曾引伟, 曹玉曼, 沙煦旸, 李淑霞, 杨培志, 呼天明, 刘金隆^*,
西北农林科技大学动物科技学院, 杨凌 712100
Zeng Yinwei, Cao Yuman, Sha Xuyang, Li Shuxia, Yang Peizhi, Hu Tianming, Liu Jinlong^*,
College of Animal Science and Technology, Northwest A&F University, Yangling 712100, China
引用本文
曾引伟, 曹玉曼, 沙煦旸, 李淑霞, 杨培志, 呼天明, 刘金隆. 一种简单有效的非损伤观测根瘤和根系形态的方法. 植物学报, 2018, 53(5): 661-670

贡献者
* 通讯作者。E-mail: liujinlong@nwafu.edu.cn
基金资助
西北农林科技大学引进人才启动经费(No.Z111021602);
接受日期:2017-07-30接受日期:2017-12-5网络出版日期:2018-09-10
-->Copyright
2018《植物学报》编辑部

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Contributors
* Author for correspondence. E-mail: liujinlong@nwafu.edu.cn

History
Received:Accepted:Online:

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摘要:实时观测根瘤及根系形态对于豆科植物研究具有重要意义, 但目前还缺乏一个便于观测根系、高效结瘤、适宜生长且经济实用的豆科植物培养体系。以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)为植物材料, 建立了一种可实时观测根瘤及根系形态的纸袋水培法, 并与其它常用方法进行对比。结果表明, 依赖于石英砂等固体介质栽培蒺藜苜蓿对根瘤和根系形态的实时观测造成障碍, 而水培和喷雾培养等方法的根瘤菌接种效率不高, 且不便观测侧根发育情况。采用纸袋水培法探讨了褪黑素对蒺藜苜蓿根系发育的影响, 发现褪黑素具有降低根瘤形成效率、抑制侧根伸长、增加侧根数目以及增大侧根与主根之间夹角等作用。因此, 纸袋水培法能够高效接种根瘤菌且为实时无损伤观测根瘤及根系形态提供了可能, 是一种适用于豆科植物简单有效的培养方法。
关键词: 水培 ; 蒺藜苜蓿 ; 褪黑素 ; 根系形态 ; 根瘤

Abstract: Observation of root and nodule morphology in real-time has great significance in the study of Leguminosae. However, we lack a legume plant culture system that is convenient for observing root morphology and with efficient Rhizobium inoculation and also suitable for plant growth and economical. In this work, we compared the efficacy of a paper-based Ziplock bag hydroponics method with other commonly used methods for real-time observation of nodules and root morphology of Medicago truncatula. Methods relied on quartz sand and other solid medium cultivation. M. truncatula had obstacles to observe the nodule characteristics and root morphology in real-time. Rhizobium inoculation was also inefficient with hydroponics and aeroponics, and the methods were not suitable for observing lateral root development. Moreover, we also studied the effects of melatonin on the development of root morphology of M. truncatula with the paper-based Ziplock bag hydroponics method. Although melatonin reduced the number of nodules and inhibited the lateral root elongation, the number of lateral roots and the angle of the lateral root with the main root increased. The paper-based Ziplock bag hydroponics method is a simple and effective culture method for leguminous plants, with efficient Rhizobium inoculation, which allows for observing root nodules and root morphology in real-time with non-damaged roots.

Key words:hydroponics ; Medicago truncatula ; melatonin ; root morphology ; root nodule


豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990)。在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978)。大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004)。因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017)。另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017)。然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键。

目前, 沙培、土培和蛭石培养是根瘤相关研究的常用方法(Johnson et al., 1965; Danso and Alexander, 1974; Keyser et al., 1982; Kiers et al., 2003), 但因去沙、土、蛭石时会导致根系损伤而无法精确观测并统计根瘤信息(Streeter and Salminen.,1992; Sparks, 2003), 更无法实现实验中的植物根系状态实时观察。梁如玉和李登煜(1984)通过试管水培法给豆科植物接种根瘤菌, 能够观察到根瘤的状态, 并可精确掌控处理时间。Truchet等(1989)用喷雾栽培的方法在结瘤数目和根瘤状态以及植物生长状态观察方面取得了很好的效果。但是, 试管结瘤和喷雾栽培都无法掌握根瘤对宿主根系生长的向地性、整体形态及侧根发育等方面的信息。因此, 目前还缺少在保证植物具有良好生长状态的条件下, 实现非损伤实时全面监测根瘤和根系生长发育的便捷方法。

褪黑素是最初在哺乳动物和人类(Homo sapiens)的松果仁体内发现的一种重要胺类激素, 现已发现褪黑素在高等植物中也广泛存在(Arnao and Hernández- Ruiz, 2015)。近年来研究表明, 褪黑素不仅能调控植物的抗逆性, 而且影响植物根系发育(Arnao and Hernández- Ruiz, 2015)。但褪黑素对豆科植物的根瘤是否也有影响尚未见报道。本研究对纸袋沙培、水培和喷雾栽培等多种方法进行了探索, 并且初步探讨了褪黑素对模式豆科植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)根系发育和根瘤的影响, 最终建立了简单、有效、低成本且达到对根瘤和根系生长过程非损伤实时监测的纸袋水培法, 为建立豆科植物的根瘤菌共生体系提供了一条更为优良的途径。

