結(jié)果

根部解剖結(jié)構(gòu)

圖1無(wú)鐵蝕斑的Lobelia dortmanna根橫截面，位置分別為距根尖(a)30毫米、(b)13毫米和(c)3毫米處。組織孔隙度從根尖附近的約15%向根尖后30毫米處增加至約60%。比例尺：100微米。

圖2 10條Lobelia dortmanna根的孔隙度隨距根尖距離的變化，以氣隙所占橫截面積的百分比表示。

所檢查根部的腔隙發(fā)育良好（圖1和圖2）。孔隙度在根部上部較高且相當(dāng)恒定（約占橫截面積的60%），直到距根尖20毫米處，而孔隙度向尖端迅速下降。

根壁厚度（y,mm）隨根部半徑（x,mm）的增加而增加，遵循回歸線：y=0.10x+0.018，斜率與零顯著不同（P<0.0001,r2=0.77）。該方程用于在計(jì)算根壁擴(kuò)散系數(shù)時(shí)估計(jì)根壁厚度。

用于ROL測(cè)量的無(wú)鐵蝕斑根部長(zhǎng)度為62±1毫米，比長(zhǎng)度為57±2毫米的有鐵蝕斑根部略粗。直徑（y,mm）作為距根尖距離（x,mm）的函數(shù)向根部基部增加，遵循回歸線：無(wú)鐵蝕斑根部y=0.0078x+0.31(r2=0.93)，有鐵蝕斑根部y=0.0075x+0.25(r2=0.92)。

徑向氧損失

L.dortmanna根部全長(zhǎng)均發(fā)生徑向氧損失。對(duì)于無(wú)鐵蝕斑的根部，歸一化到根部表面積的ROL向尖端增加，而有鐵蝕斑的根部沿根部具有較低且可變的速率（圖3a）。由于根部向基部變粗，每厘米根長(zhǎng)的ROL在基部區(qū)域最高，并向尖端降低（圖3b）。有鐵蝕斑的單根ROL顯著低于（約兩倍）無(wú)鐵蝕斑的單根（t檢驗(yàn)，P<0.01，表1）。整個(gè)根系的ROL略高于單根測(cè)量中的相應(yīng)值，但不顯著（表1）。

圖3使用根套筒電極沿三條有（實(shí)心圓）或無(wú)（空心圓）鐵蝕斑的Lobelia dortmanna根長(zhǎng)度測(cè)量的徑向氧損失（ROL）。其中一個(gè)根的最基部某點(diǎn)（實(shí)心方塊）在其余部分完全覆蓋鐵蝕斑的情況下無(wú)鐵蝕斑。(a)中速率以nmol O?m?2根表面積s?1表示，(b)中以nmol O?m?1根長(zhǎng)度s?1表示，均為距根尖距離的函數(shù)。測(cè)量期間，根浸沒(méi)在去氧瓊脂中，且根腔隙基部暴露于大氣。

根部呼吸作用

根部呼吸作用與ROL相比很低，并且有鐵蝕斑根部（2.5±1.3μmol O?kg?1根部干重s?1）和無(wú)鐵蝕斑根部（1.8±0.4）之間的呼吸作用差異不顯著。按單位表面積表示的根部呼吸作用在有（23±12 nmol O?m?2根部表面積s?1）或無(wú)（29±7 nmol O?m?2根部表面積s?1）鐵蝕斑的根部之間無(wú)顯著差異。呼吸速率僅占測(cè)量到的有和無(wú)鐵蝕斑根部ROL的5.0%和3.4%。

腔隙中的氧氣濃度

圖4三條有（實(shí)心圓）和無(wú)（空心圓）鐵蝕斑的Lobelia dortmanna根腔隙中的氧氣濃度隨距根尖距離的變化。氧氣濃度通過(guò)微電極內(nèi)部測(cè)量。測(cè)量期間，根浸沒(méi)在去氧瓊脂中，且根腔隙基部暴露于大氣。

