描述羽毛针禾及其特殊结构——“根鞘”的词有哪些呢？已经做完的项目和目前羽毛针禾面临的科学问题有哪些？

作者，BS

本文对羽毛针禾文章中出现的描述此植物的词语进行了归纳摘录，有问题欢迎留言处交流。

羽毛针禾篇

羽毛针禾是古尔班通古特沙漠流动沙丘的先锋禾草和优良固沙植物。

羽毛针禾，多年生草本，隶属禾本科针禾属，中国集中分布于准噶尔盆地。其具明显的群聚现象，是沙质荒漠植物群落的共建种、重要的固沙植物和优质牧草。

羽毛针禾因生长于干旱、少雨、多风、基质松散、易于流动的沙丘和沙地，在与环境的互作中形成了抗旱、耐风蚀、耐高热严寒等沙生适应特性。

其特殊的根鞘结构是羽毛针禾抗旱性的重要结构基础。

当活化沙丘逐渐固定，土壤条件逐渐改善，更适宜不耐沙埋的物种生存时，作为先锋物种的羽毛针禾会逐渐从群落中退出，对白皮沙拐枣，白梭梭等物种在流动沙地的定居和繁殖有明显的利它作用。

羽毛针禾不能像动物那样随意迁移，以躲避不利的生物和非生物胁迫，而只能在萌发地生长并完成生命周期。

羽毛针禾不仅具有向下伸长的根（长达90cm），更具有其发达的侧向伸展的水平根系（根数可达80多根，长达4~5m）辐射状分布在40cm的沙层中。根毛几乎遍布了整个侧根，相互交错并紧紧地将沙粒缠绕、黏结于根面，以至于沙粒经蒸馏水清洗也未能成功洗脱。部分裸露在沙面的白色细根由于长时间的风吹日晒已不具根鞘，但并未呈现萎蔫状态。

羽毛针禾（Stipagrostis pennata）因其特殊的根鞘结构而成为新疆北部古尔班通古特沙漠中流动和半流动沙丘上的先锋禾草和优良固沙植物。

羽毛针禾［Stipagrostispennata（Trin.）de Win-ter］是禾本科（Poaceae）针禾属（Stipagrostis Nees）多年生草本植物，集中分布于中国新疆天山以北准噶尔盆地中部的古尔班通古特沙漠，其优良的抗旱、固沙性能源于特殊的根鞘结构。

羽毛针禾根系分泌了维生素、酶、植物生长调节剂及氨基酸等各种对微生物有益的物质，从而使得根鞘微生物种类丰富，生长旺盛。

灭菌沙土中，羽毛针禾种子萌发较慢，萌发率不超过25％，始终低于对照；而在土壤微生物的参与下，种子萌发率在种植19ｄ后即可稳定在25％的水平。

在中国西北干旱区大风肆虐的季节，最能阻止荒漠起沙过程起阻止作用的植被类型，首推节水耐旱、维护成本低的草本植被。然而，在防沙固沙工程实践中，草本植被防沙固沙的优良价值长期未受到足够重视。

羽毛针禾为多年生草本，隶属于禾本科针禾属，在中国集中分布于新疆北部的古尔班通古特沙漠。该物种抗旱、耐风蚀、耐沙埋能力极强，是一种理想的生物固沙材料。在环境条件最严酷的流动沙丘顶部，羽毛针禾往往最先群聚出现，促进活化沙丘的固定和土壤条件的改善，从而为白皮沙拐枣、白梭梭、生物土壤结皮等的定居创造条件。当上述物种得以定居、繁殖时，羽毛针禾又会逐渐退出群落。因此，羽毛针禾被认为是古尔班通古特沙漠流动、半流动沙地重要的先锋物种，对优势群落的演替进程有显著的推动作用。

羽毛针禾是古尔班通古特沙漠流动沙丘的先锋植物。野生羽毛针禾能够形成特殊的根鞘结构。作为浅根系植物对高温、缺水恶劣环境的特殊应答结构，根鞘对羽毛针禾忍耐干旱胁迫尤为重要。

羽毛针禾为多年生禾本科植物，抗旱、耐风蚀、耐沙埋能力极强，在中国集中分布于新疆北部的古尔班通古特沙漠。羽毛针禾往往最先群聚生长在环境条件最严酷的流动沙丘顶部，促进活化沙丘的固定和土壤条件的改善，从而为白皮沙拐枣、白梭梭等物种的定居创造条件。当上述物种得以定居、繁殖时，羽毛针禾又会逐渐从群落中退出。羽毛针禾被认为是古尔班通古特沙漠流动、半流动沙丘重要的先锋物种，对流动沙丘优势群落的演替进程有显著的推动作用。

根鞘篇

根鞘也称沙套，是一种形成于植物根部，由土壤颗粒与根表分泌物及根毛间相互胶结、缠绕形成的适应性结构，能够起到保水、隔热’防止流沙的物理性伤害、提高植物固氮效率等作用，对植物忍耐干旱逆境胁迫尤为重要。

