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植物与微生物互作的研究与应用自然界中的生物之间都存在着密切的关系和互动。
其中，植物和微生物之间的互作是一个非常重要的研究领域。
这种互作涉及到植物的生长、繁殖、养分吸收等方面，同时也涉及到微生物对植物害虫的防治、土壤中营养元素的循环等方面。
本文将对植物与微生物互作的研究进展及其应用进行阐述。
一、植物与微生物互作的研究进展1、植物与根际微生物的互作植物根际微生物是指在植物根际环境中与植物根部紧密联系的微生物群落。
这些微生物包括细菌、真菌、放线菌等。
其中真菌和放线菌被称为“根际真菌”和“根际放线菌”，它们对植物的生长具有重要的促进作用。
研究表明，植物根际微生物可以通过多种途径来影响植物生长，包括促进植物根系生长、调节植物生理代谢、提高植物的抗逆能力等。
例如，某些细菌和真菌能够分泌出一些有机物来供植物吸收，其中包括一些有机肥料，比如氨基酸和核苷酸。
此外，它们还可以分泌生长素、激素等物质来促进植物生长。
2、微生物在植物害虫防治中的应用植物害虫是植物生长过程中的一大威胁，在农业和园艺生产中经常会给植物带来一定的经济损失。
通常情况下，人们会采用化学农药来进行防治，但是这种方法不仅成本高昂，还会对环境和人类造成一定的危害。
因此，研究如何利用微生物来防治植物害虫成为了近年来的热点话题。
微生物防治植物害虫的方法通常包括两种：一种是利用微生物的天敌作为生物杀虫剂直接对植物害虫进行防治，比如利用蘑菇毒素杀死害虫；另一种则是利用微生物来激活植物的免疫系统，使植物自身产生对害虫的抗性。
比如，利用植物根际微生物来增强植物的抗虫能力，从而达到防治害虫的目的。
3、微生物对土壤中营养元素的循环的影响土壤中的氮、磷、钾等营养元素对植物的生长发育有着极其重要的作用。
而在土壤中，这些营养元素的循环主要依靠土壤微生物的参与。
例如，有些细菌和真菌可以利用有机物中的氮、磷等营养元素，将其分解成较小的分子后释放给植物吸收利用。
同时，细菌和真菌中还存在一些可以吸附和释放有机肥料的细菌类，通过调节这些细菌的数量来达到土壤养分的管理目的。
植物根际微生物对养分吸收的调控机制研究植物根际微生物是指存在于植物根际的微小生物，包括细菌、真菌和放线菌等。
它们与植物根系形成共生关系，对植物生长和发育具有重要影响。
其中一个重要作用是通过调控植物的养分吸收促进植物的生长。
本文将探讨植物根际微生物对养分吸收的调控机制，并分析其在农业生产和生态系统中的应用前景。
植物根际微生物与养分的循环植物通过根系吸收土壤中的养分，这包括氮、磷、钾等重要元素。
然而，土壤中的养分往往存在于有机化合物或者难以被植物直接利用的形态中。
在这个过程中，植物根际微生物发挥了重要作用。
首先，植物根际微生物能够分解有机物，释放出有机酸等化合物，这些化合物有利于养分的溶解和释放。
例如，某些细菌能够产生有机酸，将有机氮转化为无机氮，然后提供给植物吸收利用。
这样，植物根际微生物在土壤中促进了有机氮的矿化过程，提高了植物对氮的吸收效率。
其次，植物根际微生物还能够促进土壤中各种养分元素的转化和循环。
例如，植物根际细菌中存在一类叫做固氮菌的微生物，它们能够将大气中的氮气转化为植物可利用的氨氮。
这样，植物根际微生物能够提供额外的氮源给植物吸收利用，增加植物对氮的供应。
类似地，植物根际微生物还能够促进土壤中的磷循环，使得植物更加容易吸收土壤中的磷。
植物根际微生物与养分吸收的互利共生植物根际微生物和植物的互利共生关系在养分吸收中起着重要作用。
植物通过根系释放有机物，提供给植物根际微生物作为能量和碳源。
同时，植物根际微生物则提供植物所需的养分，并保护植物不受病原微生物的侵害。
具体来说，植物根际微生物通过产生一类叫做溶磷酸酶的酶，能够将土壤中的有机磷转化为植物可利用的无机磷。
这种酶的产生正是植物根际微生物为了获取能量和碳源而与植物共生的结果。
同时，植物根际微生物还能够分泌一些抗生素等物质，抑制土壤中的植物病原微生物的生长，保护植物不受病害侵害。
植物根际微生物的应用前景植物根际微生物的研究不仅对于揭示养分吸收的调控机制具有重要意义，还在农业生产和生态系统的修复中具有潜在应用价值。
