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此文为你揭开土壤中的植物激素生产者的神秘面纱,快来围观

 zhang1716 2019-09-23

不论你走到哪里,总能看见植物的身影。马路两旁的树,为我们遮挡太阳,留下一片阴凉;阳台上的吊兰可以为我们净化空气和美化环境;农田里种植的水稻是我们餐桌上米饭的来源。一株植物,它的生长不仅需要二氧化碳、水分、土壤中养分等,它还需要各种调节物质,而体内植物激素是它生长重要的调节物质。

植物激素是植物体利用自身原料合成的微量有机化合物,虽然产生量较少,但是在植物体生长发育过程中发挥重要的调控作用。自然界中,植物并不是植物激素的唯一生产者,微小而不起眼的土壤微生物也可以承担这个角色。它可以产生含量极低、难以测量的、多种不同的植物激素,这些植物激素释放到土壤中,尤其是在植物的根际附近, 不同的微生物的代谢途径不同,产生的次级代谢物不同,也就是会产生不同的植物激素,植物激素种类具有多样

性。

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土壤中生活着的微生物, 包括真菌、细菌、放线菌、藻类等, 它们不仅参与生物氮素循环、土壤腐殖质的形成和转化、土壤中营养物质的循环等过程,其中有一部分还跟植物的根系紧密联系,形成共生关系,增强植物的抗逆性, 形成物理屏障, 减少病原菌的伤害, 进而促进作物的生长发育。它们两者之间相互影响,根系分泌物可以改变根际微生物多样性并且为微生物提供某些代谢原料, 反过来,根际微生物可以分解土中有机质,改变植物根际的营养物质成分,为植物提供养料,而且某些土壤微生物还能分泌植物激素。

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它们什么时候产生植物激素呢?在进入自身生命周期的后期,许多根际微生物能产生次生代谢产物,也就是植物生长调节物质, 其中有一部分是植物激素,这些激素主要有生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯、水杨酸、茉莉酸和多胺等。这些激素影响植物细胞的分裂、伸长、分化,对植物的生长发育有一定的刺激、调节作用。在众多的土壤微生物中,植物根际促生菌 (Plant growth—promoting rhizobacteria, PGPR) , 活动于植物根际, 与植物关系密切, 能以分泌植物激素、溶磷、解钾等多种方式促进作物生长。

土壤微生物分泌的植物激素对于植物的生长有怎样的影响的?影响通常是两面性的,有时候对于植物是好事,具有促进生长的作用;有时候,在浓度较高或者较低的时候,反而会抑制植物的生长。

相对于激素的促进作用, 微生物产生的激素多数情况下对植物的生长具有抑制作用。许多病原菌可以合成与激素相同或类似的物质, 但这些激素会抑制植物的某些生长过程。原因是植物体体内的激素量是处于一种动态平衡之中,受到基因的调控以及响应外界环境的变化,周围微生物产生的植物激素对它而言是干扰物,会扰乱自身正常的生理过程,甚至会诱导自身产生徒长、矮化、畸形、落叶等许多形态病变。例如,人们所熟知的小麦赤霉病,它是玉蜀黎赤霉引起的病害, 其次生代谢产物单端孢霉烯族化合物、倍半萜类化合物、赤霉烯酮和丁烯酸内酯可使植物体内激素平衡受到破坏而产生畸形组织或形成肿瘤组织、丛枝或徒长。

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虽然微生物分泌的植物激素对农作物产生不良影响,但是也有积极的一面。是否对植物起促进作用,这与微生物代谢产生的植物激素的浓度有较大的关系。如硅酸盐细菌代谢产物中含有较高浓度的生长素、赤霉素等,浓度较低时,可以促进植物生长,当土壤中这些激素的浓度过高时,会抑制植物生长。当然,不只是在土壤中,在植物的叶、茎、花、果实表面也有大量的附生微生物。有研究者从苹果叶面分离出一株IV蜡质芽孢杆菌Bo17, 它的代谢物中含吲哚乙酸 (IAA) 、赤霉素 (GA3) 、脱落酸 (A-BA) 、细胞分裂素 (CTK) 等植物生长激素, VB1、VB2、Vc等维生素。

土壤微生物中,植物根际周围的微生物对于植物的生长发育有着更大的影响力,因为根系是植物吸收土壤养分的重要门户,是土壤与植物物质交换的场所。有研究表明, 植物根际促生菌能提高作物抗旱能力。目前, 已发现具有防病促生潜能的根际微生物有假单胞菌属 (Pseudomonas) 、产碱菌属 (Alcaligens) 、芽孢杆菌属 (Bacillus) 、农杆菌属 (Agrobacterium) 、固氮菌属 、节杆菌属 、肠杆菌属、埃文氏菌属 (Eriwinia) 、黄杆菌属 (Flavobacterium) 、巴斯德氏菌属 (Pasteuria) 等20多个种属。研究表明, 根际促生菌的重要促生机制之一就是分泌植物激素调节植物的生长。如产生吲哚乙酸 (IAA) 类植物激素可以改变根系的结构, 增加根表面积和根尖数量。另外,从芡实根际土壤中筛选出的两株地衣芽孢杆菌能够产生玉米素、激动素及吲哚乙酸。

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除了生产植物激素,土壤中的微生物还可以固定氮素, 促进腐殖质的形成和转化, 释放氮、磷、钾等多种营养元素, 对土壤中物质和能量转化起到关键作用。对一定环境中的土壤微生物进行多样性分析, 可以了解到土壤微生物群体的组成结构及其功能。向土壤中添加有益微生物群或通过施肥等方式调整土壤微生物的种类及数目, 能够增加土壤微生物的数量, 丰富土壤微生物的菌落群体结构,改善土壤结构,各种各样的微生物分泌物则可以提高土壤的肥力,促进作物的生长发育。

看到这,你一定会很惊讶,原来生活中的微生物竟然有这么大的作用,而且还可以产生植物激素。当然,这些植物激素对植物体的生长过程起的作用不同,有时候促进,而有时候会抑制植物生长,这与土壤微生物分泌植物激素的浓度、植物不同生长阶段都有一定的关系,不同的植物生长阶段,不同的植物部位需要的激素量不同,所以,会影响植物体的生长。

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