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1、根际微生物与植物的相互作用,目录,CONTENTS,根际的定义与意义,根际微生物对植物的影响,根际形成的共生关系,根际微生物在生态修复的应用,根际的定义与意义,定义：,“根际”植物根系直接影响下的特殊生态环境，即从根表面到距根12mm范围受根系分泌物控制的薄层土壤。“根际效应”在根际中，植物根系的细胞组织脱落物和根系分泌物为根际微生物提供了丰富的营养和能量，使植物根际中的微生物数量和活性显著高于根际外土壤的现象。“根际微生物”是指紧密附着于根际土壤颗粒中的微生物，以细菌为主，其中革兰氏阴性菌占优势，最常见的有假单胞菌属、黄色杆菌属、产喊杆菌属、土壤杆菌属等。,根际的定义与意义,根际的意义,植物
2、根系分泌物氨基酸：各种氨基酸；有机酸：乙酸，丁酸，乳酸，柠檬酸，苹果酸等；碳水化合物：葡萄糖，果糖，核糖，半乳糖等；维生素类物质：生物素，硫胺素等。植物根系的细胞组织脱落物死亡根系和脱落的根毛、根冠、根表皮细胞等。,A.根系分泌物和脱落物是根际微生物的重要营养和能源；,根际的定义与意义,根际的意义,离根越近，CO2的含量越高，O2的含量越低；O2含量少影响根际范围的Eh，一般偏低；由于根系分泌有机酸影响根际的pH值，一般偏酸。,B.根系的呼吸作用影响根际土壤的气体组分、pH值、Eh（氧化还原电位值）等；,根际的定义与意义,根际的意义,根系吸收作用强，分泌物也就多，根际效应也就大。根系吸收作用强
3、，根际水分充足，根际微生物发育量也就大。,C.根系的吸收作用对根际土壤微生物的影响；,D.根际温度一般比非根际土壤温度高1-2;E.根系的穿插作用，使根际的水分状况和通气条件优于非根际。以上条件都有利于形成有利于根际微生物生长繁殖的微环境。,目录,CONTENTS,根际的定义与意义,根际微生物对植物的影响,根际形成的共生关系,根际微生物在生态修复的应用,根际微生物对植物的影响,根际微生物类群,根际细菌：以G-的细菌为主，假单胞菌、黄杆菌、产碱杆菌、无色杆菌、色杆菌等；根际放线菌：以链霉菌属种为主；根际真菌：镰刀菌、曲霉属、丝核菌、木霉、腐霉等；根际原生动物：根际线虫；,以细菌为主，其次还有放线
4、菌、真菌、原生动物等。,线虫,曲霉菌,铜绿假单胞菌,链霉菌,根际微生物对植物的影响,根际微生物对植物的作用,有效化营养元素微生物的代谢作用加强了有机质的分解，促进植物营养元素的矿化，增强了对作物的养分供应。(根际微生物通过溶解矿物中的磷酸盐，给植物提供可溶性的磷酸盐，加快植物对磷酸盐的吸收。)促进植物生长根际微生物能合成多种生长素、植物生长激素，加速种子萌发和根毛发育。根际微生物分泌的抗生素类物质，有助于作物抵抗土著性病原菌的危害，也利于与其它根际微生物建立协作关系。产生铁载体改善植物的生长条件，促进植物生长。根际中的菌丝体可以转移植物中的放射线物质和重金属等有害物质。根际微生物产生二氧化碳，
5、可增加钙物质可溶性，利于植物吸收。根际中自生固氮菌可以固定大量的N2，给植物提供有机和无机氮。,1.有益的影响。,根际微生物对植物的影响,根际微生物对植物的作用,微生物与植物竞争矿质营养，在一定时间内减少了对植物养分的供应，造成对植物生长的不利。反消化细菌使含氮物质变成N2，养分损失。细菌对某些重要元素的固定可严重影响植物的发育。(例如：细菌固定锌会导致果树得小叶病；细菌固定氧化锰会使燕麦得灰斑病。)由于不同植物根际条件的选择性，某些病原菌在相应植物的根际得到加富，更助长了病害的发生。长期种植同一作物造成根际有毒物质积累，虽然每年施肥充足和采用相同的栽培措施，但作物产量仍每年下降的现象。某些微