枯草芽孢杆菌是一种植物根际促生细菌,于1872年由Cohn 正式命名[1],其广泛存在于自然界中,便于筛选分离,其所需营养成分简单、生长繁殖速度快、适应性及抗逆性极强,利于大量培养。
枯草芽孢杆菌能够分泌多种蛋白类和激素类活性物质,天然无毒害,是一种高效、经济、环保的微生物“工具”。
近年来,枯草芽孢杆菌在提高作物抗性、促进作物生长、改良土壤、改良作物品质4个方面的研究不断深入,笔者对此进行了综述。
1提高作物抗性枯草芽孢杆菌通过降低作物病害、增加作物抗逆境能力以及克服作物连作障碍等3个方面综合提高作物的抗逆性。
枯草芽孢杆菌具备定殖能力,可以在作物根、茎、叶内部和土壤中成功定殖,定殖量均可达到104CFU/g 以上的水平[2-3],从而抢占空间与营养,阻碍病原菌对作物的侵染与伤害。
同时,枯草芽孢杆菌在定殖后可以产生抗生素[4]、抗菌蛋白等活性物质使菌丝发生扭曲、肿胀和变形[5],进而抑制病原菌的生长,实现对病害的防治。
郑小亮[6]通过分级沉淀,获得一种新的抗菌粗蛋白,可使菌丝生长的形态畸形、底端膨大并抑制孢子的萌发,实现对禾谷镰刀菌的抑制。
枯草芽孢杆菌还可以诱导作物在逆境中产生抗性,经枯草芽孢杆菌GB03菌液浸泡处理后的紫花苜蓿种子,发芽势与发芽率均显著提高,株高、根长和生物量在不同盐浓度处理下,均有不同程度提升[7]。
尹汉文等[8]研究发现,在1g/LNaCl 胁迫下,添加枯草芽孢杆菌增加了苜蓿株高与叶面积,苜蓿产量较未添加菌剂处理增加18%且在一定程度上提高了苜蓿的耐盐性。
枯草芽孢杆菌能够降低土壤中真菌数量,提高连作土壤中蔗糖酶、脲酶等的活性,在一定程度上缓解连作障碍,促使作物生长。
刘丽英等[9]利用固态发酵制备枯草芽孢杆菌SNB-86菌肥,可以显著增加连作条件下平邑甜茶幼苗的株高、鲜质量和干质量。
2促进作物生长枯草芽孢杆菌能够分泌促进植物生长的活性物质,促进作物生长,有助于增产增收。
蔡学清等[10]研究发现,涂抹接种枯草芽孢杆菌BS-2菌株后,辣椒苗鲜重和干重分别较对照增加168.70%和181.25%,主要机制之一就是诱导辣椒体内吲哚乙酸等促进植物生长激素含量的提高,并降低脱落酸等抑制植物生长激素的形成。
植物根际微生物对土壤养分循环的影响研究植物根际微生物是生活在植物根部周围的微小生物群体，包括细菌、真菌以及古菌等。
在植物根际中，微生物与植物形成了一种密切的关系，通过相互作用，它们对土壤养分循环起着重要的调节作用。
本文将围绕植物根际微生物对土壤养分循环的影响展开研究。
一、植物根际微生物对土壤养分的转化和释放植物根际微生物通过分解有机物质、氮素固定和矿物质溶解等作用，促进了土壤养分的转化和释放。
首先，微生物通过分泌酶类降解有机物质，将复杂的有机质转化为可被植物吸收利用的简单物质，如氨基酸和葡萄糖等。
其次，一些特定的细菌还可以将大气中的氮气转化为植物可利用的铵态氮，提供给植物进行生长发育。
此外，微生物还可以溶解矿物质，将土壤中的矿质元素释放出来，为植物吸收提供便利。
二、植物根际微生物对土壤养分的稳定和保持植物根际微生物通过形成固定结构和黏附作用，稳定和保持了土壤中的养分。
微生物在根际形成生物胶团和生物膜等结构，这些结构能够将土壤颗粒黏合在一起，提高土壤的结构稳定性，减少养分的流失。
同时，微生物的胞外多糖物质也能够与矿物颗粒结合，形成具有吸附能力的团聚体，使得土壤中的养分更加稳定。
三、植物根际微生物的共生关系与土壤养分循环植物根际微生物与植物形成了一种共生关系，它们通过交换物质和信号，促进土壤养分的循环。
一方面，植物通过根系分泌出来的有机物质和氧气等提供给微生物，作为其生长发育所需的能量和呼吸物质。
微生物利用植物提供的物质转化养分，为植物根际提供可供吸收的形态，增加了植物对土壤养分的利用效率。
另一方面，微生物通过根际中分泌的激素、酶类和信号分子等，调节植物的生长和发育，增强植物根系的活性，促进养分吸收和转运。
结论综上所述，植物根际微生物对土壤养分循环具有重要的影响。
它们通过促进养分的转化和释放，增加土壤中的可利用养分；通过形成固定结构和黏附作用，稳定和保持土壤中的养分；通过共生关系和信号交换，促进土壤养分的循环和植物对养分的利用效率。
