植物代谢物含量和土壤性质对根系渗出和根际反硝化的交互调控植物通过根系渗出不断将大量单体碳化合物释放到根际中。据估计，根系分泌物约占光合固定C的5-21%。渗出的化合物通常被称为初级代谢物，如糖、氨基酸和有机酸，以及次级代谢物，如酚类、类黄酮和萜类化合物。根部可以主动或被动地通过根尖的质膜排出代谢物。针对浓度梯度的主动转运由能量依赖性ABC转运蛋白或ALMT和MATE转运蛋白进行。植物生长30天后，对根际和块状土壤进行取样，以分析反硝化酶活性和平行根系渗出分析。对于后者，用去离子水仔细清洗根系，并完全去除土壤颗粒。将约50mg匀浆冷冻植物材料用300μL甲醇悬浮。此后，30 μL 利比醇作为内标加入，将样品在70°C下孵育15分钟，并以1，400转/分摇匀，加入200μL氯仿，将样品在5°C和37，1r.p.m。下孵育400分钟，随后离心5分钟和15，000g。将80 μL上清液的等分试样冻干过夜。对于衍生化，20 μL 的 20 mg ml−1将甲氧基胺盐酸盐在无水吡啶中的溶液加入到干燥的提取物中。将样品在90°C和30，1g下孵育400分钟，然后加入35μL的N-甲基-N--三氟乙酰胺，将样品在37°C下衍生化30分钟，并以400rpm振荡。将根系分泌物的冷冻孵育溶液冻干约五天。对于衍生化，500 μL 的 20 mg ml−1将甲氧基胺盐酸盐在无水吡啶中的溶液加入到干燥的提取物中。如上所述，在衍生化20 μL等分试样之前，涡旋溶液并短暂离心。根系分泌物的总C和N在植物种类、土壤含水量、土壤类型和根系孵化液之间差异很大。总 C 渗出量范围在 0.15 至 1.64 mmol L 之间−1h−1g−1根 DW 和比总氮渗出量高约 100 倍，范围在 0.4 至 28.1 μmol L 之间−1h−1g−1根 DW。大麦和含氮化合物的根系渗出量在大麦中高，在小麦中低，黑麦草。在大多数处理中，在土壤含水量升高时，即在与好氧条件下相比，特别是在Gießen土壤上，在更厌氧的情况下，总C和N渗出量减少。Gießen土壤中的总C和N渗出量高，特别是在蒸馏水中孵育的植物根系。在Hoagland溶液中，总C根茎沉积到蒸馏水中大多较高，特别是对于在Gießen土壤中生长的植物。在所有植物和土壤中，15不3−-摄取能力呈负相关，有机酸渗出与DEA呈正相关。在渗出的丰富的化合物中，柠檬酸与DEA呈正相关。和与DEA负相关的荔枝。具有整体高预测能力的定量化合物的多元线性回归模型证实了负面影响15不3−-摄取和溶液渗出，但柠檬酸渗出对DEA有积极影响。此外，肌醇和亮氨酸以及脯氨酸和甘油为DEA提供了对该模型的解释力。然而，许多进一步的代谢物显示出与DEA的相关性，主要是在特定植物物种或土壤中;例如，在黑麦草中，许多碳水化合物和氨基酸在Gießen土壤中与DEA呈负相关，而在Rotthalmünster土壤的大麦中，许多有机酸呈正相关。对定量氨基酸、碳水化合物和有机酸的大量分析也揭示了两种土壤中黑麦草中氨基酸和碳水化合物的负相关关系。相比之下，大麦除了罗塔尔明斯特土壤中碳水化合物的正相关外，没有显示出进一步的相关性。在小麦中，有机酸与罗塔尔明斯特的DEA呈正相关，与吉森土壤中的DEA呈负相关。对于富马酸和苹果酸等单一有机酸，也显示了不同土壤中的负相关或正相关。本研究表明，根系初级代谢产物的渗出很大程度上取决于植物种类、土壤类型、土壤水分水平和根系渗出介质。尽管蒸馏水的浓度梯度很高，但许多碳水化合物和一些有机酸和氨基酸渗入营养液的量高于蒸馏水。