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徐伟忠2周前
植物根系的“微邻居”:根际微生物的奥秘 微生物是生物圈的重要组成部分,在有机质矿化、腐殖质形成分解和植物营养转化中扮演着不可替代的角色。而根际微生物,是聚居在植物根部周围,以根的外渗物质和易分解死细胞为主要营养的微生物群体,其种类会随植物类别、生长阶段和根际介质性质变化,作物根际—微生物系统更是一个复杂严密的整体。 根际是微生物活动的“热区”,这里的微生物数量比非根际多出几倍甚至几十倍,这种现象被称为根际效应。究其原因,一方面植物根系会持续分泌代谢产物,另一方面根表组织的死亡脱落会改善根际物理与化学性质,大幅增加根际有机物质,为微生物繁殖创造了绝佳条件。不过根际效应的范围并非固定,比如番茄的根际效应范围为5mm,羽扇豆则达16mm,会因作物和微生物种类不同而变化。 根际微生物的生存还受多种环境因素影响。作物生长旺盛期,根系分泌物增多,微生物繁殖速度和数量也会随之上升,多数作物在开花前后,根际微生物的数量达到峰值。土壤pH值也会影响微生物种类构成:中性土壤中细菌占主导,酸性土壤里真菌比例更高。水分同样关键,基质过干会让根际水膜变薄,阻碍细菌游动、真菌和放线菌菌丝发育及营养扩散;基质过湿则会降低根际通气性,不利于好气性微生物生存,因此水培和固体基质培中,把控水汽比例尤为重要。 许多根际微生物是好气性细菌,比如根瘤菌、固氮菌、磷细菌等,它们的呼吸作用十分旺盛,对基质疏松度和通气性要求较高。而植物根系与微生物的呼吸作用会产生CO₂,这使得离根面越近的区域,CO₂浓度越高,O₂浓度则越低,这种特殊的气体环境也进一步塑造了根际微生物的生存格局。20世纪70年代中期后,电子显微镜在生物学中的应用,让人们对根际微生物的存在状况、分布位置及它们与根和介质的关系,有了更为深入的认识。#徐伟忠
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