當(dāng)根部浸沒(méi)在去氧溶液中時(shí)，根腔隙中的氧氣濃度向尖端線性下降（圖4）。有鐵蝕斑的根部根腔隙中的氧氣濃度高于無(wú)鐵蝕斑的根部。腔隙中氧氣濃度（kPa）作為距根尖距離（mm）函數(shù)的回歸系數(shù)顯示，無(wú)鐵蝕斑根部回歸線的平均斜率為0.077±0.004 kPa mm?1，有鐵蝕斑根部為0.050±0.0097 kPa mm?1（t檢驗(yàn)，P<0.01）。

穿過(guò)根壁的擴(kuò)散

圖5三條有（實(shí)心圓）和無(wú)（空心圓）鐵蝕斑的Lobelia dortmanna根壁擴(kuò)散系數(shù)（Drw）沿根長(zhǎng)度的變化。其中一個(gè)根的最基部某點(diǎn)（實(shí)心方塊）在其余部分完全覆蓋鐵蝕斑的情況下無(wú)鐵蝕斑。水平虛線表示3.5°C時(shí)氧氣在水中的擴(kuò)散系數(shù)。

當(dāng)存在鐵蝕斑時(shí)（7.8±0.2x10?11m2s?1），穿過(guò)根壁的擴(kuò)散系數(shù)比無(wú)斑塊時(shí)（68±20x10?11m2s?1）低八倍以上（t檢驗(yàn)，P&lt;0.0001，表1，圖5）。沿根部長(zhǎng)度的根壁擴(kuò)散系數(shù)顯示無(wú)鐵蝕斑根部有不同的模式，而有鐵蝕斑根部具有均勻的低擴(kuò)散系數(shù)。一個(gè)根部在上部1厘米沒(méi)有可見(jiàn)斑塊，但其余部分完全被鐵蝕斑覆蓋，其基部此部分的擴(kuò)散系數(shù)與在無(wú)鐵蝕斑根部進(jìn)一步測(cè)得的擴(kuò)散系數(shù)相似，這進(jìn)一步支持了鐵蝕斑是造成擴(kuò)散系數(shù)差異的原因的觀點(diǎn)（圖5）。

鐵、其他礦物質(zhì)和氧氣損失

圖6鐵蝕斑完全覆蓋Lobelia dortmanna根尖（左）和部分根表面（右）。比例尺：300微米。

高鐵含量的根部表面有光滑的微紅色斑塊（圖6）。斑塊似乎位于外表皮層上或內(nèi)，并且沒(méi)有明顯增加根部的直徑。

無(wú)可見(jiàn)鐵蝕斑根部單位表面積的鐵含量比有斑塊根部低350倍（表1）。有鐵蝕斑根系的鐵含量低于有鐵蝕斑單根的鐵含量。這是因?yàn)檎麄€(gè)根系上只有50-80%的表面積被斑塊覆蓋，可能是由于沉積物的異質(zhì)性。

無(wú)鐵蝕斑根部的灰分含量平均為干重的8±2%，而有鐵蝕斑根部為干重的40±8%。鐵僅占無(wú)鐵蝕斑根部灰分含量的0.6±0.4%，而在有斑塊根部中占32±11%。

根部的ROL與根部的鐵含量密切相關(guān)，單根和整個(gè)根系的ROL隨著鐵含量的增加而顯著下降（Pearson相關(guān)系數(shù)，P&lt;0.01；圖7）。單根和整個(gè)根系的測(cè)量值落在同一條線上，這意味著對(duì)單根的詳細(xì)測(cè)量反映了整個(gè)根系的行為和量級(jí)。

圖7來(lái)自六個(gè)完整根系（實(shí)心圓）和六個(gè)單根（空心圓）的Lobelia dortmanna根表面徑向氧損失（ROL）與鐵膜（Fe-plaque）量的關(guān)系（n=1）。