在很大程度上，植物能够控制根系渗出，特别是氨基酸和有机酸的渗出，丙酮酸和富马酸盐甚至针对孵育溶液的浓度梯度积极渗出。在这种情况下，根系分泌物可以刺激或抑制根际DEA，这取决于化学物质和土壤微生物群落。具体而言，根系分泌物对反硝化的调节在低C土壤和高土壤含水量下似乎更为明显。整体来看，根系渗出有机酸表现出刺激作用，而荔枝渗出似乎抑制了反硝化活性。此外，硝酸盐吸收率和反硝化速率呈负相关，这说明了即使在氮有效性相对较高的农业土壤中，植物和微生物之间也存在氮的竞争。总体而言，我们的结果表明物理化学土壤参数以及物种特异性植物代谢相互作用地驱动和调节根系渗出，从而驱动和调节根际的反硝化活动。将不同土壤和环境条件下的根系渗出测量与完整植物 - 土壤微生物系统中实际反硝化及其氮气产物比的直接测量相结合，将进一步促进我们对这些重要的植物 - 土壤 - 微生物相互作用的理解，但仍然因直接N的方法学问题而复杂化2排放测量。参考文献《植物生物学》《土壤生物学生物化学》《公共科学图书馆一号》#根际简介#

根际有机酸对土壤中重金属化学行为和生物有效性的影响研究重金属对土壤的污染及危害不容忽视,尽管土壤具有使重金属移动和削弱重金属的生物有效性等天然机制能力,如沉淀、吸附及氧化还原反应等。但是当土壤中重金属的浓度足够高时,土壤自身无法完全消除重金属带来的潜在危害,可能直接导致农产品或地下水受到污染,进而通过食物链等富集作用危害人体健康。因此有必要采取措施修复受到重金属污染的土壤。土壤有机酸是广泛存在于水体和土壤中的一种有机成分。有研究指出,有机酸的羧基官能团可以释放质子,使自身显负电荷,从而对阳离子表现出很高的络合亲和力;同时,金属与有机酸的络合作用影响着金属的形态、毒性及生物利用度,并促进其迁移或转运。此外,根际有机酸的金属解毒作用尤为突出。自然状态中的不同植物,如高粱、玉米、大豆及水稻等遭受铝胁迫时,通过根系分泌的有机酸与铝螯合,进而减轻或避免铝毒的迫害。土壤有机酸土壤中有机酸的来源及种类按分子量高低大致可分为低分子量有机酸(如草酸、乙酸和苹果酸等)和高分子量有机酸(主要是腐殖酸和富里酸)。土壤有机酸来源主要分为3类,即植物根系分泌、微生物代谢和有机质分解。高分子量有机酸主要通过有机质分解(如有机改良剂和土壤有机质)产生,而低分子量有机酸可以通过植物根系分泌物、微生物代谢产物或有机质分解产物在土壤中富集。上层土壤中有机质(包括动植物残体、排泄物等)的分解可以产生有机酸。研究发现，在对植物凋落物的研究中,其分解释放的低分子量有机酸主要包括柠檬酸和苹果酸。此外,在有机质的分解过程中,释放的低分子量有机酸还包括乌头酸、甲酸、乳酸、马来酸、丙二酸、琥珀酸、富马酸及酒石酸等。此外,土壤微生物(包括细菌和真菌)本身产生并释放的有机酸种类也很丰富,包括甲酸、柠檬酸、乙酸、草酸、乳酸、丙二酸和琥珀酸等。有机酸对重金属化学行为与生物有效性影响机理土壤酸碱度一直被认为是调节土壤重金属分布、养分可用性和土壤微生物活动的主要因素之一。因此,在评估根系有机酸对土壤理化性质的影响时,土壤酸碱度的变化就显得极为重要。植物根系分泌的有机酸能从其羧基上解离出H+,从而对土壤酸碱度、土壤环境变化和根际生化过程会产生一定的影响。一般认为,有机酸作为土壤酸度的来源之一,能够酸化根际土壤,进而影响根际的生化过程。这主要是植物根系分泌的有机酸解离出的质子,可以在土壤酸碱度的变化上产生一定作用。在评价有机酸对土壤pH值的影响时,不能仅考虑有机酸自身性质对土壤环境的作用,也应考虑到在有机酸-土壤体系中土壤自身理化性质(土壤结构、黏粒组成和土壤缓冲能力等)带来的影响。