植物根系识别的研究-西华师范大学学报(自然科学版).pdf

第３７卷 第４期 西 华 师 范 大 学 学 报 （自然 科 学 版 ） ２０１６年 １２月 　 Ｖｏｌ３７ Ｎｏ４ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＷｅｓｔＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ） Ｄｅｃ．２０１６ 文章编号：１６７３５０７２（２０１６）０４０３６５０５ 植物根系识别的研究 胥　晓 （西华师范大学 西南野生动植物资源保护教育部重点实验室，四川南充　６３７００９） 摘　要： 作者针对近年来植物间相互作用这一热点研究领域，分别对同种植物间和异种植物间存在的植物根系识 别现象进行了综述。多数研究表明，植株的根系在生长过程中具有辨识自我或非自我 （包括亲缘或非亲缘）、同种 或非同种的能力，并可以通过调控自身根系生长发育去对邻近其他根系做出不同反应。当植株个体与自我根系相 邻时，其根系发育将不受影响。当植株个体与非亲缘关系或者其他物种个体的根系相邻时，其根系发育将得到促 进，根生物量或者长度显著增加。这种植株个体针对自我／非自我、同种／非同种的不同邻间关系做出的响应差异 可能与根系分泌物中的成分、菌根真菌的功能以及化学信号的传递等有密切关系。 关键词： 根系识别；亲缘关系；根系分泌物；信号传递 中图分类号：Ｑ９４８．１２　　　文献标志码：Ａ　　　　ＤＯＩ：１０．１６２４６／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３５０７２．２０１６．０４．００１ 植物根系的识别是指植株在长期进化过程中所形成的辨识自我或非自我（同种或非同种）的能力，并通 ［１３］ 过空间错位或者根系生长发育的调控去回避邻近根系，最终减少相互间对资源的竞争强度的一种特性 。 长期以来，科学界普遍认为长期的竞争将最终导致物种（植物或动物）出现两种进化的趋势：一种是物种间 的竞争不断增加，而另一种则是物种间竞争强度的减小。对动物而言，生态位的分化被普遍认为是通过长期 进化而形成的一种减小相互竞争的适应性策略。但对植物来说，由于完全相同的资源需求使得生态位出现 ［４］ ［５］ 分化的可能性几乎为零 。然而，１９９５年 Ｋｒａｎｎｉｔｚ和 Ｃａｌｄｗｅｌｌ 首次发现某些直接接触或生长空间邻近的 植物可以通过根系错位方式来避免同种基因型植物的竞争。该研究结果挑战了长期以来的“植物因资源需 求相同而很难出现生态位分化”的传统观念，并在植物根系研究方面开辟了新的研究领域。自此，有关植物 根系间的识别研究引起了人们的极大兴趣，研究范围逐渐扩展到同种植物间、异种植物间以及雌雄异株植物 的不同性别间的根系识别。由于相邻同种和异种植物个体根系之间的相互关系是认识植物群落中地下部分 ［６］ 种间关系的基础，而这种相互作用在判定竞争强度和资源利用方面具有重要意义 ，因此根系之间的识别 成为研究植物个体间相互作用的主要内容。然而，迄今为止，相关的研究工作开展得并不多。本文在前人研 究的基础上综述了同种植物间和异种植物间的根系识别现象，并对其可能存在的内在机制进行了介绍，以期 为关注植物间相互作用的科研工作者和地下生态学领域的科研工作者们提供参考。 １　同种植物根系间的识别 ［７］ １９９１年 Ｍａｈａｌｌ和 Ｃａｌｌａｗａｙ 对两种沙漠灌丛植物Ａｍｂｒｏｓｉａｄｕｍｏｓａ和Ｌａｒｒｅａｔｒｉｄｅｎｔａｔａ根系生长的测定 是目前最早进行植物根系识别的研究。他们发现，Ａ．ｄｕｍｏｓａ的根系具有感知并通过缩短根长来避免与同种 ［８］ 其它植株的根系发生接触。随后，Ｇｅｒｓａｎｉ等 报道了根系识别现象在植物 Ｇｌｙｃｉｎｅｍａｘ中也存在：植株在接 近同种其它植物的根系时将增加自身根系的生长发育，而当与自身根系相邻时却无该现象。类似的现象在 ［９］