6、生物产生的有毒物质能抑制种子的发芽、幼苗的生长和根系的伸长。根际微生物产生生长激素过高，可抑制植物生长。,2.不利的影响。,目录,CONTENTS,根际的定义与意义,根际微生物对植物的影响,根际形成的共生关系,根际微生物在生态修复的应用,根际形成的共生关系,1.菌根,外生菌根真菌菌丝在植物幼根表面生长并交织成鞘套状结构包在根外，使根呈臃肿状态。形成于木本植物，大多数为森林乔木。内生菌根菌丝直接入侵根表皮细胞内和细胞外，不形成哈氏网；在皮层细胞内的菌丝，其顶端膨大且分枝，形成泡囊；多形成于禾本科和豆科植物。,菌根是某些真菌和植物根系的互惠共生联合体。真菌叫做菌根菌，包括子囊菌和担子菌。,内生菌根
7、,外生菌根,根际形成的共生关系,1.菌根,增加宿主根的寿命；增加从土壤中吸收营养物质的速率；选择性吸收磷酸根，含氮化合物，钾离子和钙离子，再传给植物；增加对植物致病微生物、毒素的抗性；增加植物抗高温、干旱和pH等不良环境；,1.外生菌根有益的影响。,外生菌根菌的研究应用，对于发展林业育苗，促进林木生长发育以及绿化荒山、矿厂废地有重要意义。试验表明：利用外生菌根可使树木提前45年成材。对外生菌根菌及其菌根关系的研究对进一步驯化野生食用菌，扩大优质食用菌栽培生产也具有实际意义。,根际形成的共生关系,1.菌根,植物光合作用为真菌的生长发育提供碳源和能源。丛枝菌根增加了根圈的范围，增加了根系对水分的吸
8、收，提高植物的抗旱能力，改善植物营养条件。丛枝菌根在植物吸收养料中的作用：扩大根系吸收范围，提高了从土壤溶液中吸收养料的吸收率。促进根圈微生物的固氮菌、磷细菌生长，并对共生固氮微生物的结瘤有良好的影响。与植物病害关系：有好有坏。,2.内生菌根有益的影响。,增加植物根系对水分和营养物质的吸收；增加植物根系对磷素的吸收：分泌植素酶、磷酸酶，增加对有机磷化物的分解；菌根菌可打破根系的抑磷圈，增加磷的吸收。菌根真菌分泌生长激素刺激根系生长。,根际形成的共生关系,2.根瘤,参与结瘤的细菌有根瘤菌、固氮根瘤菌和缓慢根瘤菌。固氮根瘤菌能在热带豆科植物茎上结瘤，并以游离生活状态利用N2进行生长（其它根瘤菌没有
9、此功能）,植物根瘤和其中的根瘤菌之间的互惠共生关系，因为有了这种关系对于保持土壤肥力，增加农作物产量起着重要的作用。,根瘤菌,根瘤,目录,CONTENTS,根际的定义与意义,根际微生物对植物的影响,根际形成的共生关系,根际微生物在生态修复的应用,根际微生物在生态修复的应用,1.多环芳烃污染土壤的修复,多环芳烃是2个或2个以上的芳香环稠合在一起的一类惰性较强、性质稳定的持久性有机污染物。对于PAHs重度污染土壤，土壤中微生物群落受到其毒害影响，相应微生物的数量较少，植物修复的修复效率相对较低，可在利用植物进行污染土壤修复的同时，向土壤中接种细菌或真菌，增加微生物的数量提高植物修复有机污染物效果。
10、研究表明，紫花苜蓿通过根际效应可以有效刺激土壤根际土著微生物活性和数量的增加，从而有效促进土壤PAHs降解，接种菌根真菌能增加PAHs的生物可利用性，提高吸收率与矿化率。,紫花苜蓿,多环芳烃,菌根真菌,根际微生物在生态修复的应用,2.湿地沉积物中多环芳烃降解,多环芳烃是水环境中普遍存在的一类具有遗传毒性、芳烃受体效应和内分泌干扰效应的污染物。水生植物的根际效应和功能内生菌的定殖可以有效地控制和修复多环芳烃污染的沉积物。研究发现，植物能够释放包括萜烯、类黄酮、木素衍生物在内的有机化合物，这些物质的化学结构与污染物相似，因此它们可以诱导根际微生物降解基因的表达，从而促进的生物降解。研究表明，湿地很多水生植物，例如菖蒲、美人蕉、香蒲，芦苇等与微生物（根际根内菌）的相互作用对沉积物中降解效果明显。目前功能内生菌如何定殖于水生植物体内调节植物体内酶系活性，增强水生植物对毒性有机污染物的分解代谢，进而降低水生植物污染风险的研究比较缺乏，限制了根际微生物在湿地修复的发展。,香蒲,芦苇,菖蒲,美人蕉,谢谢您的聆听！,