根系有机酸对重金属的作用非生物作用。植物根际分泌的有机酸多为分子量低于200的低分子量有机酸(LMWOAs)。该类有机酸可通过生物或非生物(化学)作用来改变重金属在环境中的赋存形态,从而影响重金属的生物有效性。一般来说,重金属在土壤中的存在形态被划分为5类,即可交换态、残渣态、碳酸盐结合态、有机物结合态和铁锰氧化结合态。而植物根际分泌的有机酸作为植物分泌物中一种重要成分,对根际环境中重金属形态转化的作用不容忽视。柠檬酸能通过和Pb形成表面有机络合物,从而促进水稻土中铅的吸附。根系有机酸对土壤矿物的作用已有研究,主要集中在根系有机酸通过酸化、络合及交换作用来释放土壤矿物中的重金属。土壤中的重金属一般以难溶态存在,根系有机酸通过对土壤矿物的酸化作用,使大多数金属变得可溶,并被释放到土壤溶液中。不仅如此,根系有机酸还可以通过与大多数吸附在土壤胶体上的矿物质(包括重金属)竞争并取代它们。根系有机酸与重金属的相互作用也受到根系有机酸浓度和种类、土壤理化性质和重金属形态等因素的影响。根系分泌物是土壤与植物相互作用的重要媒介,根系有机酸作为根系分泌物中重要的组成部分,在调节根际范围生态系统的动态平衡中起到重要作用,尤其是植物在缺少营养成分和应对重金属胁迫的过程中发挥难以替代的生态功能。生物作用。微生物在土壤生态系统中扮演着重要角色,尤其是在植物根际的微生态体系中体现得更加明显。植物通过向根际环境中释放根系分泌物,来为根际环境中的微生物提供营养物质。土壤微生物往往可以作为根系有机酸-重金属相互作用体系的中间体,在土壤体系中重金属的形态或价态改变上起到至关重要的作用。在部分土壤微生物为应对重金属胁迫而自发进行的代谢过程中,重金属的形态和价态可能会发生变化。微生物与砷长期共存而进化出的砷代谢机制(包括砷还原、砷氧化和砷甲基化)证实了该观点。

哈茨木霉的根际作用原理，这一定能够满足你的好奇心

成都生物所在根系分泌物海拔梯度变化规律及其关键生态驱动因子研究中获新进展发表日期： 2023-05-23作者： 杨涵根系分泌物是植物与土壤进行物质能量交换和信息传递的重要载体物质，是调节根际微生态系统活力与功能特征的关键要素，在森林土壤有机质分解和养分循环过程中具有十分重要的调控作用。根系分泌物作为一种能源/碳源输入，其数量和质量是植物长期进化及其对环境适应结果的终产物。相应地，根系分泌物关键生态驱动因子及其潜在调控机制一直是森林根际生态学领域关注的重要课题。作为一种典型的根系养分获取生理性状，大量研究表明土壤养分和气候是驱动根系分泌物速率变化的关键因素。然而，此前的研究大多局限于单一变量的控制实验或样带调查下根系分泌物对土壤养分或气候的响应，而忽略了自然条件下多种环境因素的共同变化对植物生理代谢和养分获取策略产生的复杂影响。目前有关多变环境下植物根系分泌物输入究竟受何种因素主导仍存在争议，这极大地限制了对森林根系分泌物介导的土壤生物地球化学过程的深入认识。基于此，中科院成都生物研究所森林生态过程与调控项目组尹华军研究员团队以青藏高原东部高寒针叶林为研究对象，通过对两个海拔梯度序列各自优势针叶树种（排除了树种差异干扰，图1）根系分泌物的原位收集，系统探讨了海拔梯度下根系分泌物输入速率的变化规律，并结合根系、土壤和气候参数的分析，进一步揭示了土壤养分和气候在驱动分泌物变异格局中的相对贡献大小及其潜在驱动机制。研究结果表明：I）随着海拔升高，两个树种的根系分泌物输入速率均呈下降趋势，从低海拔处到高海拔处分别下降了60%和62%；II）气温而非土壤养分有效性主导着根系分泌物输入速率的海拔变异。