根际微生物对植物生长的影响研究植物是人类赖以生存的基础，但是很多人可能不知道，在植物的根系统中，有大量根际微生物。
这些微生物虽然数量微不足道，但对于植物生长和发展却有着举足轻重的作用。
近年来，越来越多的研究表明，根际微生物对植物的生长和发育具有重要影响，成为了研究热点之一。
1. 根际微生物的种类根际微生物指的是生长在植物根部周围土壤中的细菌、真菌和放线菌等微生物。
它们与植物的根系统形成一种生态系统，相互作用、影响彼此。
据统计，每一克土壤中的微生物数量可达千万级别，而根系上的微生物种类则高达数千种。
其中，细菌约占根际微生物总量的70%至80%，真菌约占10%至20%，放线菌和其他微生物占10%以下。
细菌种类繁多，有利于植物生长的通气菌、腐生菌、固氮菌等；真菌种类则主要包括根霉菌、念珠菌、链格孢等，它们能够分解有机质，为植物提供养分和其他物质。
2. 根际微生物的作用根际微生物对植物生长的影响因为种类、数量、环境等因素都不同，但是其基本作用可以总结为以下几点：（1）促进根系发育根际微生物与植物形成联盟，能够通过化学、生物、物理等多种方式影响植物根系的发育。
例如，通过分解有机质释放出可溶性矿物质，促进植物的生长；又如，微生物可以分泌一些亲生物质，利于根系生长。
（2）促进植物的养分吸收根际微生物不仅能够分解有机质，还能够帮助植物吸收氮、磷、钾等营养元素。
例如，一些固氮菌可以将空气种的氮固定成植物可以利用的氨基酸等营养元素；一些细菌则能够助长植物的根毛，促进吸收。
（3）增强植物的抗病能力根际微生物能够分泌类似于抗生素的物质，抑制有害微生物的生长和繁殖，从而保护植物不被病菌侵染。
同时，一些根际微生物能够刺激植物免疫系统，增强植物对外界环境的抵抗能力。
（4）提高作物产量和品质根际微生物与作物之间的共生关系可以帮助提高底肥效果，促进生长，增加产量和品质。
例如，许多种固氮菌能够增加冬小麦的穗数、粒数和单粒重，同时提高小麦的产量和蛋白质含量。
河北农业科学,2011,15(3):69-73Journal of Hebei Agricultural Sciences编辑 杜晓东根系分泌物与根际微生物互作的研究进展何 欢1,2,王占武1∗,胡 栋1,张翠绵1,李洪涛1,贾 楠1(1.河北省农林科学院遗传生理研究所,河北省植物转基因中心省重点实验室,河北石家庄 050051;2.河北师范大学生命科学学院,河北石家庄 050016)摘要:根系分泌物是植物与环境进行物质、能量和信息交流的重要载体,与根际微生物具有紧密的互作关系。
重点概述了根系分泌物对根际微生物种群、数量、分布和生长发育的影响以及根际微生物对根系分泌物的影响与机制。
深入研究根系分泌物和根际微生物是根际生态系统的重要组成部分,微生物非培养新技术的创新与突破将有助于揭示根际微生态规律,挖掘和利用根际功能微生物。
关键词:根系分泌物;根际微生物;根际微生态中图分类号:Q939.9 文献标识码:A 文章编号:1008⁃1631(2011)03⁃0069⁃05Progress on Interactions between Root Exudates and Rhizosphere MicroorganismsHE Huan 1,2,WANG Zhan⁃wu 1∗,HU Dong 1,ZHANG Cui⁃mian 1,LI Hong⁃tao 1,JIA Nan 1(1.Institute of Genetics and Physiology of Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences ,Hebei Plant Gene Transport Center ,Shijiazhuang 050051,China ;2.College of Life Sciences ,Hebei Normal University ,Shijiazhuang 050016,China )Abstract :Root exudates ,the important carrier of substance ,energy and information exchange of plant withenvironment ,have