是根系影响土壤N_(2)O排放最直接、最强烈的关键场所,也是农田土壤N_(2)O产生的热点区域,在农田N_(2)O排放中所占份额不容忽视。因而根系对根际N_(2)O排放的影响机制研究普遍受到重视。本文以国内外相关研究为基础,综合梳理了有关作物根系生长对农田土壤N_(2)O排放的影响强度以及对根际微域N_(2)O产生与排放的调控机制方面的研究进展,剖析了作物根系影响根际微域土壤N_(2)O产生与排放研究中存在的难点,并对未来相关研究工作进行了展望。根系对农田N_(2)O排放的影响过程复杂,涉及因子颇多。大量研究表明,施肥量及肥料种类,土壤氮素含量与形态、温湿度、光强等因素可通过调控根系生长来影响作物从土壤中汲取水分和营养以及光合产物向根系的传导与分泌,改变根际微域通气状况以及微生物赖以生存的碳氮源等营养成分,进而影响根际微生物的群落结构、数量和活性以及在土壤中的分布,由此介导根际微生物的硝化、反硝化过程,影响根际土壤N_(2)O生成、还原与排放。鉴于众多因素的影响,作物根系生长对土壤N_(2)O的生成与排放的影响具有促进或抑制双重作用,其作用方向与强弱将影响农田生态系统中N_(2)O的总体排放预算。因此,研究作物根系对土壤N_(2)O排放的调控作用及其对全球变暖的反馈机制势在必行,对减少全球N_(2)O排放预测的不确定性、减缓人类活动对全球变化的影响意义重大。

大蒜根系分泌物对同属作物的抑制作用

目的：研究大蒜根系分泌物对同属作物的抑制作用，为解决大蒜连作障碍提供理论依据。方法：应用组织培养技术，在无菌条件下研究大蒜根系分泌物对同属作物大葱、洋葱和韭菜的毒害作用。

小麦、蚕豆和油菜根系分泌物对麻花艽种子萌发的影响

分别用去离子水和乙酸乙酯萃取小麦、蚕豆和油菜根系分泌物刺激麻花艽(Gentiana straminea Maxim)种子,再进行麻花艽种子的发芽试验,考察小麦、蚕豆和油菜的根系分泌物对麻花艽种子萌发及胚根生长的影响。结果表明,小麦的根系分泌物水相浸提液对麻花艽种子萌发及胚根生长有轻微的促进作用,且随着水相浸提次数的增多,促进作用减弱。小麦的根系分泌物酯相浸提液对麻花艽种子萌发的影响不明显;蚕豆根系分泌物水相和酯相浸提液对麻花艽种子萌发及胚根生长抑制作用较弱;油菜根系分泌物水相和酯相浸提液对麻花艽种子萌发及胚根生长有明显的抑制作用,且随着水相和酯相浸提液浓度的降低,抑制作用减弱;油菜根系分泌物对麻花艽种子萌发及胚根生长的抑制作用最强,蚕豆根系分泌物对麻花艽种子萌发及胚根生长抑制作用较弱,小麦根系分泌物对麻花艽种子发芽有一定的促进作用。

不同季秸秆全量还田对小麦根系分泌物的影响

根系分泌物在植物与土壤进行物质交换和信息交流中发挥重要作用。为探明淮北平原砂姜黑土区不同季秸秆全量还田对于小麦根系分泌物的影响,采用非靶向代谢组学结合液相色谱-质谱联用技术(LC-MS),运用多元变量统计分析方法,对小麦单季秸秆全量粉碎覆盖还田(T1)、小麦秸秆全量粉碎覆盖还田+玉米秸秆全量粉碎翻埋还田(T2)、玉米单季秸秆全量粉碎翻埋还田(T3)、小麦玉米秸秆不还田(CK)的小麦根系分泌物进行系统性分析。研究表明T1处理增加了越冬期小麦根长与根干重,提高了根系活力;T1、T2、T3较CK分别检测到330、110、89种差异代谢物,T1较CK的根系分泌物中水苏糖、毛蕊花糖等部分棉子糖系列寡糖相对含量增加,对半乳糖代谢、糖酵解途径影响较大;脯氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺等相对含量增加,对精氨酸和脯氨酸代谢、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢两条通路影响较大;3-羟基癸二酸、磷酸肌酸、3-异丙烯基戊二酸、4-庚酸、肉桂酸等相对含量上升。由此可见,小麦单季秸秆全量粉碎覆盖还田改变了作物根系分泌物特征,通过增加部分糖类、氨基酸类、有机酸类物质相对含量,促进了小麦根长与干重的增加,并在秸秆还田条件下维持较高的根系活力。

