根系分泌物介导的植物种间地下化学作用

发布时间：2017-12-16 23:18

本文关键词：根系分泌物介导的植物种间地下化学作用

【摘要】：植物间相互作用一直是生态学的基本科学问题,尤其是植物间的化学作用得到广泛关注。根系分泌物是植物在地下建立彼此关联的重要纽带,本研究针对多年生林木(杉木(Cunninghamia lanceolata)-火力楠(Michelia macclurei))和一年生草本(小麦(Triticum aestivum)与异种植物)混种体系,通过设置田间、盆栽和根箱实验,以生物量、根系形态、行为模式及化感物质含量等作为评价指标,系统探讨根系分泌物介导的植物种间地下化学作用,同时尝试寻找根系分泌物中调控这类植物种间关系的关键成分,为根系分泌物介导的植物种间关系的化学机制提供理论基础。其主要结果如下:(1)杉木-火力楠混栽对于杉木生长有着明显促进作用,这一作用涉及火力楠根系分泌物对于地下生态过程的调节。混交林显著提高土壤中的养分(P含量),并且建立且优化了不同于杉木纯林的微生物群落结构;火力楠根系分泌物和根际土能够促进杉木生长,其根系分泌物还间接调控土壤微生物群落结构;火力楠根系分泌物改变杉木的根系生长,表现为杉木根系在土壤中垂直和水平分配的改变,极大缓解了根系竞争作用。火力楠在与杉木混栽的过程中,其生物量、根系形态、根系行为的改变并不明显。进一步分析杉木和火力楠根系分泌物,发现两者在组成和含量上具有明显差别。(2)根系分泌物参与介导小麦与异种植物间根系层面的相互作用。在不同的共存模式下(63种同种植物单作(不含小麦),小麦与63种异种植物混种,小麦同种单作)下,植物能够识别共存植物的身份,并做出不同的行为响应,包含生物量、根系形态和根系模式的改变;且异种植物的系统发育学身份(单、双子叶及科属属性)决定小麦根系的根系形态响应,主要指总根系占有区域、总根长和根系最大幅度改变;植物根系水平层次的分配差异显示,63种异种植物与小麦共存时存在3种根系相互作用模式分别是躲避、无响应和侵入。进一步研究发现,根系分泌物对根系模式的形成有着重要的影响,表现为加入活性炭处理后,使植物根系水平层次上的分配模式由原本的躲避、入侵变为无响应。(3)共存植物根系分泌物中潜在化学信号介导小麦与伴生植物间的化学通讯。共存植物根系分泌物种类和浓度影响小麦根系化感物质DIMBOA浓度,高浓度的植物根系分泌物均可诱导小麦根系化感物质DIMBOA的合成,并且会降低小麦生物量。实验发现六种化学物质(茉莉酸、水杨酸、麦芽酚、黑麦草内酯、木犀草素)均可以诱导小麦根系化感物质DIMBOA的合成。其中,茉莉酸、水杨酸及黑麦草内酯在11种植物组织、根系分泌物和根际土中都普遍存在,且植物根系分泌物中黑麦草内酯的浓度与小麦根系化感物质DIMBOA诱导浓度间具有显著正相关。此外,茉莉酸、水杨酸和黑麦草内酯在100种大样本植物组织中普遍存在。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q945

【参考文献】

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