closely interaction with rhizosphere microorganisms.The effects of root exudates on the population ,quantity ,distribution and growth of rhizospheric microorganism ,and the effects and mechanism of rhizosphere microorganisms on root exudates are summarized.Root exudates and rhizosphere microorganisms are the important component of rhizosphere micro⁃ecology.The innovation of microorganism non⁃culture technique will be helpful to revealthe rhizosphere miro⁃ecological law ,and discover and develop the functional microorganisms in rhizosphere.Key words :Root exudates ;Rhizosphere microorganisms ;Rhizosphere micro⁃ecology 收稿日期:2011⁃01⁃05基金项目:国家科技重大专项(2008Z07209⁃007⁃06);河北省科技支撑计划项目(08220302D);河北省科技支撑计划项目(09276707D)作者简介:何 欢(1984-),女,河北邯郸人,硕士研究生在读,研究方向为根际生态修复研究。
“根际”一词最先由德国科学家LORENZ HILTNER 教授于1904年首次提出，主要用来描述“受豆科植物根系影响的土壤微环境，在微环境内微生物的数量远远高于土体”[1]。
根际是指距离植物根系几毫米宽的狭窄土壤区域，包含众多种类的微生物以及腐殖质等物质，其对农作物的生长发育具有深远的影响[2]。
根际微生物是指紧密附着根际土壤颗粒中的微生物，主要包含细菌、真菌、古生菌等。
根系分泌物广义上是指根系生长过程中释放到介质中的全部有机物质，但有时仅指通过溢泌作用进入土壤中的可溶性有机物。
植物根系分泌物能给根际微生物提供存活及生长发育的营养物质；根际微生物促进土壤中有机质的分解，同时使土壤中碳、氮、硫、磷等元素参与到农作物的不同新陈代谢中，有利于完北方农业学报2019,47(4):102~107JOURNAL OF NORTHERN AGRICULTUREdoi:10.3969/j.issn.2096-1197.2019.04.18收稿日期：2019-07-06基金项目：国家自然科学基金（31860356）；内蒙古大学博士后启动基金（5175505）；内蒙古自治区科技计划重点项目（2060402）；内蒙古自治区科技创新引导项目（KCBJ2018056）；国家重点研发计划项目（2016YFD0300305-03，2016YFD0300304-03）作者简介：方静（1996—），女，硕士研究生，研究方向为农田生态中抗逆微生物的筛选与利用。
通讯作者：路战远（1964—），男，研究员，博士，博士生导师，主要从事保护性耕作和旱作农业等方面的研究工作。
农作物根际微生物的研究进展方静1，赵小庆1，2，史功赋1，程玉臣2，张向前2，张德健1，郝楠森3，武海明4，赵玉河4，路战远1，2（1.内蒙古大学，内蒙古呼和浩特010020；2.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古呼和浩特010031；3.呼伦贝尔市农牧业机械技术推广站，内蒙古海拉尔021008；4.呼伦贝尔农垦科技发展有限责任公司特泥河试验站，内蒙古特泥河021008）摘要：根际微生物是指紧密附着根际土壤颗粒中的微生物。
根际微生物在促进农作物生长发育、防治病害方面具有重要作用。
文章对近年来国内外农作物根际微生物研究进展进行了综述，并主要从农作物对根际微生物的影响、根际微生物对农作物的影响以及农业措施对农作物根际微生物的影响三方面进行阐述，以期为农作物根际微生物的深入研究与利用提供借鉴。
