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什么是根际?
- 根际是植物根系周围土壤的狭窄区域,受到根渗出物和相关土壤微生物等几个因素的影响。
- 除了在根系周围存在的微生物之外,根际被认为是从营养物质的营养素接受营养素的最活跃区域。
- 它是一种动态环境,波动与根生长和衰老的阶段波动。
- 作为一个地区的根际被洛伦茨·赫利纳被定义为一世纪以前,作为由植物根部影响的土壤隔间。
- 根际是土壤微生物学的重要组成部分,其负责土壤中发生的各种代谢过程,如营养素的循环和碳的摄取。
- 作物植物的根源在植物和土壤环境之间创造了界面,从而建立了微生物群落的巨大储层。
- 根际的面积通常从根表面延伸几毫米,在那里,根释放出各种化合物,如根分泌物、粘液和脱落的根细胞,这些细胞支持比散装土壤更高的微生物种群和活性。
什么是根际效果?
- 根际效应是植物根部对土壤微生物发展的影响,由于土壤的物理和化学改变以及根茎内的根系分泌物和渗出物。
- 根际效应是在根际微生物生物量与土壤生物量比较的基础上观察到的。
- 通过比较根际土壤(R)和散装土壤之间的群体密度[菌落形成单位(CFU)和散装土壤(R / S比率),可以测量土壤微生物群体的根际效果。
- 细菌的根际效应较高>真菌>放线菌>原生动物。
- 微生物多样性越近的rhizoplane,随后随着距rhizoplane的距离而降低。
- 土壤和植物植物营养素之间的相互作用渗出物改变了根际的微气密。
- 根际效应是植物根系与该区域微生物群落相互作用的结果,两者相互影响。
- 在根际,微生物活性影响植物根系,植物根系分泌物影响微生物生物量。
根际微生物(根际微生物群)
- 根际微生物群落由细菌、真菌、寄生虫、病毒和藻类等不同种类的微生物组成。
- 根际的微生物种群被称为根际微生物组和微生物种群在比散装土壤高得多的区域中。
- 在根际,有一个不同于土壤其他部分的微生物种群。
- 根际细菌较大,革兰氏阴阴性和反硝化细菌的比例高于散装土壤中的比例。
- 根际真菌的数量比非根际真菌的数量多10 ~ 20倍。
- 原生动物和其他Microfauna还在根际茁壮成长,因为这是食物最丰富的地方。
- 根际微生物的类型和群体受到在土壤上生长的植物类型的影响。
- 散装土壤中的微生物经常经历长期的营养剥夺;他们在处理饥饿和压力方面具有不同的生存策略。
- 根际细菌群落是从土壤中存在的微生物的主储层招募的。
- 在募集特定土壤微生物的招募到根际微生物组中,植物根部也影响微生物组的特定功能。
- 在根际区域发现的微生物的一些实例包括芽孢杆菌,花分脉,假单胞菌,农杆菌,阿尔卡尔酮,梭菌,黄杆菌,棒状杆菌,微胶,Xanthomonas那氨基塔,衣状,托雷滕,Descomyces,thelephora,verticillium,植物藻,rhizoctonia,microomonospora,热致酰亚胺,amycolaptos,Actinomadura,等
植物根际促生菌(PGPR)
图:植物生长的机制促进relizobacteria(PGPR)。图像来源:杜达纳·沙阿(研究之门)。
- 植物生长促进relizobacteria(PGPR)是一组细菌,可通过各种植物生长促进物质以及生物元化器来增强植物生长。