1 材料与方法1.1 材料实验选用蒺藜苜蓿R108 (Medicago truncatula ecotype Jemalong R108)为植物材料。

1.2 方法1.2.1 试剂
本实验使用的试剂包括: (1) 根瘤菌(多萌, 北京克劳沃草业技术开发技术中心, 北京), 称取5 g根瘤菌溶于1 L去离子水中; (2) 褪黑素(生工生物, 上海), 用去离子水配制成100 μmol·mL^-1母液, 4°C保存; (3) 水培营养液: 1/2Hogland营养液(用于本实验所有培养方法)。
1.2.2 植物培养方法
1.2.2.1 植物生长条件
植物培养温度为22°C, 相对湿度57%, 光周期为16小时光照/8小时黑暗, 光照强度为180 μmol·m^-2·s^-1。
1.2.2.2 纸袋水培装置
使用3 L的塑料收纳盒(20 cm×16 cm×14 cm)作为水培容器, 用黑色胶带缠绕四周使容器内部避光, 高压灭菌; 将高密度泡沫板裁剪为22 cm×18 cm大小, 并在其内部划开缝隙(17 cm×0.3 cm); 裁剪滤纸(16.5 cm×24.5 cm); 沿底部剪开自封袋(8#), 将裁剪好的滤纸装入剪开底部的自封袋中; 将自封袋上部两端分别插入1根牙签, 悬挂于泡沫板缝隙中, 置于水培盒上。
1.2.2.3 种子萌发及前期育苗
先用75%乙醇浸泡蒺藜苜蓿种子6-8分钟, 蒸馏水清洗3-5次, 用手术刀沿种子背缝线划伤种皮(注意不要伤及胚)后, 置于预先放有2层用无菌水润湿的滤纸皮氏培养皿(150 mm)中。将培养皿用锡箔纸包裹, 置于4°C下72小时, 之后置于22°C倒置培养(保证培养皿盖中有一定的水以供种子萌发需要), 当胚根长至4-5 cm (约2-3天)时移栽, 进行水培育苗(图1A, B)。当蒺藜苜蓿长至3叶期(第3片真叶刚露出)时移栽至纸袋、沙培、水培和雾培装置中进一步培养与处理。蒺藜苜蓿种植密度一致, 均为12棵/盆(沙培除外)。
图1https://www.chinbullbotany.com/article/2018/1674-3466/1674-3466-53-5-661/img_1.png
Figure 1https://www.chinbullbotany.com/article/2018/1674-3466/1674-3466-53-5-661/img_1.png

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图1
纸袋水培法示意图(右侧为对应实物图)
(A) 种子发芽; (B) 水培育苗; (C) 纸袋水培装置
Figure 1
Diagram of paper-based Ziplock bag hydroponics system (right side is the picture of the actual object)
(A) Seed germination; (B) Water culture seedlings; (C) Paper-based Ziplock bag hydroponics device


1.2.2.4 植物不同培养方式及效果观察
沙培参考Labidi等(2009)的方法; 水培参考Jeudy等(2010)的方法; 喷雾培养参考Dickstein等(2002)的方法。纸袋水培法(图1A-C): 将自封袋中的滤纸用营养液润湿, 移入3叶期幼苗, 用喷壶喷施营养液, 将根系完全展开并紧贴于滤纸上。将移入幼苗的自封袋置于裁剪好的泡沫板缝隙中, 用牙签穿插于自封袋顶部两端, 使其垂直悬挂于培养盒中。浇灌0.5 L营养液于培养盒中, 使营养液淹没自封袋底端1-3 cm, 营养液每3天更换1次。当蒺藜苜蓿长出第5片新叶时开始接种根瘤菌, 每2天接种1次, 每株每次接种2 mL根瘤菌液体, 共接种6次。接种完根瘤菌2周后采集蒺藜苜蓿根系图像。
1.2.2.5 纸袋水培法对实验研究的适用性分析
为进一步探究纸袋水培法的适用性, 在纸袋水培法实验中, 待蒺藜苜蓿刚长出第5片新叶时, 向营养液中加入50 μmol·mL^-1褪黑素或等体积去离子水, 并同时接种根瘤菌, 实验重复4次。接种完根瘤菌2周后统计根系根瘤数量、侧根数目、侧根长短、侧根走向(与主根夹角)及有无二级侧根。

1.3 数据分析所有实验均至少进行4次生物学重复。用SPSS软件(SPSS, Inc, Chicago, IL, USA)中的Duncan’s新复极差检验(P<0.05)方法对图3中的数据进行差异显著性分析。用独立样本t检验(* P<0.05; ** P<0.01; *** P<0.001)方法对表1和图5中的数据进行显著性分析。
表1
Table 1
表1
表1 褪黑素(50 μmol∙mL^-1)处理对蒺藜苜蓿侧根发育及根瘤接种效果的影响(平均值±标准差, n=12) Table 1 Effects of melatonin (50 μmol·mL^-1) treatment on lateral root development and the inoculation of nodules in Medicago truncatula (means±SD, n=12)

Treatment	Number of nodule per plant	Lateral root length (cm)	Number of lateral root per plant	Angle of lateral root with primary root (°)	Secondary lateral root
Control	70.7±2.5	4.1±0.2	86.3±4.2	52.3±2.1	YES
Melatonin (50 μmol·mL-1)	21.3±1.5***	1.7±0.2***	143.3±7.1***	85.7±3.1***	NO