关键词：农作物；土壤；根际微生物；多样性中图分类号：Q948.122.3文献标识码：A文章编号：2096-1197(2019)04-0102-06Research progress on rhizosphere microorganisms of cropsFANG Jing 1,ZHAO Xiaoqing 1,2,SHI Gongfu 1,CHENG Yuchen 2,ZHANG Xiangqian 2,ZHANG Dejian 1,HAO Nansen 3,WU Haiming 4,ZHAO Yuhe 4,LU Zhanyuan 1,2(1.Inner Mongolia University ,Hohhot010020,China ;2.Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences ,Hohhot010031,China ;3.Hulun Buir Agricultural and Animal Husbandry Machinery Technology Promotion Station ,Hailar 021008,China ;4.Tenihe Test Station of Hulun Buir Agricultural Reclamation Technology Development Co.Ltd.,Tenihe021008,China )Abstract :Rhizosphere microorganisms refer to the microorganisms closely attached to rhizosphere soil particles.Rhizosphere microorganisms play an important role in promoting crop growth and disease control.In this paper ,the researches on rhizosphere microorganisms of crops at home and abroad in recent years were reviewed.The effects of crops on rhizosphere microorganisms ,rhizosphere microorganisms on crops and agricultural measures on rhizosphere microorganisms of crops werediscussed in order to provide reference for future researches on rhizosphere microorganisms of crops.Keywords :Crops ;Soil ;Rhizosphere microorganisms ;Diversity成农作物自身的物质循环，促进农作物的生长发育；它是农作物土壤生态系统中物质循环和能量流动的主要承担者[3-4]。
在农田生态系统中，合理的农田管理措施，能有效地保护和改善土壤环境，影响土壤微生物的多样性；农作物根际微生物能影响农作物生长发育、增强养分有效利用、抵御逆境危害等；农作物通过根系分泌物能有选择地“驯化”特异有益微生物，有利于其更好地生长发育，总之，农作物、根际微环境和根际微生物之间相互依赖、相互影响，共同维持农业生态系统平衡。
1农作物对根际微生物的影响1.1农作物根际微生物多样性农作物根际微生物多样性在某种程度上能与农作物生长状态、抗逆能力、防御疾病危害存在紧密的关联，农作物根际微生物在土壤环境中呈现高丰度且随农作物生育期不同而存在明显差异。
潘丽媛等[5]研究表明，高产水稻根际微生物总量远大于非根际土壤的微生物总量，其中细菌占根际微生物总量的89.46%，是绝对的优势菌群。
徐瑞富等[6]对小麦不同生育时期根际微生物的数量研究发现，真菌和细菌数量在拔节期到灌浆期的5个时期逐渐增多，并在灌浆期达到最大值。
