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1、内江师范学院学报第20卷第2期·68·JOURNALOFNEIJIANGTEACHERSCOLLEGENo12Vol120根系分泌物及其生态效应齐泽民,卿东红(内江师范学院化学与生命科学系,四川内江641112)摘要:综合论述了根系分泌物的种类、数量、分泌机理;特别是根系分泌物与根际养分活化与吸收、化感效应、污染生态的关系。提出了当前深入研究根系分泌物所急待解决的问题及研究方向。关键词:根系分泌物;环境胁迫;养分胁迫;化感效应;污染生态中图分类号:S153文献标识码:A文章编号:1671-1785(2005)02-0068-07植物
2、在其生长发育过程中,根系作为植物与土壤的接触面,从土壤中吸收水分、养分的同时,也对土壤产生影响。除根系穿插的物理效应外,更主要的是根系在其生育期间不断分泌根分泌物,释放到土壤中,影响土壤的物理、化学以及生物学性状,直接或间接地影响土壤的养分有效性,微生物活动,作物连作,有毒重金属和有机物染物在土壤中的生物化学行为等。本文就根系分泌物对以上几个方面的影响及机理作一简要综述,为以后进一步的研究提供理论参考。1根系分泌物的种类++根系分泌物的种类繁多,不同植物的种类和数量也有一定的差异。质子和无机离子(如H、NH4、++2+2+--2-2
3、-)是根系分泌物之一,这些离子对根际土壤pH及氧Na、K、Ca、Mg、NO3、Cl、SO4、HPO4等[1]化还原电位有一定的调节作用,进而可以影响营养元素在根际的有效性。根系分泌物中的低分子物质种类繁多,主要包括低分子量糖和20种氨基酸在根系分泌物中发现,糖类中以葡萄糖和果糖较普遍。氨基酸除蛋白类氨基酸外,还包括20世纪80年代后期确定的禾本科植物缺铁根专一性分泌物—麦根酸类植物高铁载体等非蛋白氨基酸。有关有机酸的研究近几年相当活跃,它们大部分是三羧酸循环的低分子中间体,对根际pH、微生物活性影响很大。某些次生代谢所产生的有机酸,
4、如苯甲酸、阿魏酸、肉[2]桂酸和某些酚类物质作为自毒物质或他感物质对植物自身连作或临体生物产生异种克生现象。脂肪酸在豆科中出现较多,对固氮微生物活性影响很大。根系分泌物中另一类物质是维生素类物质。West发现了亚麻根系分泌物中有生物素和维生素。酶也是根系分泌物的成分之一。Knudson发现根系分泌物中转化酶的存在。以后人们又发现了磷酸酶、蛋白酶、淀粉酶、RNA酶和DNA酶等。它们对修饰土壤以及提高植物抗逆能力有一定的作用。2影响根系分泌物的因素2.1植物种类及发育阶段根系分泌物的种类和数量与植物生态型和基因型差异有关。如烟草属植物与
5、玉米相比,根系分泌物的C/N、糖、氨基酸比率存在很大差异。豆科植物与其他植物相比,豆科植物根系分泌物中的脂肪酸较常见。Tyler和Strom(1995)对10个喜酸、10个喜钙植物根系分泌物的低分子有机酸的种类和数量进行比较,发现喜钙植物分泌的二羧酸和三羧酸的量明显高于喜酸植物,其中柠檬酸的分泌量高出喜酸植物一个数量级,喜钙植物二羧酸分泌量是喜酸植物的4-5倍,而喜酸植物所分泌的乳酸则是喜钙植[3]物的3倍多。不同基因型植物根系分泌物种类和数量也不同。如大麦和小麦在相同的栽培条件下根系分泌物中糖含量有很大的差异,大麦根系分泌的半乳糖
6、比小麦高3倍,小麦根系分泌的鼠李糖确是大[4][5-6]麦的2倍多。同一植物不同发育阶段根系分泌物的种类和数量也有较大的差异。收稿日期:2005-03-02作者简介:齐泽民(1970-),男,重庆市人,内江师范学院副教授,博士。2005年4月齐泽民卿东红:根系分泌物及其生态效应·69·2.2环境因素对根系分泌物的影响2.2.1根际环境的理化性质根系自身的生长发育受根际微生态环境的影响,因此根系分泌物的产物是受根际环境所制约。当根际处于逆境胁迫下,如干旱、涝害、酸害以及介质颗粒的性质变化等均可导致植物生理代谢障碍或植物组织损伤,从而引
7、起根系分泌产物的变化。白菜在水分胁迫下分泌更多的有机碳,其中氨基酸是对照的4倍,胆固醇和极性脂类增多。Elroy试验无菌条件下,豌豆、大豆、小麦与番茄在沙土或沙壤土上生[4]长,使土壤水分达萎蔫点后再灌水,结果根系释放氨基酸较正常条件为高。成田包三郎证明土壤水分含量与土壤质地有关,在萎蔫条件下,可导致氨基酸平衡的破坏,使之向植物体外溢出或扩散。另有研究表明在高盐浓度时,大麦根系分泌物中的游离氨基酸含量明显增多。Ayers等观察在O2、CO2的混合气体中植株分泌的效应,结果在CO2丰富的条件下分泌作用加强,分泌物中的氨基酸种类和数量皆
8、高于有氧条件。Hale等证明CO2浓度超过1%时,根系将受到伤害或抑制。除上述因素对根系分泌物有影响外,光、温、土壤有机质、土壤微生物区系也对根分泌物有一定的影响。植物根系分泌物数量在逆境条件下,一般都明显增多。Graham(1991
