【摘 要】
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植物根际是土壤生命活动的中心。植物通过根系分泌物（REs）给土壤微生物生命活动提供了持续的养分和能量输入,对于维持土壤微生物群落的结构和功能具有重要意义。红树林湿地土壤含有大量的铁元素及其氧化产物,活性的铁氧化物可以与土壤中重金属/类金属和营养元素（如磷）等结合,影响这些元素的迁移和生物可利用性。活性铁氧化物还可以在红树植物根系分泌和径向泌氧的作用下在植物根表形成铁膜,对于调节植物对重金属及营养元
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植物根际是土壤生命活动的中心。植物通过根系分泌物（REs）给土壤微生物生命活动提供了持续的养分和能量输入,对于维持土壤微生物群落的结构和功能具有重要意义。红树林湿地土壤含有大量的铁元素及其氧化产物,活性的铁氧化物可以与土壤中重金属/类金属和营养元素（如磷）等结合,影响这些元素的迁移和生物可利用性。活性铁氧化物还可以在红树植物根系分泌和径向泌氧的作用下在植物根表形成铁膜,对于调节植物对重金属及营养元素的吸收转运具有重要作用。受植物根系分泌活动以及铁氧化还原循环菌（Fe OB和Fe RB）活动的影响,红树林湿地土壤铁矿物形成分解的动态转化在红树植物的根际尤为活跃。关于红树植物根际的铁氧化物的形态转化（包括铁膜的形成和分解）尚存在以下有待解决的问题:1)红树REs和红树根际细菌群落,尤其是REs和根际Fe OB,Fe RB之间存在何种耦合关系;2)这种耦合关系是否会影响红树植物根表铁膜的形成;3)两者的耦合以及铁膜的形成对于重金属胁迫有何响应。红树植物REs中的有机酸（OAs）是土壤功能微生物的主要碳源来源。本文以中国南部沿海典型的红树植物——秋茄（Kandelia obovata）作为研究对象,利用小型淹水装置模拟野外周期性潮水浸淹,用混合OAs处理液人工模拟根系分泌物,采用高通量测序和高效液相色谱技术,以室内控制实验的方式研究了红树林湿地常见的重金属Cd以及外源OAs处理对秋茄根系分泌、根际与根表细菌群落多样性与结构以及根表铁膜含量的影响。主要研究结果如下:（1）不同时长的淹水背景下,秋茄根际与根表细菌的菌群多样性和结构分布都表现出明显的根际效应:根际细菌多样性高于根表,而蓝藻细菌（Cyanobacteria）、螺旋菌（Spirochaetota）等根表优势细菌的相对丰度高于根际。OAs和淹水处理能够增强这种根际效应。OAs的外源添加可显著促进REs中溶解有机碳（DOC）、铵态氮（NH4+-N）,硝态氮（NO3--N）和溶解无机磷（DIP）等溶解性物质的分泌,且随淹水时间延长这一趋势更明显。外源OAs还可促进低分子量有机酸（LMWOAs）的内源根系分泌。同时,Gallionella,unclassified＿f＿＿Gallionellaceae和Sideroxydans等Fe OB的相对丰度在秋茄根表提高而在根际降低,呈现由根际向根表聚集的趋化定植趋势。这种趋势的原因可能是淹水与外源OAs处理促进根系LMWOAs的分泌从而吸引其向根表定植。（2）外源OAs显著抑制秋茄根表铁膜形成,而外源Cd和淹水却能显著促进铁膜形成。在10h淹水条件下,铁膜随Cd浓度提高而逐渐增加;在5h淹水条件下铁膜含量则随Cd浓度增加先增后减。Cd的添加使得秋茄根表变形菌（Proteobacteria）的相对丰度约能增加至对照组的2倍,Cyanobacteria则减少至对照组的1/3。跟根际相比,根表细菌多样性及结构对Cd的响应更积极,这可能与REs和铁膜对根表Cd2+的吸附有关。（3）不同淹水时间对根系分泌、根际细菌结构等的影响不同。这可能是因为淹水通过螯合和沉淀Cd2+等方式直接或间接改变了土壤Cd的生物有效性。而Cd和淹水处理能促进DOC、NH4+-N、NO3--N、DIP等溶解性物质以及草酸、乙酸和丙二酸等LMWOAs的根系分泌。铁氧化物和OAs都可以与重金属离子螯合,从而吸附并阻隔植物对Cd离子的吸收和转运,因此根系LMWOAs的分泌与根表铁膜的形成很可能都是红树植物应对Cd胁迫的重要适应机制。综上所述,在周期性的淹水状态下,外源OAs和Cd处理都能够促进秋茄DOC、NH4+-N、NO3--N、DIP、LMWOAs等溶解性物质的根系分泌;对根表铁膜的形成分别起到抑制和促进作用;对根际与根表的菌群多样性也有一定影响。其中,外源OA处理下,根际Fe OB呈现由根际向根表聚集的趋势,这可能与LMWOAs的诱导作用有关。OAs的根系分泌与铁膜可能都是红树植物应对Cd胁迫的适应机制。本文的研究内容可以丰富现有的植物-微生物相互作用理论体系,进一步阐明湿地植物根系分泌物在根际土壤细菌多样性、土壤铁循环以及植物重金属抗性等方面的作用与意义。
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