平面光極案例分享：土壤微生物變化影響根分泌物和根際pH

本次分享一篇由Laura de la Puente在《Plant and Soil》上發(fā)表的一篇學(xué)術(shù)論文“Changes in soil microbiota alter root exudation and rhizosphere pH of the gypsum endemic Ononis tridentata L."。

生長在石膏上的植物適應(yīng)了在極度貧瘠的堿性土壤中吸收營養(yǎng)。在這樣極--端的條件下，影響根際化學(xué)條件的過程可能對植物的生存和生長至關(guān)重要。以前從未報道過生長在石膏土壤上的植物的根際酸化現(xiàn)象，以及根分泌物和微生物對根際pH的影響尚未描述。在本研究中，我們在裝有天然石膏土壤和微生物減少的石膏土壤的根箱中培養(yǎng)了石膏特--有植物三齒野豌豆（Ononis tridentata）的種子，并使用與校準(zhǔn)的圖像記錄系統(tǒng)耦合的平面光極監(jiān)測根際pH的變化。通過PLFAs分析估計了土壤微生物生活，并表征了根分泌物。
    結(jié)果表明：減少微生物處理降低了真菌和微生物的存在。在天然土壤中生長的植物，土壤微生物的存在未受影響，根際pH較低。然而，在微生物減少的處理中，我們發(fā)現(xiàn)幾種有機(jī)酸和醇類（如丙二酸和異檸檬酸以及山梨糖-甘露糖）的根分泌物增加。有趣的是，植物生物量并沒有顯著受到處理的影響。
    結(jié)論：天然土壤微生物群落有助于酸化堿性石膏土壤，可能提高了營養(yǎng)可用性。然而，在微生物減少的土壤中生長的O. tridentata幼苗似乎通過增加根分泌物來補(bǔ)償微生物的影響，在天然和微生物減少的土壤中都實現(xiàn)了類似的生長。這些幼苗似乎適應(yīng)了微生物豐度波動的土壤。

在這篇文章中，平面光極（optode）技術(shù)被用來監(jiān)測根際pH的變化。這項技術(shù)通過將平面光極傳感器放置在植物根尖附近，來實時捕捉和記錄根際pH的變化情況。這些傳感器能夠檢測到根尖周圍土壤pH的變化，因為植物通過根系分泌物質(zhì)（如有機(jī)酸）來改變根際環(huán)境的pH值，從而影響營養(yǎng)元素的可利用性。

平面光極技術(shù)是當(dāng)今先進(jìn)的光電傳感技術(shù)之一，智感環(huán)境團(tuán)隊基于這種技術(shù)，相繼開發(fā)出了一種封閉式平面光極設(shè)備(PO2100)和一種便攜式平面光極設(shè)備(PO1100)，可實現(xiàn)沉積物/土壤/植物根際/水體中pH、DO和CO₂的實時高分辨率檢測，這在光電傳感技術(shù)領(lǐng)域是一項重要的突破。