具体而言，随海拔升高，气温通过直接降低树木的生理活性以及间接诱导更加保守的地下碳分配策略和根系形态性状，从而导致分泌物碳输入量的下降（图2）。上述结果表明，相较于土壤养分，气温在决定高寒针叶林根系分泌物海拔变异中发挥着更为关键的作用，这对于理解和预测全球变暖背景下高寒针叶林根系分泌物及其诱导的一系列土壤碳-养分循环过程的响应模式具有重要意义。上述研究结果于2023年5月20日以“Temperature rather than N availability determines root exudation of alpine coniferous forests on the eastern Tibetan Plateau along elevation gradients”为题，在线发表于林学领域TOP期刊《Tree Physiology》上。成都生物研究所硕士研究生杨涵为论文的第一作者，尹华军研究员和特别研究助理张佩佩为论文共同通讯作者。本研究得到了中科院“西部之光”交叉团队项目、国家自然科学基金项目和西藏自治区科技计划项目的联合资助。原文链接图1 研究地点和海拔梯度序列采样点分布图图2温度调控高山针叶林根系分泌物海拔变异格局的概念框架图

根际微生物的作用。根际微生物的作用是至关重要的。首先它能够给植物清洁卫生。它就像一个清洁工，并且还能开采一些营养元素。它还是保卫大队长。如果这个时候无线重来了，我在这进不来。因为微生物的世界是一个强势的世界，我往这一站其他人就来不了了。虽然我不直接像化学药剂一样杀了你，但是我往这一站，我身边分泌出来的这些东西在这一圈里别人就靠不住，一靠近的时候它不舒服。因为分解的有低聚酶挨住我了，我就直接把你给列举了。根据周围如果生长的都是有益微生物，是不是有害微生物就染不了了，过不来了。这就是根系微生物的作用。对根系来说微生物也是一个浸染者，也会想着微生物来了，我得喂它一点，没有吃的就咬我。所以为什么让大家拌种？这就是给它一个土壤，对这个根系会想着怎么有微生物在这，不行，我得赶快脱落点东西喂点东西，不然它咬我。这就是它要赶快想尽一切办法。我要长根，我要长大，不然它要侵入我怎么办？其实当中是这个道理，给它感知到了一种危险存在。其实这不是危险不会侵犯它的，但是植物感知到的是危险，所以它越发的努力。所以咱们种植的时候，要适当的给它一些情境，激发身体当中的职能和斗争，植物和人是一样的。#根际简介#

种好烟，就用根际空间

植物根际中养分的循环过程是什么？植物根基在养分循环中的研究成果是什么？植物根际是植物根系与周围土壤环境之间的接触界面，是植物吸收水分和养分的关键部位。植物根际不仅为植物提供必需的养分，还与土壤微生物相互作用，参与养分循环和生态系统功能的维持。对植物根际在养分循环中的作用进行深入研究，有助于更好地理解植物与土壤之间的相互作用，促进农业生产的可持续发展以及土壤生态系统的保护与修复。植物通过根系吸收土壤中的养分，主要包括无机离子（如氮、磷、钾等）和有机物质。养分吸收是植物根系与土壤之间的主动交换过程，通过根毛和根毛区域的细胞膜转运蛋白，植物能够选择性地吸收所需的养分。养分吸收的速率受到土壤中养分浓度、土壤pH值、根毛的生长状态等因素的影响。吸收到的养分在根系内部通过转运蛋白质进一步传输，从根的吸收区域输送到植物的上部。养分转运包括根际转运和内部转运两个阶段。根际转运是指养分在根毛表面或根际微生物的共生共存中进行短距离传输。