植物的根是整个生态系统碳循环,水循环的核心环节,也是植物与外界进行物质信息交流的重要器官。经过长期的探索,科学家们对植物根的功能和作用的了解已经越来越深入,近年来有关植物间通过根系进行相互识别的现象和机制的研究已受到广泛关注。然而有关雌雄异株植物性别识别的研究却少见报道。本文以青杨(Populus cathayana)幼苗为研究对象,通过水培法比较异性邻株影响下青杨雌雄幼苗植株根系的生长,生理和分泌物成分及速率的差异,揭示异性邻株对青杨雌雄植株根的生长及其分泌物的影响,探索雌雄异株性别间根系识别的潜在机制。主要研究结果如下:1.异性邻株对青杨雌雄植株根系形态的影响研究结果显示,雌雄合栽模式下的幼苗根系形态指标均高于无邻株雌/雄性。相比无邻株雄性,合栽模式下的雄性仅平均根径显著增加24%。相比无邻株雌性,合栽模式下的雌性除平均根径外总根尖数,总根长,总根表面积和总根体积均显著增加,分别增加96%,34%,48%和97%。与无邻株雌性相比较,合栽模式下的雌性粗细根的各形态指标得到显著促进,而雄性间则无显著差异。合栽模式下的雌性细根长,粗根长,细根表面积,粗根表面积,细根体积和粗根体积都显著高于无邻株雌性,分别增加33%,218%,44%,252%,61%和285%,而合栽模式下的雄性各指标均无显著变化。此结果表明雄性邻株显著促进青杨雌性幼苗植株根系的形态发育,使雌性粗细根各基本形态指标均显著高于无邻株雌性。2.异性邻株对青杨雌雄植株根系生物量积累与分配的影响研究结果显示,与无邻株雌性相比较,合栽模式下雌性植株的细根干重,粗根干重,总根干重均显著增加,分别增加55%,200%,95%,而合栽模式下的雄性植株各指标变化不显著。此外,合栽模式下的幼苗根重比均显著增加,雌性增加38%,雄性增加30%。比根长和比根面积在栽培模式间和性别间均没有显著变化。此结果表明雄性邻株显著影响青杨幼苗雌性植株根系的生物量分配,通过促进雌性植株根系生物量的积累,使雌性粗细根生物量积累显著高于无邻株雌性。此外,雌雄合栽模式下雌雄植株的粗根/总根生物量都显著增加,而细根/总根生物量则显著降低,说明异性邻株存在时雌雄性根系生物量分配均向粗根转移。3.异性邻株对青杨雌雄植株根系营养元素含量的影响研究结果显示,异性邻株对青杨幼苗单位干重粗细根有机碳含量均没有产生显著影响。但是相比无邻株雌性,合栽模式下的雌性总根有机碳积累量显著增加107%,而合栽雄性变化并不显著。相比无邻株雌/雄性模式,合栽模式下的雌雄植株粗根单位干重全氮含量无显著变化,但细根单位干重全氮含量均显著下降,雌性降低16%,雄性降低9%。然而,相比无邻株雌/雄性模式,合栽模式下的雌性总根全氮积累量显著增加57%,而合栽模式下的雄性变化不显著。合栽模式下雄性植株的粗根单位干重全磷含量相比无邻株雄性显著降低18%,而合栽模式下雌雄植株细根单位干重全磷含量均显著下降,雌性降低20%,雄性降低24%。然而,合栽模式下的雌性总根全磷积累量相比无邻株雌性显著增加49%,合栽模式下的雄性变化并不显著。合栽模式下雌雄植株粗根单位干重全钾含量均显著下降,雌性降低13%,雄性降低14%。合栽模式下的雄性细根单位干重全钾含量显著下降47%,而合栽模式下的雌性显著增加27%。相比无邻株模式,合栽模式下的雌性植株根系全钾总积累量显著增加112%,而雄性显著下降44%。合栽模式下的雄性粗细根单位干重钙含量均显著增加,粗根增加20%,细根增加16%,而雌性粗细根单位干重钙含量不受栽培模式影响,但是合栽模式下的雌性总根钙积累量显著增加92%。合栽模式下的雄性粗细根单位干重镁含量分别下降26%和12%,而合栽模式下的雌性总根镁积累量显著增加91%。以上结果表明异性邻株影响青杨雌雄植株粗细根单位干重各营养元素含量,合栽模式下的雌性总根各元素积累量均显著增加,合栽模式下的雄性除钾积累量显著降低外其余元素积累量均无显著变化。4.异性邻株对青杨雌雄植株根系活力以及根系分泌物速率的影响研究结果显示,根系活力受栽培模式影响不显著。合栽模式下的根系分泌物有机碳浓度显著高于无邻株模式下的雄性,但是与无邻株模式下的雌性的差异不显著。与无邻株模式相比,合栽模式下的根系分泌物总氮浓度显著降低。合栽模式下的根重根系分泌物TOC(有机碳)分泌速率有下降趋势,但是差异不显著。与无邻株模式下的雄性相比,合栽模式根重根系分泌物TN(总氮)吸收速率显著降低。此结果表明异性邻株存在时根系分泌物中有机碳浓度升高,总氮浓度降低,有机碳分泌速率变化不显著,而总氮吸收速率降低。5.异性邻株对青杨雌雄植株根系分泌物成分的影响研究表明,水培青杨雌雄合栽模式的根系分泌物种类明显增多,并且多数异性邻株共有的组分含量在雌雄合栽时高于雌/雄无邻株。青杨根系分泌物检出组分有烃类(4种),醇类(3种),酯类(3种),酚类(1种)和酰胺(1种),其中醇类物质相对含量较大(42%),酚类物质相对含量比例最小(7%)。此外合栽模式分泌物中出现一些特有物质,酰胺1种,烷烃3种,和酯类2种,其中相对含量最高的是酰胺类物质(42%),其次是酯类物质:辛酸异丁酯和2-甲基戊丁酯(分别占所有特有物质峰面积总和的14%和13%)。