根系分泌物介导的亲缘识别对小麦幼苗生长的影响
摘要：本文主要讲述了根系分泌物介导的亲缘识别对植物间根系竞争的影响，植物本身存在竞争与互助的关系（种内或种间），有正相关关系和负相关关系，这两种关系是最为主要和明显的。植物间的相互作用是现在研究的热点题目，很多方面表明，植物有能够识别亲缘并做出相应反应的能力。植物生长很大程度上依赖根系的生长，正所谓“根深叶茂”，植物主要识别亲缘并调节根系的生长来做到合理化生长，也就是植物间所说的合适度。通过收集并查阅国内外的文献，能更好的了解植物间亲缘关系与根系竞争的关系。
关键词：根系分泌物，亲缘识别，生长，竞争
1.植物亲缘识别
植物的亲缘识别指植物通过识别周边个体与自己的亲缘关系, 从而整自身的生长生存策略、促进亲缘个体的生存和繁衍。植物主要通过特定的叶片挥发物、根系分泌物、感光载体等途径, 识别周边个体与自己的亲缘关系,改变自身形态学策略(如根系大小、根冠比、种子数量等)或者生理代谢策略(次生代谢物质、防御蛋白等), 调整周边个体的竞争强度,缓和与近亲缘个体之间的竞争, 加强与远亲缘或非亲缘个体的竞争[1]。不同研究对实验材料亲缘关系的界定方式和亲缘程度的选择也存在较大差异,目前主要包括以下3种界定方式:第一种以是否来自同一亲本为区分标准;第二种以基因型为区分标准;第三种以人为克隆体为区分标准。不同亲缘关系的界定方式, 也是导致目前研究结果差异较大的最主要原因。Karban和Shiojiri(2009）、Karban等(2013)对Artemisia tridentata的研究发现,当植株受到机械损伤或者昆虫取食后, 能够向周边释放挥发物,这些物质能够诱导周边植物的预警抗性,而且近亲缘个体受诱导后,抗性优于远亲缘个体,表明亲缘识别可能影响植物的通讯与防御[2，3]。Dudley等（2007）的研究发现，一年生植物Cakile edentula能够识别周边其他同类个体与自己的亲缘关系,并根据邻居亲缘关系的远近,调整自身形态策略:与近亲缘个体共存时,侧根较多,而与远亲缘个体共存时侧根较少[4]。陈青青等（2015）研究根系在隔离条件下谷子亲缘识别中发现：在根系隔离的情况下,谷子能够识别亲缘邻株,且谷子地上部分竞争信号在亲缘识别过程中扮演重要角色。较低种植密度和较高土壤养分水平有利于谷子亲缘识别能力的表达[5]。
- 亲缘识别途径和机制
植物间具有相互作用，同种植物间和异种植物间存在根系识别现象。根系识别是植物在长期进化中所所形成的辨别自我及非我，同种或非同种的能力，并通过控制自身根系生长对邻近根系做出不同的反应[6]。做出的不同反应指要么是控制根系错位、控制根系生长，否则就使得根系迅速生长，并进行资源掠夺。植物的识别分为同种植物根系间识别、异种植物根系间识别和根系识别的内在机制。自然生境中某些植物的繁殖体传播距离很短，这类植物有很大可能与其亲缘相近的植株相邻。植物个体能否识别邻株的身份并做出相应的反应，会对植物间的相互作用产生重要影响。亲缘选择理论预测亲缘相近的植物间可以通过亲缘识别和选择作用，有效地削弱彼此间的干扰和竞争，从而增加适合度[7]。
2.1根系分泌物
根系分泌物指在植物生长过程中,由根系的不同部位分泌或溢泌一些无机离子和有机化合物的统称。根系分泌物的组成：渗出物；分泌物；粘质物；分解物与脱落物。根系作为植物个体与微生态环境相互作用的直接载体,其分泌物对植物主动适应和抵御各种不良环境意义重大。一些植物的根系生长和分布并不是受土壤营养水平驱动的,而是更多受到邻近植物根系的影响,植物的亲缘识别可能正属于这种非养分驱动行为。根系分泌物可以携带有关邻居的遗传相关、种群起源和物种同一性的特定信息，并在整个根系层次和个体根系直接接触局部分泌物的水平上产生不同的反应。Hodge（2004）发现植物能够识别土壤环境的养分条件，将根系向资源丰富的区域集中，而减少向资源匮乏地区的集中，表明植物根系的生长与土壤中营养物质浓度有关系[8]。根系分泌物可以调节亲属识别，在对照处理中，暴露于非亲属分泌物的培养基中的幼苗比暴露于自身或自身分泌物的幼苗有更多的侧根。这些结果清楚地表明，拟南芥对亲属或非亲属的分泌物有不同的反应。亲缘关系的根长表现出不同的状况，与自己的实生苗根比暴露在亲缘或非亲缘分泌物苗长，推测将存在自我/非自我识别模式[9]。Semchenko等（2014）发现根系密度的增加主要是通过形态的改变而不是生物量的分配来实现的，这表明植物能够限制自私行为的能量消耗[10]。
2.2根系分泌物介导的种间相互作用
