干旱胁迫是指当植物消耗的水量比吸收的水量大时,植物体内水分流失导致水分亏缺,从而对植物正常的生命活动产生影响。
干旱胁迫对植物的影响:干旱使得植物的叶片水分和营养供给不足,植物生物量向根部聚集,这就使得功能根的数目和长度均明显增加。
干旱胁迫对植物根系分泌物的影响
根系分泌物是指在植物在生长过程中根系不同部位向根际环境中分泌或释放的各种化合物,包括低分子量的初级代谢产物(特别是糖类,氨基酸和有机酸)和次级代谢产物(酚类,类黄酮和萜类化合物)。
根系分泌物不仅数量可观,而且作用很大。它是植物与土壤进行物质交换和信息传递的重要载体物质,是保持根际微生态系统活力与功能的关键因素,也是根际物质循环的重要组成部分。
根系分泌物通过改变根际物理、化学或生物学性质来提高土壤养分的生物有效性,改善植物生长。随着现代仪器分析方法的飞速发展,并且伴随着根系分泌物在植物营养、农业生生态与环境等领域的广泛应用,根系分泌物的研究掀起了一个新的高潮。
随着根际微生态学的建立和发展,根系分泌物已成为植物营养学和根际微生态学研究的重要内容。根系的固定作用决定了大多数植物不能像动物那样随意迁徙来逃避各种不利的环境胁迫,而只能在萌发地生长发育并最终完成其生命周期。根系分泌活动使得植物适应并逐渐改变根系所接触的土壤环境,是植物应对环境胁迫的一种适应性响应机制。因此,根系分泌物的组成和含量除了取决于植物的种类及基因型,在很大程度上受到干旱等外界环境的影响和控制。
植物受到干旱胁迫后其根系分泌物的含量和组成也会发生变化,以适应干旱胁迫。一般情况下,植物在干旱胁迫下根系分泌物的含量会比正常条件含量高,高艳对干旱胁迫下大叶相思、柠檬桉和刺槐三种植物的根系分泌物研究发现,这三种植物总的根系分泌物含量(即可溶性糖、氨基酸、有机酸之和)随着干旱胁迫强度的增加而增加。Song等研究也发现,受旱玉米根系分泌物中有机酸含量(苹果酸、乳酸、乙酸、琥珀酸、柠檬酸和马来酸)显著增高。
干旱胁迫下植物根系分泌物特别是有机酸的数量增加可能有助于植物的耐旱性。干旱胁迫除了会改变植物根系分泌物的量,也会显著改变其组成。赵宽对干旱胁迫下构树和桑树根系分泌的有机酸研究发现,这两种植物在干旱胁迫下,其根系分泌的有机酸主要是草酸、苹果酸和马来酸。Honey等对干旱胁迫下鸡冠鹅观草根系分泌物中的有机酸进行了检测,发现有苹果酸、富马酸、丙二酸、琥珀酸和草酸,其中苹果酸是主要分泌的有机酸。
此外,Gargallo-Garriga等对干旱胁迫下栎属冬青(圣栎)的根系分泌物也进行了研究发现,增加的干旱胁迫强烈影响着根系分泌物的组成,在干旱期间根系分泌物的组成主要是次级代谢产物,占总分泌物的71%;然而,在干旱恢复阶段,根系分泌物的组成则转向初级代谢物的优势(占总代谢物的81%),且在极端干旱条件下,根系分泌物的变化是不可逆转的,植物也无法恢复。这些结果表明,干旱胁迫不仅提高植物根系分泌物的数量,也改变其组成,从而提高植物修复的有效性,这是植物适应干旱胁迫的一种响应。