*** Represent extremely significant differences at P<0.001.
*** P<0.001水平差异极显著。


表1
褪黑素(50 μmol∙mL^-1)处理对蒺藜苜蓿侧根发育及根瘤接种效果的影响(平均值±标准差, n=12)
Table 1
Effects of melatonin (50 μmol·mL^-1) treatment on lateral root development and the inoculation of nodules in Medicago truncatula (means±SD, n=12)



2 结果与讨论2.1 不同培养方式对蒺藜苜蓿根瘤和根系状态的影响本研究比较了沙培、水培、喷雾培养及纸袋水培4种方法对蒺藜苜蓿根瘤的接种效果及根系非损伤观测的适用性(图2, 图3)。结果表明, 沙培可以高效地接种根瘤菌且方便处理(图2A, B), 但是不能实时观察根系发育情况及根瘤菌接种情况, 且不利于取样, 容易造成根系及根瘤损伤丢失(图2C)。水培法中, 蒺藜苜蓿根系缠绕在一起, 不便于观察根系形态与根瘤接种情况, 且根瘤接种效率较低(图2D-F)。由图4A, B可以看出, 单株水培对蒺藜苜蓿接种根瘤菌并不高效, 且形成的根瘤多位于接近根冠处; 喷雾培养能够接种根瘤, 实时观察根系形态, 同时方便实时无损图像采集, 但喷雾培养使蒺藜苜蓿根系以圆柱状形态垂直地面, 不便于根系观察研究(图2G-I); 采用纸袋水培法能够对蒺藜苜蓿高效地接种根瘤菌, 可以实时无损观察主侧根长短和走向、根瘤数目和根瘤颜色等情况(图2J-M)。纸袋水培法的结瘤效果与其它3种培养方法差异显著, 是比水培、喷雾培养和沙培法更有效的方法(我们统计沙培法蒺藜苜蓿上的根瘤时尽可能统计可见根瘤, 由于沙培法根系易掉落的局限性, 有部分根瘤可能未被统计), 而水培与喷雾培养之间的差异不显著(图3)。综上, 纸袋水培法是当前根瘤相关研究及无损伤根系形态观测最为合适的方法, 可以高效地接种根瘤菌且便于开展豆科植物及根瘤菌特有的共生关系研究。
图2https://www.chinbullbotany.com/article/2018/1674-3466/1674-3466-53-5-661/img_2.png
Figure 2https://www.chinbullbotany.com/article/2018/1674-3466/1674-3466-53-5-661/img_2.png

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图2
不同培养方式对蒺藜苜蓿接种根瘤及根系形态的影响
(A)-(C) 沙培法, (A) 沙培装置; (B) 根系及接种根瘤情况; (C) 掉落的根系; (D)-(F) 水培法, (D) 水培整体; (E) 根系形态; (F) E图中的局部根系及根瘤放大; (G)-(I) 喷雾培养法, (G) 喷雾培养装置; (H) 根系形态; (I) H图中的局部根系及根瘤放大; (J)-(M) 纸袋水培法, (J) 地上部分(左侧为R108, 右侧是A17); (K) 根系形态; (L) 地上部分及根系, (M) L图中的局部根系及根瘤放大。红色箭头为根瘤, 绿色箭头为石英砂; 除J和K图中蒺藜苜蓿为7周龄, 其余均为6周龄。
Figure 2
Effects of different culture methods on inoculation of nodules and root morphology of Medicago truncatula
(A)-(C) Sand culture method, (A) Sand culture device; (B) Root morphology and nodules; (C) The lost roots; (D)-(F) Hydroponics, (D) Hydroponics; (E) Root morphology; (F) The enlarged image of local roots and nodules of Figure E; (G)-(I) Aeroponics, (G) Aeroponics device; (H) Root morphology; (I) The enlarged image of local roots and nodules of Figure H; (J)-(M) Paper-based Ziplock bag hydroponics method, (J) Above-ground parts of M. truncatula (the left side is R108, the right is A17); (K) Root morphology; (L) The whole plants of M. truncatula; (M) The enlarged image of local roots and nodules of Figure L. Red arrows for the nodules, green arrows for the quartz sand; The M. truncatula is 6 weeks old except Figure J and K which is 7 weeks old.


图3https://www.chinbullbotany.com/article/2018/1674-3466/1674-3466-53-5-661/img_3.png
Figure 3https://www.chinbullbotany.com/article/2018/1674-3466/1674-3466-53-5-661/img_3.png

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图3
不同培养方式对蒺藜苜蓿根瘤数目的影响(平均值±标准差, n=12)
不同小写字母表示不同方法之间差异显著(P<0.05)。
Figure 3
Effects of different culture methods on the number of inoculated nodules in Medicago truncatula (means±SD, n=12)
Different lowercase letters represent significant difference among different methods (P<0.05).