而内部转运则是指养分在根系内部细胞之间的长距离传输，包括根髓部和根皮部的细胞间转运。植物根系释放部分吸收到的养分到根际，形成植物根际溶液。养分释放的过程受到植物根系生理状态和土壤环境条件的影响。部分根际溶液中的养分会通过土壤水分的运动和根际微生物的活动进一步向土壤中扩散。植物根际中的养分可以通过根际微生物的代谢和转化而发生变化。微生物群落可以利用根际溶液中的有机物质和无机离子，进行氧化、还原、脱羧等一系列反应，将养分转化为不同的形式。植物根际是一个复杂的生态系统，其中微生物群落起着至关重要的作用。微生物与植物根基之间存在着密切的相互作用，对养分循环过程有着显著的影响。在植物根际中，微生物通过多种途径参与养分的转化、释放和转运过程，下面将详细介绍植物根际的微生物群落与养分循环之间的关系。植物根际的微生物群落由细菌、真菌、放线菌等多种微生物组成。这些微生物对根际养分循环具有多种功能。它们通过分解有机质、矿化有机氮和磷等方式，将有机养分转化为无机形式，为植物提供可吸收的养分。微生物可以产生酶类物质，促进养分的释放和溶解。某些微生物还具有固定氮和磷的能力，将大气中的氮固定为植物可利用的形式，增加土壤的养分供应。微生物还参与土壤中的硝化、反硝化等关键过程，对氮循环起着重要的调控作用。微生物通过代谢活动参与植物根际中的养分转化过程。在氮循环中，氨氧化细菌将氨氮氧化为硝酸盐，产生的硝酸盐可被植物吸收利用；反硝化细菌则将硝酸盐还原为氮气，使氮从土壤中释放到大气中。在磷循环中，磷溶解菌分解有机磷，将其转化为可供植物吸收的无机磷。这些微生物通过自身的代谢活动，改变了养分的形态和可利用性，对植物的养分供应起着重要作用。近年来，关于植物根际在养分循环中的作用的研究逐渐增多，取得了一些重要的成果。下面将总结一些研究成果，包括养分循环效率的提高、植物根际在农业可持续发展中的应用以及植物根际在土壤修复中的应用。植物根际与微生物群落的相互作用可以显著提高养分循环的效率。通过选择合适的植物与微生物共生，可以增加植物根际中的固氮和固磷微生物的数量和活性，从而提高土壤中的氮和磷供应。通过调控植物根际的化学环境和根际分泌物的组成，可以促进养分的释放和转化，增强养分的利用效率。植物根际在农业可持续发展中具有重要的应用潜力。一方面，通过合理选择和设计植物根际，可以提高农作物对养分的吸收利用效率，减少对化肥的依赖，降低农业对环境的负面影响。另一方面，植物根际与微生物群落的相互作用可以改良土壤质量和结构，提高土壤的保水能力和肥力，促进土壤生态系统的健康和稳定。植物根际在土壤修复中也发挥着重要的作用。一方面，通过植物的根系系统，可以将有害物质从土壤中吸收到植物体内，从而减少其对环境的影响。另一方面，植物根际与特定的微生物群落相互作用，可以促进土壤中有机物质的分解和降解，加速污染物的降解和清除。

促进植物生长的根际细菌对玉米养分吸收和产量的影响：不同品系的比较研究一、介绍：根际是植物根系周围的土壤区域，拥有多种微生物，包括促进植物生长的根际细菌。这些有益细菌与植物建立共生关系，并有助于它们的生长和健康。就玉米（全球主要谷物作物）而言，PGPR的应用在养分吸收效率、养分可用性和作物整体生产力方面显示出有希望的结果。本研究旨在比较不同品系PGPR对玉米养分吸收和产量的影响，阐明其具体作用机制。二、促进养分吸收的机制：2.1固氮：几种PGPR菌株具有将大气氮固定成植物容易获得的形式的能力。这种机制为玉米植物提供了重要的氮源，有助于促进生长和提高产量。2.2磷溶解：磷是植物生长的必需营养素，但其在土壤中的可利用性往往有限。