不同禾本科作物与花生混作对花生根系质外体铁的累积和还原力的影响

采用土培盆栽方法模拟玉米 /花生、大麦 /花生、燕麦 /花生、小麦 /花生、高粱 /花生 5种种植方式 ,研究混作对花生根系质外体铁的累积和还原力的影响 .结果表明 ,当花生与 5种分泌植物铁载体能力不同的禾本科作物混作时 ,花生新叶叶色正常 ,而单作花生则表现出严重的缺铁黄化症状 ,混作花生各部位的含铁量明显增加 .与麦类作物 (大麦、燕麦、小麦 )混作的花生其各部位铁含量高于与玉米、高粱混作的花生 ,说明麦类作物改善花生铁营养的能力强于玉米、高粱 ,而两个玉米品种之间的能力差异不大 ,这主要是由于麦类作物分泌植物铁载体能力高于玉米、高粱 .在花生生长至第 5 0、6 0和 70d时 ,混作花生根系质外体铁含量也随着逐渐增加 ,并始终高于单作花生 .同时 ,混作明显地提高了花生根际土壤有效铁的含量 ,花生根系还原力也逐步提高 .混作花生逐渐提高的还原力和介质中不断供给的易被花生还原吸收的铁 。

大田作物根系研究法概述

根系在作物产量和品质形成过程中具有重要的作用,对根的研究近几年来逐渐成为研究的重点,针对对根研究所涉及到的取样方法和测定技术等方面的现状进行了概述。着重介绍了钻土芯法、分根法、框栽法、根袋法、电容法测根量和根系分泌物等方法。

不同作物对低磷胁迫的适应机理研究

溶液培养和砂培试验研究表明 ,低磷条件下 ,作物主要通过减小根半径、提高根冠比、增加根系比表面积、提高体内有机酸总量及酸性磷酸酶活性等来实现对低磷胁迫的适应。不同作物对低磷胁迫的适应能力不同。不同作物根分泌物对难溶性磷的活化量及作物对难溶性磷的吸收量为象草 >肥田萝卜 >猪屎豆。难溶性磷对作物有效性大小为铝磷 >铁磷 >磷矿粉。难溶性磷的有效性越低 ,作物的根冠比越大 ,养分从作物根部转移到地上部的比例越小。缺磷胁迫明显诱导作物体内有机酸总量的增加和酸性磷酸酶活性的上升。作物不同部位有机酸总量与酸性磷酸酶活性大小为叶片 >茎部 >

作物高效利用土壤磷素的研究进展

磷素供应是限制作物产量的重要因子之一,作物对磷肥当季利用率较低,其吸收的磷大部分来源于土壤,从而作物对土壤磷的高效利用成为关注热点问题,本文综述了国内外关于磷肥施入土壤后形态转化及其生物有效性,提高作物对土壤磷素吸收利用机制,解磷微生物对土壤无效磷转化机制等方面研究进展,以期为作物对土壤磷素高效利用进一步研究提供参考。

转基因作物对土壤生物的影响

综述了转基因作物根系分泌物和转基因作物残茬对土壤微生物和土壤动物的影响,主要表现在3方面:(1)对某些微生物和土壤动物有毒害作用;(2)为特定的微生物和土壤生物提供营养;(3)对土壤生物可能产生长期累积影响,但对此尚无定论。

农作物病害生物防治研究进展

综述了农作物病害生物防治的研究进展,包括有益微生物的利用、微生物代谢物的应用、抑病土和根系分泌物的利用、诱导寄主产生抗性和生物技术在生物防治中的应用。

大蒜与3种药用作物对烟草炭疽病菌的抑菌效果

烟草炭疽病是烟草苗期发生的一种主要病害,采用菌丝生长速率法,研究了大蒜、玄参、川明参、半夏等作物茎叶根系提取物、根系分泌物及其组合对烟草炭疽病菌的抑菌效果.结果表明:1)大蒜、玄参、川明参、半夏的茎叶和根系提取物对烟草炭疽病菌都有不同程度的抑制作用,抑制作用随提取物浓度增大而增强;大蒜抑菌活性最强,其茎叶和根系抑制率在0.50g/mL时均达到100%,玄参次之,茎叶抑制率在0.25g/mL时最高达58.40%,根系在0.5g/mL时最高(57.20%),川明参和半夏抑制率不高;大蒜鳞茎抑菌活性强于茎叶,玄参茎叶抑菌活性强于根系;川明参茎叶、根系提取物组合增益效应明显;2)大蒜、玄参、川明参、半夏根系分泌物对烟草炭疽病菌均表现出一定的抑制作用,随根系分泌物浓度增大而增强,抑菌强度由大到小为大蒜,玄参,川明参,半夏;3)提取物和根系分泌物组合的抑菌性,玄参、川明参介于提取物组合与根系分泌物之间,半夏略有降低.得出大蒜、玄参、川明参有防控烟草炭疽病的应用潜力.