图4https://www.chinbullbotany.com/article/2018/1674-3466/1674-3466-53-5-661/img_4.png
Figure 4https://www.chinbullbotany.com/article/2018/1674-3466/1674-3466-53-5-661/img_4.png

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图4
蒺藜苜蓿水培(单株)根瘤数目
(A) 整株情况; (B) 接瘤局部根系
Figure 4
The number of inoculated nodules of Medicago truncatula by hydroponics (single plant)
(A) The whole plant; (B) The local roots with nodules



2.2 褪黑素对蒺藜苜蓿根瘤和根系的影响(纸袋水培法)我们用褪黑素处理蒺藜苜蓿, 以验证纸袋水培法对豆科植物根系形态发育及根瘤研究的适用性。纸袋水培法为实时无损伤观测根系发育及根瘤形成提供了可能(图5)。在采用褪黑素处理蒺藜苜蓿的初始阶段, 我们在纸袋上观察根系发育情况。选取新生(约1-1.5 mm)的若干侧根做好标记并接种根瘤菌, 每24小时(连续测量1周)测量侧根(标记)长度并统计根瘤数目。由图5A可以看出, 褪黑素处理显著影响蒺藜苜蓿的侧根发育, 主要表现为抑制侧根生长; 处理6天时, 处理组侧根基本停止生长; 随着褪黑素处理时间的增加, 其对侧根发育的抑制更加显著。在接种根瘤菌后第3天(图5B)根瘤开始发育, 第6天基本没有新的根瘤形成, 且褪黑素处理组相比对照组根瘤数显著减少。
图5https://www.chinbullbotany.com/article/2018/1674-3466/1674-3466-53-5-661/img_5.png
Figure 5https://www.chinbullbotany.com/article/2018/1674-3466/1674-3466-53-5-661/img_5.png

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图5
褪黑素(50 μmol·mL^-1)不同处理时间对蒺藜苜蓿侧根生长及根瘤形成的影响(n=12)
(A) 侧根生长的动态变化; (B) 根瘤的形成。* P<0.05水平差异显著; ** P<0.01水平差异非常显著; *** P<0.001水平差异极显著。
Figure 5
Effects of melatonin (50 μmol·mL^-1) on nodule formation and lateral root development of Medicago truncatula
(A) Dynamic changes of lateral root growth; (B) The formation of nodules. * Represent significant differences at P<0.05; ** Represent highly significant differences at P<0.01; *** Represent extremely significant differences at P<0.001.


从图6A, B可以看出, 褪黑素对蒺藜苜蓿根系发育有明显的影响。与对照相比, 50 μmol∙mL^-1褪黑素处理蒺藜苜蓿根系后, 根瘤数目显著减少, 侧根长度显著降低, 但侧根数目显著增加, 侧根与主根之间的夹角也显著增大(表1; 图6C, D)。至实验结束时为5-6周苗龄, 对照组已有部分二级侧根(图6C, D), 但褪黑素处理组中却没有出现二级侧根(表1)。
图6https://www.chinbullbotany.com/article/2018/1674-3466/1674-3466-53-5-661/img_6.png
Figure 6https://www.chinbullbotany.com/article/2018/1674-3466/1674-3466-53-5-661/img_6.png

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图6
褪黑素(50 μmol?mL–1)对蒺藜苜蓿(6周龄)根系的影响
(A) 对照; (B) 褪黑素处理; (C) 主根、侧根、二级侧根和根瘤; (D) 主侧根夹角
Figure 6
Effect of melatonin (50 μmol?mL–1) on the root system of Medicago truncatula (6 weeks old)
(A) Control; (B) Melatonin treatment; (C) Primary root, lateral root, secondary lateral root and nodules; (D) Angle of lateral root with primary root



2.3 讨论实时掌握根系发育情况对于许多植物研究工作至关重要, 它关系着植物最佳处理时间的选择、处理前植物生长发育状态的一致性、处理过程中植物根系响应的及时反馈等一系列过程。目前已经开发出多种根系表型研究平台, 用于非损伤性监测植物根系生长发育, 如水培法、喷雾培养法、琼脂和发芽纸上培养等方法(Hund et al., 2009; Clark et al., 2013)。虽然这些方法适用于多种植物, 但我们发现这些方法用于研究根瘤共生的豆科植物具有一定的局限性, 尤其表现在结瘤效果不太理想(图2, 图3)。
基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究。无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013)。然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3)。发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014)。发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009)。通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等。然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012)。Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态。纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等。相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济。由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨。
为了验证纸袋水培法的适用性, 我们开展了褪黑素对蒺藜苜蓿根系发育的影响研究。Pelagio-Flores等(2012)用褪黑素处理拟南芥(Arabidopsis thaliana),导致其侧根数目增多; Arnao和Hernández-Ruiz (2007)发现褪黑素抑制白羽扇豆(Lupinus albus)侧根的长度; Liang等(2017)用褪黑素处理水稻(Oryza sativa), 发现褪黑素使水稻主根与侧根间的夹角增大。这与我们的实验结果一致, 表明纸袋水培法能够客观地反映科学现象, 因此该法适用于植物学研究。除此之外, 我们还能够通过纸袋水培法对蒺藜苜蓿进行高效接种根瘤菌, 表明纸袋水培法非常适用于豆科植物特有的共生体系研究。
综上, 纸袋水培法是一种适用于植物根系实时无损观测的简单高效的培养方法。纸袋水培法不仅方便实验处理, 而且能够实时观察植物根系的发育情况, 可以对根系进行实时无损图像采集, 解决了传统培养方法在对植物根系拍照之后不能继续处理的不足。对于豆科植物与根瘤菌共生体系, 纸袋水培法解决了传统水培方法根瘤接种效率低的问题, 能够真实客观地展现植物根际发育情况, 便捷地观察植物根系, 及时对植物进行处理及图像记录, 因此, 纸袋水培法是一种简单、经济、高效且适用于大部分植物的培养方法。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
文献选项
原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