- PGPR充当生物元经济体是可持续农业的有效土壤微生物,并在改善农业收益率方面具有巨大的希望。
- 这些细菌能促进作物生长,有助于安全环境的可持续性和作物产量。
- 根际土壤含有不同类型的PGPR群落,它们对作物生产力表现出有益的影响。
- PGPR属展示植物生长促进活性的一些常见实例是假单胞菌,固氮螺菌、欧文氏菌、分枝杆菌、固氮菌、芽孢杆菌、伯克霍尔德菌、肠杆菌、根瘤菌、中根瘤菌、黄杆菌, 等等。
- PGPR在促进土壤健康和作物健康方面具有不同的作用。这些细菌的作用是生物肥料、生物防治剂和生物杀菌剂。
- PGPR作为生物肥料的功能是通过产生促进生长的植物激素,如吲哚-3-乙酸(IAA)、赤霉素(GA3)、玉米素、乙烯和脱落酸。
- 此外,这些细菌还促进植物营养,因为根瘤菌的细菌充当磷酸盐溶解细菌,增加了磷酸盐的可用性,提高了生物氮固定的效率,通过生产植物生长促进物质的生物氮固定效率和钢铁和锌的可用性。
- PGPR还通过直接拮抗拮抗相互作用和病原体之间的直接拮抗相互作用以及诱导宿主抗性来保护植物免受病原体。
影响其增长和活动的因素
土壤中微生物的生长和活动取决于其栖息地的可用资源(碳和其他矿质养分)和物理化学条件。
A.营养物
- 大多数土壤微生物可能是化学有机异养的,利用有机化合物作为碳和能源。
- 土壤有机物质的腐殖质分数为微生物提供了稳定的微生物营养碱;然而,腐殖质具有令人难以置信的复杂结构并且具有耐腐蚀性。
- 此外,腐殖质与矿物颗粒相关,并形成有机粘土络合物。因此,腐殖质仅用作为寡营性微生物的碳和能量慢源。
- 在根际区域,植物以根系分泌物和根系分泌物的形式释放其他形式的养分。
B土壤理化因子
- 土壤水分,土壤气氛和土壤温度等土壤的物理因素也影响土壤和根际区域微生物的生长和活性。
- 土壤水分不仅影响生物可利用的水分,还影响土壤通气状态、土壤温度和各种土壤化学反应。
- 土壤温度影响土壤中物理、化学和生物过程的速率。
- 土壤pH通过改变化学形式,溶解度和化合物的可用性间接地影响微生物。
C.互动
- 不同的土壤生物经常互相互动;相互作用可以是正,负或中性的。
- 正相互作用(共栖、协同和互惠)增强了种群在特定栖息地内生存的能力;负相互作用(竞争、无性繁殖和捕食/寄生)限制了种群增长。
- 与共生和菌根相互作用赞成生物体的生长及其在土壤中的活动。
什么是菌根?
图:植物中的互联网中,该植物将碳水化合物(光合作用产品)与真菌,而真菌为植物水和矿物质交换。图像来源:Nefronus。
- 菌根是植物根和真菌物种之间由于非致病性感染而形成的联系。
- “Mycorrhiza”一词表明了绿色植物和真菌根系之间的共生关系。
- 菌根协会被认为是一种温和的寄生派,更准确地称为相互主义,其中植物和真菌彼此受益。
- 菌根真菌对植物吸收矿物质至关重要,而真菌也从植物中获得养分。
- 大约90%的陆地植物依靠菌根真菌获取磷等矿物质。
- 在植物在营养成分缺乏的土壤中生长的情况下,菌根协会诞生于必要性。
- 在某些情况下,Mycorrhiza甚至可能对可能从轻度到严重的植物物种有害。
- 植物和真菌之间的营养交换是营养循环、生态、进化和植物整体生理的重要组成部分。
- 真菌在这种关联的主要功能是在植物中与土壤提供水和营养素,而植物共享通过对植物的光合作用形成的营养素。
类型(Ectomycorrhiza和nodomycorrhiza)
