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Rhizophagy周期

:: 2020年9月1日星期二::发布人Wendall Boehlje
系列中的第三位《打开植物根潜能:与詹姆斯·怀特博士的对话》
本月,我们的系列文章将继续推出第三期,重点关注怀特博士研究的核心内容:根食循环

在2010年,一队澳大利亚微生物学家发表了土壤中的植物和微生物之间的相互作用的研究成果。他们被称为过程Rhizophagy。詹姆斯·怀特博士和他的团队在罗格斯大学花了近几年调查这一进程。研究结果已经带领球队得出这样的结论Rhizophagy过程是周期性的,可以征收植物的获取氮和其他基本要素的能力的影响。

从本质上讲,Rhizophagy周期指的是植物的农场,他们需要的有益微生物的能力。植物通过产生它们上喂渗出物通过精确有益微生物到其根际的吸引力这个“农”过程。怀特的研究小组发现,微生物建立的过程是有条不紊的和永久的,当外界干扰不中断周期。

12步循环

循环过程如下12步序列:
  1. 微生物在根尖的分生组织中繁殖,植物在那里分泌出碳水化合物和有机酸等分泌液
  2. 微生物在植物根细胞内(在根细胞的细胞壁和细胞质膜之间)建立
  3. 细胞壁被氧化掉使用过氧化物由根细胞产生的微生物
  4. 微生物原生质体在根细胞周围的不断运动(这一过程称为环化)和暴露于根细胞浆膜产生的超氧化物中,可以从微生物原生质体中提取营养物质
  5. 微生物原生质体根细胞内复制,以便内在微生物的许多克隆制成
  6. 内在微生物原生质体刺激根表皮根毛形成
  7. 微生物原生质体从细长根毛顶端的孔隙中被喷射回土壤中
  8. 根毛分泌分泌物到最近从根毛顶端喷出的微生物上
  9. 微生物原生质体一旦被喷射回土壤,就能改造细胞壁
  10. 微生物殖民根际土壤
  11. 微生物获得了它们在根际生长所需的额外营养
  12. 微生物重新定植根尖分生组织(循环的重新启动)
这种周期性的序列提供了这样的植物获得使用土壤微生物的土壤养分高速公路。

“植物吸引微生物到分生组织,并将它们内在化到根细胞中。在这个过程中,植物将微生物暴露在称为超氧的活性氧中,以从微生物中提取养分。超氧化物会氧化微生物的细胞壁,导致微生物原生质体泄漏营养物质,这些营养物质被根细胞吸收。微生物在根毛细胞周围的圆周旋转,打破了从微生物到根细胞的营养流动梯度,促进了营养从微生物到根细胞的流动。怀特博士说:“最终,在这个过程中存活下来并在根毛内克隆的微生物将触发根毛的伸长,在这个伸长的过程中,这些微生物被喷射回根际,伴随着一条分泌物的轨迹重建微生物细胞壁。”然后微生物在土壤中获取所需的营养,最终被触发沿着渗出的‘食物’踪迹回到根部,这个过程再次开始。”

为什么植物需要的Rhizophagy周期?

怀特博士认为,整个过程有效与否的关键在于超氧化物及其从微生物细胞中提取营养物质的能力。

“超氧化的细胞壁断细菌使得它们成为裸原生质体。他们成为有许多不同大小的球形结构,”他说。“他们芽很快,该厂移动他们周围,通过一个叫做胞质环流过程,并复制它们,以便由根毛发达的时候,有很多很多复制品被弹出入土壤中。”

渗出区位于根尖与土壤微生物的交点处。根尖分泌碳水化合物、氨基酸、有机酸和许多其他微生物的食物来源,怀特和他的团队认为,唯一的目的是在这个区域内培养和培养微生物,让植物内化。

为了更准确地理解这种循环,怀特说,有一个简单的方法可以理解这种活动频率:植物的根尖越多,营养循环的次数就越多。

“如果你想想玉米植株和它的根的样子——许多小分枝根——这些小根尖就是微生物被培育和内化的地方,”他说,“自然地,草类经历了很多根茎吞噬循环。”

其次,但肯定不是次要的,食根循环的作用是它对植物可利用氮的影响。研究表明,有根际微生物的植物吸收和吸收氮的平均水平要比那些根际没有微生物的植物多30%。White和他的团队相信,植物正在迫使微生物固氮,尽管这一点还没有被完全理解。虽然氮是在食根循环中获得的,但由于食根循环,其他宏观和微观营养素也被植物组织吸收。

为了保持Rhizophagy周期,怀特说,自然必须允许永久使用非常有限中断的工作,并指出,在土壤中微生物缺乏微生物的改变整个植物 - 土壤关系。

“根食循环对植物健康和土壤关系产生影响,”他说,“例如,在没有微生物存在的情况下,植物的根很少形成根毛,我们知道这对植物的健康是有害的。”

怀特博士建议,为了保持土壤微生物群落的完整功能,应该考虑并实施非破坏性的农业措施,如减少合成肥料的用量和免耕措施。
随着我们继续探索土壤微生物群及其对植物性能的影响,请查阅我的第四篇也是最后一篇文章,我将在其中分享关于土壤养分循环潜力和硼在植物健康中的关键作用的见解。

食根循环的图示

在Rhizophagy周期图
A.根茎吞噬周期图,微生物进入根尖分生组织的根细胞,从伸长的根毛尖端的根细胞中出来。食根循环微生物在细胞内内生阶段和自由生活的土壤阶段之间交替;土壤养分在游离土壤阶段获得,在细胞内内生阶段氧化提取。
B.表演菌(箭头)的薄壁细胞的附近的根尖分生组织的周质空间龙舌兰幼苗(杆= 20杆m;用二氨基联苯胺四盐酸盐和苯胺蓝染色)。
C.草苗根毛尖出现的细菌(箭头)(bar = 20×m);荧光核染色SYTO 9)。


随着我们继续探索土壤微生物群及其对植物性能的影响,请查阅我的第四篇也是最后一篇文章,我将在其中分享关于土壤养分循环潜力和硼在植物健康中的关键作用的见解。

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类别

土壤学

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