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发挥生物固氮作用减少化学氮肥用量
1
2004

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

旱作水稻与花生间作系统中的氮素固定与转移及其对土壤肥力的影响
1
2003

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

用试管水培法鉴定豆科作物的结瘤性能
1
1984

... 目前, 沙培、土培和蛭石培养是根瘤相关研究的常用方法(Johnson et al., 1965; Danso and Alexander, 1974; Keyser et al., 1982; Kiers et al., 2003), 但因去沙、土、蛭石时会导致根系损伤而无法精确观测并统计根瘤信息(Streeter and Salminen.,1992; Sparks, 2003), 更无法实现实验中的植物根系状态实时观察.梁如玉和李登煜(1984)通过试管水培法给豆科植物接种根瘤菌, 能够观察到根瘤的状态, 并可精确掌控处理时间.Truchet等(1989)用喷雾栽培的方法在结瘤数目和根瘤状态以及植物生长状态观察方面取得了很好的效果.但是, 试管结瘤和喷雾栽培都无法掌握根瘤对宿主根系生长的向地性、整体形态及侧根发育等方面的信息.因此, 目前还缺少在保证植物具有良好生长状态的条件下, 实现非损伤实时全面监测根瘤和根系生长发育的便捷方法. ...

玉米/花生间作对土壤微生物和土壤养分状况的影响
1
2009

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

1
2007

... 为了验证纸袋水培法的适用性, 我们开展了褪黑素对蒺藜苜蓿根系发育的影响研究.Pelagio-Flores等(2012)用褪黑素处理拟南芥(Arabidopsis thaliana),导致其侧根数目增多; Arnao和Hernández-Ruiz (2007)发现褪黑素抑制白羽扇豆(Lupinus albus)侧根的长度; Liang等(2017)用褪黑素处理水稻(Oryza sativa), 发现褪黑素使水稻主根与侧根间的夹角增大.这与我们的实验结果一致, 表明纸袋水培法能够客观地反映科学现象, 因此该法适用于植物学研究.除此之外, 我们还能够通过纸袋水培法对蒺藜苜蓿进行高效接种根瘤菌, 表明纸袋水培法非常适用于豆科植物特有的共生体系研究. ...

2
2015

... 褪黑素是最初在哺乳动物和人类(Homo sapiens)的松果仁体内发现的一种重要胺类激素, 现已发现褪黑素在高等植物中也广泛存在(Arnao and Hernández- Ruiz, 2015).近年来研究表明, 褪黑素不仅能调控植物的抗逆性, 而且影响植物根系发育(Arnao and Hernández- Ruiz, 2015).但褪黑素对豆科植物的根瘤是否也有影响尚未见报道.本研究对纸袋沙培、水培和喷雾栽培等多种方法进行了探索, 并且初步探讨了褪黑素对模式豆科植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)根系发育和根瘤的影响, 最终建立了简单、有效、低成本且达到对根瘤和根系生长过程非损伤实时监测的纸袋水培法, 为建立豆科植物的根瘤菌共生体系提供了一条更为优良的途径. ...
... ).近年来研究表明, 褪黑素不仅能调控植物的抗逆性, 而且影响植物根系发育(Arnao and Hernández- Ruiz, 2015).但褪黑素对豆科植物的根瘤是否也有影响尚未见报道.本研究对纸袋沙培、水培和喷雾栽培等多种方法进行了探索, 并且初步探讨了褪黑素对模式豆科植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)根系发育和根瘤的影响, 最终建立了简单、有效、低成本且达到对根瘤和根系生长过程非损伤实时监测的纸袋水培法, 为建立豆科植物的根瘤菌共生体系提供了一条更为优良的途径. ...

1
1965

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

2
2013

... 实时掌握根系发育情况对于许多植物研究工作至关重要, 它关系着植物最佳处理时间的选择、处理前植物生长发育状态的一致性、处理过程中植物根系响应的及时反馈等一系列过程.目前已经开发出多种根系表型研究平台, 用于非损伤性监测植物根系生长发育, 如水培法、喷雾培养法、琼脂和发芽纸上培养等方法(Hund et al., 2009; Clark et al., 2013).虽然这些方法适用于多种植物, 但我们发现这些方法用于研究根瘤共生的豆科植物具有一定的局限性, 尤其表现在结瘤效果不太理想(图2, 图3). ...
... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

1
1974

... 目前, 沙培、土培和蛭石培养是根瘤相关研究的常用方法(Johnson et al., 1965; Danso and Alexander, 1974; Keyser et al., 1982; Kiers et al., 2003), 但因去沙、土、蛭石时会导致根系损伤而无法精确观测并统计根瘤信息(Streeter and Salminen.,1992; Sparks, 2003), 更无法实现实验中的植物根系状态实时观察.梁如玉和李登煜(1984)通过试管水培法给豆科植物接种根瘤菌, 能够观察到根瘤的状态, 并可精确掌控处理时间.Truchet等(1989)用喷雾栽培的方法在结瘤数目和根瘤状态以及植物生长状态观察方面取得了很好的效果.但是, 试管结瘤和喷雾栽培都无法掌握根瘤对宿主根系生长的向地性、整体形态及侧根发育等方面的信息.因此, 目前还缺少在保证植物具有良好生长状态的条件下, 实现非损伤实时全面监测根瘤和根系生长发育的便捷方法. ...

