界面可視化技術直觀揭示水生植物根際異質性氧環境變化特徵和機制

2021-01-08 中國科學院

　　長期以來，利用水生植物控制湖泊汙染並重建良好水生態環境一直是湖泊領域中的研究熱點。水生植物根系生長發育和生理代謝等活動會導致其在根系附近沉積物中形成不同於非根際環境的根際微生態系統，這決定了各種汙染物質的遷移、轉化和生物的有效性，被認為是湖泊汙染的生態修復的核心區域。因此，開展根際微環境特徵研究，對揭示界面汙染過程與控制機制具有重要意義。

　　根際環境具有明顯的微域性、動態性和複雜性的特點，而現有研究手段存在界面破壞性、一維、低分辨、操作繁瑣等不足，無法準確捕獲根際環境界面參數變化信息；而採用二維、高分辨並且可實時監測的界面可視化技術，則可全面闡釋生態微界面過程和機制。

　　中國科學院南京地理與湖泊研究所副研究員韓超利用自主研製的根際界面可視化裝置，成功獲取了典型修復先鋒物種——菹草和馬來眼子菜等的根際泌氧動力學特徵及控制機制(如圖)。該研究首次報導了菹草等眼子菜屬植物獨特的根系泌氧方式；同時原位、定量獲取了湖泊外界環境變化如光照、溫度和水體溶氧條件對根際微區氧環境變化特徵影響。研究結果不僅首次直觀揭示了沉水植物根系調控沉積物異質性氧環境的兩條路徑，而且發現了溫度升高會導致越冬植物根系改造沉積物氧環境的能力明顯降低的現象，這表明全球變暖效應可能會導致越冬水生植物生物量銳減並會顯著影響植物對汙染水體的修復效果。

　　研究成果近期以High-resolution imaging of rhizosphere oxygen (O2) dynamics in Potamogeton crispus: effects of light, temperature and O2 content in overlying water 為題，發表在Plant and Soil上。該研究得到國家自然科學基金和江蘇省優秀青年基金聯合資助。

　　論文連結

 

圖：菹草（為例）根際界面氧環境二維高分辨變化特徵 

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