是根系、微生物与土壤间相互作用的产物。

在人为活动破坏严重的沙漠边缘地带，活化的沙丘顶部，频繁的风力作用下，羽毛针禾位于浅沙层的细根常暴露在沙面或被吹断，但它们仍然顽强地从含水量很低的沙层中吸取水分和营养物质而维持生机，成为该类恶劣生境 的适生种和先锋禾草，在保持地表稳定性方面发挥着重要的生态作用。

根鞘即由根表分泌物、根毛和土壤颗粒交缠而成的围绕在根系外部、厚约2 mm的适应性沙粒聚集体，与根之间形成一个中空的腔室。

荒漠固沙植物羽毛针禾具特殊的根鞘结构，由植物、微生物、土壤共同参与形成。

羽毛针禾营养器官的抗旱结构特征明显，除茎部维管束丰富、叶片具较厚的角质层等特征外，它发达的根系与土壤相互作用形成的特殊根鞘结构是其有别于木本沙生植物的重要抗旱结构特征。电镜观测表明，羽毛针禾的根鞘是根系－沙土－微生 物相互作用形成的有机复合体。根表皮细胞上密布的根毛和菌丝体能够共同缠绕沙粒，根系分泌物和微生物分泌物能够共同粘结沙粒，形成厚度约２ｍｍ 的沙粒聚集体，根鞘直径可达细根的３～５倍。

根鞘有别于其他沙生植物根系对沙粒的简单粘附，能够有效保护根系、增强根系对松散沙化基质的固着，提高植株自身的抗倒伏能力，发挥防风固沙 的生态作用。

前期电镜观测表明，羽毛针禾的根鞘并非简单的松散沙粒聚集体，而是根系－沙土－微生物相互作用形成的有机复合体。构成根鞘的根表皮细胞上密布根毛，根毛和菌丝体共同缠绕沙粒，根系分泌物和微生物分泌物共同黏结沙粒，形成厚度约２ｍｍ 的沙粒聚集体，根鞘直径可达细根的 ３～５ 倍。一方面，普遍认可土壤微生物分泌的胞外多糖等成分必然会对根鞘的形成及稳固程度有一定贡献；另一方面，根系分泌物可为微生物的生长繁殖提供碳源和能源，使得根鞘中拥有独特的微生物类群。

根鞘是指由土壤颗粒通过根系和微生物分泌的黏液物质组成的紧密鞘状结构。研究到目前为止，发现具有根鞘结构的植物主要生长在干旱、营养贫瘠的环境中，且常见于禾本科植物，因而有研究者认为根鞘是植物响应恶劣环境的形态对策: 其形成的土壤连续体扩大了植物根系和土壤的接触，有利于养分和水分的吸收; 其黏液物质为土壤微生物的生长提供了特殊环境，也为游动孢子的发育与附着孕育了场所，促进了根鞘内特征微生物的大量繁殖，这些微生物在种类、数量上与非根鞘微生物存在着显著差别。

目前羽毛针禾的研究都集中在？

目前国内外对于羽毛针禾的研究主要集中在系统分类、地理分布、种群动态、繁殖发育等方面。

吴楠、邱东、安晶等人的前期研究为系统探索羽毛针禾根鞘中的暗色丝孢菌奠定了基础，但其功能与生态意义尚需进一步的系统研究。

目前对于羽毛针禾的研究主要集中于种子库分布格局类型、种群遗传多样性、克隆生长特性等方面。

对于羽毛针禾的科学问题有？

它的根区有什么特殊结构帮助植株在活化沙丘站稳脚跟并最大限度地吸收水分？

根鞘微生境与外围恶劣的土壤环境相比有怎样的特殊性？

羽毛针禾全基因组？

羽毛针禾适应环境的抗旱基因？

羽毛针禾根部微生物库？

羽毛针禾内生微生物库？

羽毛针禾稳定遗传机制？

探索羽毛针禾根鞘中的暗色丝孢菌除了缠绕沙粒形成团聚体保水外，是否具有降解植物残体以及聚乙烯的功能？

以植物－微生物互作关系为切入点的研究非常有限。作为根鞘形成的重要参与者，微生物在根鞘形成、稳固程度方面的作用尚不明确。

前期工作已证实根鞘中的细菌、放线菌、真菌数量都显著高于外围沙土，且以细菌为主，但其多样性特征尚不明确。

参考文摘：

1.根鞘微生境对羽毛针禾沙生适应性的生态调节，邱东，中国沙漠；

2.羽毛针禾（Stipagrostis pennata）根鞘暗色丝孢菌⓪降解功能的初步探究，陈洁作，干旱区地理；

3.沙土灭菌对羽毛针禾种子萌发、幼苗生长及根鞘形成的影响，安晶，中国沙漠；

文章转载自公众号

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