植物根系分泌有機(jī)酸及其作用

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1、植物根系分泌的有機(jī)酸及其作用作者：黃建鳳[摘要]：在植物生長過程中，由根系的不同部位分泌或溢泌一些無機(jī)離子及有機(jī)化合物，這些物質(zhì)統(tǒng)稱為根系分泌物。根系分泌物是近一二十年來世界各國科學(xué)家日益重視的研究熱點，其中研究最多的是根系分泌物中的有機(jī)酸，由此可見其重要性。大量研究表明，在多種環(huán)境脅迫條件下，植物可通過調(diào)節(jié)其自身的生命活動過程來適應(yīng)環(huán)境脅迫。如在缺磷脅迫下，植物可通過增加低分子量有機(jī)酸的分泌，促進(jìn)自身對土壤中難溶性含磷化合物的利用，改善其體內(nèi)磷營養(yǎng)狀況，促進(jìn)生長發(fā)育，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量和改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。有

2、些研究結(jié)果已初步顯示出營養(yǎng)脅迫下植物分泌的有機(jī)酸的種類和數(shù)量與其所處的土壤條件也有著密切的關(guān)系。[英文摘要]：[關(guān)鍵字]：植物根系有機(jī)酸[論文正文]：在植物生長過程中，由根系的不同部位分泌或溢泌一些無機(jī)離子及有機(jī)化合物，這些物質(zhì)統(tǒng)稱為根系分泌物。根系分泌物是近一二十年來世界各國科學(xué)家日益重視的研究熱點，其中研究最多的是根系分泌物中的有機(jī)酸，由此可見其重要性。大量研究表明，在多種環(huán)境脅迫條件下，植物可通過調(diào)節(jié)其自身的生命活動過程來適應(yīng)環(huán)境脅迫。如在缺磷脅迫下，植物可通過增加低分子量有機(jī)酸的分泌，促進(jìn)自身對土

3、壤中難溶性含磷化合物的利用，改善其體內(nèi)磷營養(yǎng)狀況，促進(jìn)生長發(fā)育，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量和改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。有些研究結(jié)果已初步顯示出營養(yǎng)脅迫下植物分泌的有機(jī)酸的種類和數(shù)量與其所處的土壤條件也有著密切的關(guān)系。1植物根系分泌有機(jī)酸的種類一般情況下，植物根系分泌的有機(jī)酸主要包括：甲酸、乙酸、乳酸、蘋果酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、麥根酸、番石榴酸等。其中草酸是最簡單的二元有機(jī)羧酸，是森林土壤中主要的低分子有機(jī)酸。除上述有機(jī)酸外，根系分泌物中還包括一種具有芳香氣味的安息香酸、水楊酸、對羥基苯甲酸、香草酸、香豆酸、阿魏酸

4、、丁香酸等酚類化合物，這些物質(zhì)被公認(rèn)為化感物質(zhì)。2影響植物根系分泌有機(jī)酸的因素2。1植物種類許多植物已經(jīng)被鑒定出能分泌有機(jī)酸，根系分泌有機(jī)酸的分泌量是植物本身的反應(yīng)特征，植物的種類、遺傳特性對根分泌的有機(jī)酸有決定性的影響。研究發(fā)現(xiàn)：水稻根系分泌物主要成分為酒石酸等，而小麥根系分泌物主要成分為草酸、乙酸和丙酸等。不同作物品種的有機(jī)酸分泌量也存在很大差異：如鋁脅迫能誘導(dǎo)菜豆、大豆、玉米大量分泌檸檬酸，而水稻、煙草的有機(jī)酸分泌量較少。同一作物種類，不同基因型其有機(jī)酸分泌量也存在差異：菜豆耐鋁基因型（G19842

5、）的檸檬酸分泌量是鋁敏感基因型（ZPV）的2～3倍。2。2養(yǎng)分脅迫植物的營養(yǎng)元素豐缺狀況影響根系生長發(fā)育，影響葉片的光合作用，也直接影響根系分泌有機(jī)酸的種類和數(shù)量。大量研究表明：缺磷會誘導(dǎo)豆科作物大量分泌檸檬酸、草酸、蘋果酸等；缺鉀顯著影響玉米根分泌的有機(jī)酸組成；缺鐵誘導(dǎo)蘋果酸和少量的檸檬酸分泌，還能誘導(dǎo)單子葉禾本科植物大量分泌麥根酸類植物鐵載體，誘導(dǎo)雙子葉植物分泌檸檬酸。2。3生長部位根系的不同部位影響根系分泌物的種類和數(shù)量可能是由于根系的不同部位所執(zhí)行的功能及作用不同。Neumann對白羽扇豆進(jìn)行了研

6、究，發(fā)現(xiàn)缺磷脅迫的狀態(tài)下，白羽扇豆的分泌物主要是檸檬酸和蘋果酸。其中蘋果酸的分泌部位是距根尖5mm的非根毛區(qū)，而檸檬酸的分泌部位是逆境形成的簇狀排根區(qū)。2。4土壤類型生長在石灰性土壤上的白羽扇豆，缺磷脅迫下形成特殊排根，并于排根處分泌大量的檸檬酸，其釋放量可達(dá)總干物重的15%～23%，檸檬酸活化的磷足以滿足羽扇豆自身生長對磷的需要；生長于我國南方酸性土壤上的綠肥植物肥田蘿卜，在缺磷脅迫條件下，酒石酸的分泌量比不缺磷條件下增加近10倍。除以上所述的影響因素外，還有許多方面的影響，比如機(jī)械阻力、根際微生物、土

7、壤水分、通氣狀況、土壤pH值和光照條件的影響等[6]。3植物根系分泌有機(jī)酸的作用3。1根系分泌的有機(jī)酸對土壤環(huán)境的影響根系分泌物可以改變土壤的pH值，其主要原因是根系分泌物中含有H+和大量的低分子量有機(jī)酸，如乳酸、甲酸、蘋果酸、草酸、丙酮酸等。它們增加了土壤中H+的濃度，酸化根際土壤，導(dǎo)致根際土壤pH值降低。土壤pH值的降低緩解了土壤環(huán)境中重金屬污染對植物的影響。3。2根系分泌的有機(jī)酸對土壤養(yǎng)分有效性的影響植物根系分泌物中的有機(jī)酸類物質(zhì)能通過電離H+酸化土壤環(huán)境，或通過交換和還原作用活化或轉(zhuǎn)換土壤中的難溶

8、性養(yǎng)分，從而提高土壤中潛在有效養(yǎng)分的利用率。許多研究認(rèn)為，在缺磷脅迫下，根分泌的有機(jī)酸可通過以下途徑活化土壤中的磷素：①有機(jī)酸與磷酸根之間競爭絡(luò)合位點，降低土壤對磷酸根的吸附。②改變吸附劑表面電荷：在可變電荷為主的土壤中，有機(jī)酸和土壤中的鐵鋁氧化物、水化物之間的絡(luò)合反應(yīng)可改變這些吸附劑表面的電荷。根際土壤吸附有機(jī)酸后，其表面正電荷降低，從而降低土壤對磷酸根的吸附固定，提高了土壤磷的生物有效性。③酸溶解作用：由于植物分泌有機(jī)酸，