1
2017

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

1
2017

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

1
2002

... 沙培参考Labidi等(2009)的方法; 水培参考Jeudy等(2010)的方法; 喷雾培养参考Dickstein等(2002)的方法.纸袋水培法(图1A-C): 将自封袋中的滤纸用营养液润湿, 移入3叶期幼苗, 用喷壶喷施营养液, 将根系完全展开并紧贴于滤纸上.将移入幼苗的自封袋置于裁剪好的泡沫板缝隙中, 用牙签穿插于自封袋顶部两端, 使其垂直悬挂于培养盒中.浇灌0.5 L营养液于培养盒中, 使营养液淹没自封袋底端1-3 cm, 营养液每3天更换1次.当蒺藜苜蓿长出第5片新叶时开始接种根瘤菌, 每2天接种1次, 每株每次接种2 mL根瘤菌液体, 共接种6次.接种完根瘤菌2周后采集蒺藜苜蓿根系图像. ...

1
2010

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

1
1998

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

2
2009

... 实时掌握根系发育情况对于许多植物研究工作至关重要, 它关系着植物最佳处理时间的选择、处理前植物生长发育状态的一致性、处理过程中植物根系响应的及时反馈等一系列过程.目前已经开发出多种根系表型研究平台, 用于非损伤性监测植物根系生长发育, 如水培法、喷雾培养法、琼脂和发芽纸上培养等方法(Hund et al., 2009; Clark et al., 2013).虽然这些方法适用于多种植物, 但我们发现这些方法用于研究根瘤共生的豆科植物具有一定的局限性, 尤其表现在结瘤效果不太理想(图2, 图3). ...
... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

2
2009

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...
... 的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

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2016

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

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2010

... 沙培参考Labidi等(2009)的方法; 水培参考Jeudy等(2010)的方法; 喷雾培养参考Dickstein等(2002)的方法.纸袋水培法(图1A-C): 将自封袋中的滤纸用营养液润湿, 移入3叶期幼苗, 用喷壶喷施营养液, 将根系完全展开并紧贴于滤纸上.将移入幼苗的自封袋置于裁剪好的泡沫板缝隙中, 用牙签穿插于自封袋顶部两端, 使其垂直悬挂于培养盒中.浇灌0.5 L营养液于培养盒中, 使营养液淹没自封袋底端1-3 cm, 营养液每3天更换1次.当蒺藜苜蓿长出第5片新叶时开始接种根瘤菌, 每2天接种1次, 每株每次接种2 mL根瘤菌液体, 共接种6次.接种完根瘤菌2周后采集蒺藜苜蓿根系图像. ...

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1965

... 目前, 沙培、土培和蛭石培养是根瘤相关研究的常用方法(Johnson et al., 1965; Danso and Alexander, 1974; Keyser et al., 1982; Kiers et al., 2003), 但因去沙、土、蛭石时会导致根系损伤而无法精确观测并统计根瘤信息(Streeter and Salminen.,1992; Sparks, 2003), 更无法实现实验中的植物根系状态实时观察.梁如玉和李登煜(1984)通过试管水培法给豆科植物接种根瘤菌, 能够观察到根瘤的状态, 并可精确掌控处理时间.Truchet等(1989)用喷雾栽培的方法在结瘤数目和根瘤状态以及植物生长状态观察方面取得了很好的效果.但是, 试管结瘤和喷雾栽培都无法掌握根瘤对宿主根系生长的向地性、整体形态及侧根发育等方面的信息.因此, 目前还缺少在保证植物具有良好生长状态的条件下, 实现非损伤实时全面监测根瘤和根系生长发育的便捷方法. ...

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1982

... 目前, 沙培、土培和蛭石培养是根瘤相关研究的常用方法(Johnson et al., 1965; Danso and Alexander, 1974; Keyser et al., 1982; Kiers et al., 2003), 但因去沙、土、蛭石时会导致根系损伤而无法精确观测并统计根瘤信息(Streeter and Salminen.,1992; Sparks, 2003), 更无法实现实验中的植物根系状态实时观察.梁如玉和李登煜(1984)通过试管水培法给豆科植物接种根瘤菌, 能够观察到根瘤的状态, 并可精确掌控处理时间.Truchet等(1989)用喷雾栽培的方法在结瘤数目和根瘤状态以及植物生长状态观察方面取得了很好的效果.但是, 试管结瘤和喷雾栽培都无法掌握根瘤对宿主根系生长的向地性、整体形态及侧根发育等方面的信息.因此, 目前还缺少在保证植物具有良好生长状态的条件下, 实现非损伤实时全面监测根瘤和根系生长发育的便捷方法. ...

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2003

... 目前, 沙培、土培和蛭石培养是根瘤相关研究的常用方法(Johnson et al., 1965; Danso and Alexander, 1974; Keyser et al., 1982; Kiers et al., 2003), 但因去沙、土、蛭石时会导致根系损伤而无法精确观测并统计根瘤信息(Streeter and Salminen.,1992; Sparks, 2003), 更无法实现实验中的植物根系状态实时观察.梁如玉和李登煜(1984)通过试管水培法给豆科植物接种根瘤菌, 能够观察到根瘤的状态, 并可精确掌控处理时间.Truchet等(1989)用喷雾栽培的方法在结瘤数目和根瘤状态以及植物生长状态观察方面取得了很好的效果.但是, 试管结瘤和喷雾栽培都无法掌握根瘤对宿主根系生长的向地性、整体形态及侧根发育等方面的信息.因此, 目前还缺少在保证植物具有良好生长状态的条件下, 实现非损伤实时全面监测根瘤和根系生长发育的便捷方法. ...