根据植物身体上的真菌的存在,菌根联想是两种类型的。
A. ectomycorrhiza.
- 外生菌根是一种真菌,与植物的根形成外部联系,而不到达根的细胞。
- 外生菌根是由各种担子菌、子囊菌和接合菌以及不完全真菌形成的。
- 它们的形态、生理能力、适应性以及对植物的益处各不相同。
- 突出菌毒素的菌丝在根的皮质细胞之间穿透,以形成称为“Hartig Net”的支化结构,以及形成围绕根部的紧凑的“披肩”(鞘)。
- 由于提高了营养和水分的吸收,广泛的菌丝体有助于藻胆菌更有效的生长。此外,相当数量的营养盐可以储存在真菌外套膜中。
- 外生菌根通常与硬木本植物形成共生组合,约占陆地植物菌根组合的5-10%。
- 被外生菌根真菌定殖的植物的小根通常表现出更多的分枝和起始特征,通常是棒状的、肿胀的短根。
- 这些形态学改变是由肌菌合成的毒素和生长调节因素引起的。
B.子宫内症状
- 由于穿透根组织的皮质细胞,子宫内症是与植物根部形成的真菌。
- 子宫内症占所有真菌协会的80%左右。它发生在许多植物,花,水果和树木的植物物种。
- 子宫内菌病的菌丝延伸出代表植物根系与真菌之间的更具侵入性关系的根。
- 在囊泡(用于储存)和仲裁(营养交换)的形式的情况下,在子宫内霉菌的情况下可以看到两个不同的根结构。
- 基于每组中发现的共生植物的宿主植物和结构性质,子宫内霉菌进一步归类为丛枝,颜,或兰花。
- 像Ececocorhiza一样的子宫内症,参与从土壤中吸收营养素(特别是磷),以向植物提供给植物,同时从植物接受营养素。
外生菌根与内生菌根的差异
图像来源:模具耐药菌株。
比较的基础 | Ectomycorrhiza. | 鼻咽癌 |
定义 | Ectomycorrhiza是真菌与植物根部的外部关联,该植物根部不会到达根部的细胞。 | 通过穿透根组织的皮质细胞,子宫内霉菌是真菌与植物根的关联。 |
发生 | Ectomycorrhiza占陆生植物中形成的菌根协会的约5%至10%。 | 子宫内症占所有真菌协会的80%左右。 |
Hartig Net. | Ectomycorrhiza在根组织周围形成Hartig网。 | 内生菌根没有形成Hartig网。 |
囊泡和arbuscules. | 在ectomycorrhiza中没有形成囊泡或仲裁。 | 内生菌根在植物根中形成小泡和丛枝。 |
hy | 真菌菌丝在根表面形成一层覆盖物,然后生长到土壤中。 | 真菌菌丝在土壤中形成松散的网络,并在植物根系上进行广泛的增长。 |
涉及的真菌 | 真菌如碱霉菌和ascoycota都参与了突出菌症。 | GloMeromycota的真菌参与了神经菌病毒。 |
穿透力 | 外生菌根不能穿透根组织的皮层细胞。 | 鼻咽癌渗透根组织的皮质细胞。 |
人工文化 | Eectomycorrhiza可以在人造媒体上进行文化。 | 物质病不能在人造媒体上培养。 |
根根的形态学变化 | Ectomycorrhiza不会导致植物根系的形态变化。 | 内生菌根导致分枝和开始特征,通常棒状,膨胀的短根。 |
植物 | Eccycorrhiza通常与温带林树根有关。 | 子宫内症通常与农业和园艺植物有关。 |
菌根的功能
- Mycorrhiza最重要的功能是在周围和宿主植物之间交换营养素。
- 相当大量的营养盐可以储存在真菌菌丝中,然后促进在高海拔地区的次优位置的植物生长季节开始时快速激活代谢。
- 真菌菌丝体可以进一步作为抵御其他微生物引起的感染的重要屏障。
- 端症对侧面根部的形成是必不可少的,以及硫和磷等必需矿物质的吸收。
- Mycorrhiza还改变了氮素采集,从而改善了植物生长。
- 已知ectomycorrhiza参与分解过程和从有机物中动员氮。
- 这些联系也增强了植物对恶劣环境条件和盐分的耐受性。
- 菌根通过降低铝毒性、改善植物氧化系统参与植物修复过程。
疏散性微生物对植物的积极作用
- 脱菱微生物在植物和土壤的生态健康中发挥着重要作用。
- 重要的微生物方法,如植物保护,生长促进,抗生素,地球化学循环和植物殖民化等植物殖民地发生。
- 脱椎间微生物增加了从土壤到工厂的矿物质营养素的供应。
- 根际的另一组微生物通过阻止植物病原体的生长或活动间接刺激植物生长。
- 这些微生物负责通过生产植物激素的直接增长促进。
- 植物生长促进的根瘤菌通过提高植物植物生产,磷酸盐溶解和施工电影产生来充当生物元化器。
- 根际生物合成抗真菌代谢物如抗生素、真菌细胞壁溶解酶或氰化氢的能力抑制了真菌病原体的生长。
根疏散性微生物对植物的负面影响
- 根际微生物最重要的负面影响之一是微生物与植物竞争水,营养和空间的竞争。
- 无根际微生物组的一些成员可以充当植物病原体,导致不同形式的植物疾病。
- 在根际微生物群落中微生物之间的竞争甚至可以导致丧失有益的微生物。
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