某些PGPR菌株产生有机酸和酶，促进不溶性磷化合物的溶解，使它们更容易被玉米植物所利用。这促进了磷的有效吸收和利用，从而提高了作物产量。2.3植物激素的产生：PGPR可产生生长素、细胞分裂素、赤霉素等植物激素。这些激素调节植物的各种生理过程，包括根系发育、养分吸收和开花。应用产生植物激素的PGPR菌株可以刺激玉米生长，增强根系结构，提高养分吸收效率。三、比较研究：3.1实验设计：比较研究涉及不同品种的PGPR的选择和应用在受控条件下生长的玉米植株。纳入未接种PGPR的对照组进行比较。测量和分析各种参数，包括养分吸收、植物生长和产量。3.2品系选择：根据其报告在促进玉米生长和养分获取方面的功效，精心选择不同的PGPR品系。选择具有不同作用机制的菌株，如固氮、磷增溶和激素产生，以评估其对养分吸收和产量的比较影响。3.3数据分析：对收集的数据进行统计分析，以确定处理之间的显著差异。比较植物生物量、叶绿素含量、养分含量和籽粒产量等参数，评估不同PGPR菌株的有效性。四、结果：比较研究显示，不同PGPR菌株的营养吸收和产量存在显著差异。能够固氮的菌株显示出更好的氮吸收，从而促进植物生长和提高谷物产量。同样，精通磷溶解的菌株促进了更大的磷吸收，从而提高了玉米的性能。此外，产生植物激素的菌株对根系发育、养分吸收和作物整体生产力产生积极影响。五、讨论5.1菌株特异性影响：比较研究表明，PGPR菌株在促进玉米养分吸收和产量方面的有效性具有高度的菌株特异性。每种菌株都表现出独特的特征和作用机制，对植物生长和生产力产生不同的影响。这突出了仔细选择品系的重要性，以大限度地提高PGPR在玉米栽培中的应用效益。5.2协同相互作用：此外，该研究强调了不同PGPR菌株之间协同相互作用的潜力。据观察，将菌株与固氮和增磷等互补作用机制相结合，可进一步改良养分吸收和作物产量。这表明，与单独的单个菌株相比，组合使用多种PGPR菌株可以提供更好的结果。5.3环境因素：必须承认环境因素对PGPR菌株有效性的影响。土壤条件、pH值、温度、水分可用性和作物管理实践会显著影响PGPR和玉米植株之间的相互作用。因此，不同菌株的性能可能因特定的环境条件而异，这突出表明在农业实践中需要考虑特定地点的考虑因素。六、影响和未来方向：这项比较研究的结果对可持续农业和提高作物生产力具有重要意义。利用选定的PGPR菌株有助于减少对合成肥料的依赖，大限度地减少环境污染并改良土壤健康。通过加强养分吸收和促进植物生长，PGPR还可以帮助缓解养分缺乏和提高作物产量，应对全球粮食安全挑战。未来的研究应侧重于进一步阐明PGPR对玉米养分吸收和产量的菌株特异性影响的机制。此外，对PGPR菌株与其他环境因素（如土壤微生物组组成和植物基因型）之间相互作用的研究将为优化基于PGPR的玉米种植策略提供有价值的见解。此外，田间规模研究对于验证从受控环境中获得的结果是必要的，因为它们可以对在玉米生产系统中使用特定PGPR菌株的实际应用和经济可行性提供更现实的评估。监测PGPR对土壤健康和作物生产力影响的可持续性和持久性的长期研究对于确定其长期效益也很有价值。七、结论：对不同品系植物促生根际菌在玉米栽培中的比较研究表明，它们对养分吸收和产量有显著影响。菌株特异性效应、协同相互作用和环境因素的影响突出了仔细选择菌株和特定地点考虑的必要性。利用PGPR菌株在提高养分吸收效率和作物生产力方面的潜力，有助于可持续农业实践并应对全球粮食安全挑战。需要进一步的研究和田间规模的实施，以充分实现基于PGPR的方法在玉米生产中的益处。