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2002

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

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2006

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

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2009

... 沙培参考Labidi等(2009)的方法; 水培参考Jeudy等(2010)的方法; 喷雾培养参考Dickstein等(2002)的方法.纸袋水培法(图1A-C): 将自封袋中的滤纸用营养液润湿, 移入3叶期幼苗, 用喷壶喷施营养液, 将根系完全展开并紧贴于滤纸上.将移入幼苗的自封袋置于裁剪好的泡沫板缝隙中, 用牙签穿插于自封袋顶部两端, 使其垂直悬挂于培养盒中.浇灌0.5 L营养液于培养盒中, 使营养液淹没自封袋底端1-3 cm, 营养液每3天更换1次.当蒺藜苜蓿长出第5片新叶时开始接种根瘤菌, 每2天接种1次, 每株每次接种2 mL根瘤菌液体, 共接种6次.接种完根瘤菌2周后采集蒺藜苜蓿根系图像. ...

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2014

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...
... ).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

1
2017

... 为了验证纸袋水培法的适用性, 我们开展了褪黑素对蒺藜苜蓿根系发育的影响研究.Pelagio-Flores等(2012)用褪黑素处理拟南芥(Arabidopsis thaliana),导致其侧根数目增多; Arnao和Hernández-Ruiz (2007)发现褪黑素抑制白羽扇豆(Lupinus albus)侧根的长度; Liang等(2017)用褪黑素处理水稻(Oryza sativa), 发现褪黑素使水稻主根与侧根间的夹角增大.这与我们的实验结果一致, 表明纸袋水培法能够客观地反映科学现象, 因此该法适用于植物学研究.除此之外, 我们还能够通过纸袋水培法对蒺藜苜蓿进行高效接种根瘤菌, 表明纸袋水培法非常适用于豆科植物特有的共生体系研究. ...

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2012

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...
... 的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

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2012

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

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1990

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

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1976

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

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1983

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

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2012

... 为了验证纸袋水培法的适用性, 我们开展了褪黑素对蒺藜苜蓿根系发育的影响研究.Pelagio-Flores等(2012)用褪黑素处理拟南芥(Arabidopsis thaliana),导致其侧根数目增多; Arnao和Hernández-Ruiz (2007)发现褪黑素抑制白羽扇豆(Lupinus albus)侧根的长度; Liang等(2017)用褪黑素处理水稻(Oryza sativa), 发现褪黑素使水稻主根与侧根间的夹角增大.这与我们的实验结果一致, 表明纸袋水培法能够客观地反映科学现象, 因此该法适用于植物学研究.除此之外, 我们还能够通过纸袋水培法对蒺藜苜蓿进行高效接种根瘤菌, 表明纸袋水培法非常适用于豆科植物特有的共生体系研究. ...

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2013

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

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2011

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

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2007

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...
... ; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

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2007


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2013

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

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2007

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

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1999

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

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2010

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

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1978

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

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2005

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

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2012

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

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2003

... 目前, 沙培、土培和蛭石培养是根瘤相关研究的常用方法(Johnson et al., 1965; Danso and Alexander, 1974; Keyser et al., 1982; Kiers et al., 2003), 但因去沙、土、蛭石时会导致根系损伤而无法精确观测并统计根瘤信息(Streeter and Salminen.,1992; Sparks, 2003), 更无法实现实验中的植物根系状态实时观察.梁如玉和李登煜(1984)通过试管水培法给豆科植物接种根瘤菌, 能够观察到根瘤的状态, 并可精确掌控处理时间.Truchet等(1989)用喷雾栽培的方法在结瘤数目和根瘤状态以及植物生长状态观察方面取得了很好的效果.但是, 试管结瘤和喷雾栽培都无法掌握根瘤对宿主根系生长的向地性、整体形态及侧根发育等方面的信息.因此, 目前还缺少在保证植物具有良好生长状态的条件下, 实现非损伤实时全面监测根瘤和根系生长发育的便捷方法. ...

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2002

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

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1992

... 目前, 沙培、土培和蛭石培养是根瘤相关研究的常用方法(Johnson et al., 1965; Danso and Alexander, 1974; Keyser et al., 1982; Kiers et al., 2003), 但因去沙、土、蛭石时会导致根系损伤而无法精确观测并统计根瘤信息(Streeter and Salminen.,1992; Sparks, 2003), 更无法实现实验中的植物根系状态实时观察.梁如玉和李登煜(1984)通过试管水培法给豆科植物接种根瘤菌, 能够观察到根瘤的状态, 并可精确掌控处理时间.Truchet等(1989)用喷雾栽培的方法在结瘤数目和根瘤状态以及植物生长状态观察方面取得了很好的效果.但是, 试管结瘤和喷雾栽培都无法掌握根瘤对宿主根系生长的向地性、整体形态及侧根发育等方面的信息.因此, 目前还缺少在保证植物具有良好生长状态的条件下, 实现非损伤实时全面监测根瘤和根系生长发育的便捷方法. ...