汪娅婷等[7]对云南玉米根际微生物群落多样性进行研究发现，在云南省的3个样地中，细菌群落分布中相对丰度最高的是变形菌门，且共有的优势菌门分别是拟杆菌门、变形菌门、放线菌门，芽孢杆菌属（8.88%）和鞘氨醇单胞菌属（5.91%）为优势菌属。
JIN等[8]通过16S扩增子测序获得谷物根面微生物群落组成，发现在陕西杨凌和河北张家口地区谷子根际微生物的优势菌门分别是放线菌门和变形菌门。
KWAK等[9]通过改变根际微生物组成结构提高番茄抗枯萎病的能力，并基于16S扩增子测序发现，抗枯萎病品种在生长和开花阶段变形菌门、拟杆菌门、酸杆菌门、厚壁菌门的丰度较高。
农作物根际表面微环境是农作物、土壤微环境和土壤微生物之间复杂相互作用的结果，它们共同维持农田生态系统的平衡。
农作物表型与微生物多样性的关联研究及利用微生物提高农作物抗逆能力、减轻逆境危害将是农作物抗逆研究的重要方向。
1.2农作物根系分泌物植物根系吸收水分和无机养分，释放有机分泌物[10]。
植物根际微环境中的每克土壤含有数十亿种微生物，它是一个高度复杂和动态的生态系统[2，11-12]。
根系分泌物与根际微生物存在紧密的关联。
根系分泌物能影响农作物根系的生长发育，而这些物质均是从植物活的根系中不断释放出来的。
根系分泌物也可以为根际微生物提供多种有机化合物，而根际微生物群落结构变化也会影响根系分泌物的释放速率[13]。
TAKAGI等[14]在大麦品种的根液中分离出麦根酸，并验证在铁胁迫下麦根酸分泌量明显增加，进而可以刺激缺铁禾本科植物对铁素的吸收。
曲晓华等[15]研究发现，大豆根系分泌物中苹果酸、酒石酸和油酸甲酯对微生物的生长有促进作用。
张文明等[16]基于不同连作年限分析根系分泌物对马铃薯生长发育的影响，结果表明，随着连作时间的增加，根系分泌物对马铃薯的毒害作用逐渐增强。
王璐等[17]研究表明，花生、大豆、甘薯和玉米根系分泌物均抑制小麦种子萌发，对小麦幼苗生长发育的化感作用随根系分泌物浓度的升高而降低，不利于幼苗的生长发育。
总之，根系分泌物对农作物的生长及根际微生物具有动态的双向调节作用。
1.3转基因转基因农作物在全球范围内的种植不仅可以提高经济效益，更重要的是能提高农作物产量、改善品质，有利于解决粮食短缺问题，因此也引起了人们对转基因农作物在土壤生态系统中潜在风险的关注。
转基因农作物对土壤微生物的潜在影响包括转基因蛋白对非目标土壤微生物的直接影响和化学成分的变化对土壤微生物的间接影响[18]。
LIANG等[19]采用转基因高蛋白大豆品种ZD91和野生型品种ZD进行了为期2年的根际细菌群落结构的研究，结果表明，ZD91对根际细菌群落无明显影响，ZD91和ZD 均有7个优势细菌门，分别为酸杆菌门、变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、疣微菌门、浮霉菌门、厚壁菌门；植物生长阶段和年份对细菌群落具有更强的影响。
ZHOU等[20]探讨cry1Ac转基因甘蔗对根际土壤4期方静等：农作物根际微生物的研究进展103酶活性和微生物群落多样性的潜在影响，结果表明，根际土壤中可培养微生物的数量随甘蔗生长期而变化，甘蔗分蘖期和伸长期的样品比成熟期的样品具有更多的可培养的细菌和放线菌。
KHAN等[21]研究表明，携带合成几丁质酶（NiC）基因的转基因甘蓝型油菜表现出广谱抗真菌能力。
NiC基因在2个油菜品种对根际土壤酶活性和土壤微生物群落结构的影响中均无显著差异。
SOHN等[22]研究CaMSRB2的转基因耐旱水稻MSRB2-Bar-8对土壤微生物的影响，结果表明，转基因和非转基因水稻之间的土壤化学性状没有显著差异；变形菌门和绿弯菌门在幼苗期占优势，而在转基因和非转基因水稻成熟期绿弯菌门优于变形菌门，最终得到MSRB2-Bar-8对土壤微生物的影响不显著。
总之，转基因农作物对根际微生物的影响不显著，这也对后续转基因农作物和根际微生物的研究提供了一定的理论参考。
2根际微生物对农作物生长的影响2.1根际有益微生物对农作物的影响植物根际促生菌（plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR）是土壤微生物中促进植物生长、增强矿质营养吸收和利用，并能抑制有害生物的一类典型有益菌。