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2002

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

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1989

... 目前, 沙培、土培和蛭石培养是根瘤相关研究的常用方法(Johnson et al., 1965; Danso and Alexander, 1974; Keyser et al., 1982; Kiers et al., 2003), 但因去沙、土、蛭石时会导致根系损伤而无法精确观测并统计根瘤信息(Streeter and Salminen.,1992; Sparks, 2003), 更无法实现实验中的植物根系状态实时观察.梁如玉和李登煜(1984)通过试管水培法给豆科植物接种根瘤菌, 能够观察到根瘤的状态, 并可精确掌控处理时间.Truchet等(1989)用喷雾栽培的方法在结瘤数目和根瘤状态以及植物生长状态观察方面取得了很好的效果.但是, 试管结瘤和喷雾栽培都无法掌握根瘤对宿主根系生长的向地性、整体形态及侧根发育等方面的信息.因此, 目前还缺少在保证植物具有良好生长状态的条件下, 实现非损伤实时全面监测根瘤和根系生长发育的便捷方法. ...

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1997

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

1
1999

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...

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2005

... 基于计算机断层摄影术(Mooney et al., 2012)或磁共振成像(Jahnke et al., 2009)的根室法和容器法(Smit and Groenwold, 2005; Kuchenbuch et al., 2006)土壤根系系统可适用于实时观测根瘤根系状态, 但是自动化系统的构建需要较大的投资, 因此并不适用于大规模处理的实验(Nagel et al., 2012), 并且土壤介质中的颗粒也可能会对豆科植物根瘤的判断造成干扰; 另外, 土壤介质中成分复杂, 上述系统不适用于要求精确的科学研究.无土栽培系统具有成分明确、便于观察根系以及可大规模实验等优点, 是植物学研究的最优选择(Famoso et al., 2010; Clark et al., 2013).然而, 采用常规纯水培系统和喷雾系统时, 豆科模式植物蒺藜苜蓿的根系接种根瘤菌并不高效(图3).发芽纸具有易于处理、免受病原体影响以及能够有效利用有限空间等优点, 是一种广泛使用的无土栽培方法(Patterson and Olson, 1983), 它不仅能用于萌发测试, 也可以用于评估根系特征(Le Marié et al., 2014).发芽纸与土壤不同, 它可以利用彩色纸为根系和背景之间提供有利的光学对比, 从而使自动数字图像处理成为可能(Hund et al., 2009).通过发芽纸可以大批量地进行实验处理, 如根与根际微生物之间的相互作用(Planchamp et al., 2013)、温度对根系发育的影响(Reimer et al., 2013)、聚乙二醇诱导的干旱胁迫(Ruta et al., 2010)以及营养缺乏对根系发育的影响(Zhu et al., 2005)等.然而, 发芽纸仅限用于种子萌发期根系的研究, 植物成熟根系研究因生长空间较小而受到限制(Smith and De Smet, 2012).Le Marié等(2014)以玉米(Zea mays)为材料研究植物根冠的发育, 提出将玉米种子放置在两张发芽纸之间的纸张分层三明治模型, 但该方法需要复杂的固定和营养供应装置, 且不能实时无损观察根系形态及根瘤接种状态.纸袋水培法同样利用了发芽纸, 但较三明治模型更为简单, 并且可以实时监测根瘤对根系发育的影响以及根瘤发育等.相比Jeudy等(2016)的根管法、Mooney等(2012)的计算机断层摄影术和Jahnke等(2009)的磁共振成像等技术, 纸袋水培法更为便捷和经济.由于纸袋水培法可以实时监测根系的生长状态, 更容易观测到实验处理的最佳时期和根瘤及根系生长的一致性, 使根瘤共生豆科植物研究更为准确和严谨. ...

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2017

... 豆科植物的根系可与根瘤菌发生共生而形成根瘤(Nap and Bisseling, 1990).在根瘤共生系统中, 宿主植物在根瘤菌开始固氮前为根瘤菌提供各种营养元素(Udvardi and Day, 1997), 尤其是在缺氮的土壤中(Zahran,1999), 根瘤菌通过固氮酶将N₂转化为NH₄⁺ (Bergersen,1965; O'Gara and Shanmugam, 1976), 为植物提供氮源(Ryle et al., 1978).大量研究表明, 作物与豆科植物套作或轮作可以明显改善土壤氮素营养状况(褚贵新等, 2003; 章家恩等, 2009), 不施或少施氮肥同样可以达到高产的目的(Tilman et al., 2002; 陈文新和陈文峰, 2004).因此, 随着低碳农业的日益推广, 除了植物根系对土壤中氮素吸收、转运和利用机制外, 根瘤的共生信号转导、发育与固氮机制也成为热门研究领域(Robinson et al., 1999; Kistner and Parniske, 2002; Stracke et al., 2002; Reddy et al., 2007; Popp and Ott, 2011; Di Giacomo et al., 2017).另外, 根瘤共生系统不仅在固氮方面具有重要意义, 其在植物抗逆抗病等方面也发挥积极作用(Farías-Rodríguez et al., 1998; Reddy, 2007; Rispail et al., 2007; Zipfel and Oldroyd, 2017; De M Rangel et al., 2017).然而, 无论是根瘤固氮还是共生抗逆研究, 实时掌握根瘤性状和根系形态信息都十分关键. ...