植物通过光合作用将CO 2 转化为有机碳，然后以死亡残体、凋落物和根系分泌物的形式进入土壤 。 一部分有机碳在土壤动物和微生物作用下转化为 CO 2或 CH 4 等温室气体重新回到大气，一部分储存在土壤中，成为土壤有机质的重要组成部分。根系分泌物一方面是重要的地下有机碳输入源，另一方面由于其具有较高的生物可降解性，能够激发土壤微生物的活性，导致更多 土壤 有机碳的分解 矿化 。因此，根系分泌物对土壤有机碳产生怎样的净贡献仍存在争议。有机物的生物可降解性与其化学组成和结构密切相关，研究根系分泌物的生物可降解性首先必须明确其化学组成。以往的研究认为根系分泌物主要是由小分子有机酸组成，但最近的研究发现其化学组成十分复杂， 并且 我们对根系分泌物化学组成的认识还十分有限。近些年来，傅里叶变换离子回旋共振质谱（ F ourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry , FT ICR MS ）的出现和不断升级，为从分子水平表征复杂有机质提供了有力的工具，借助这一工具人们对水体 和 土壤可溶性有机质 d issolved organic matter D OM 分子组成的认识有了很大的提高，但是还鲜有研究 应 用 F T ICR MS 表征 根系分泌物 的 分子组成。本研究以电喷雾离子源（ electr ospray ionization ESI FT ICR MS 为主要研究手段，围绕根系分泌物的分子 组成 、微生物代谢过程及其转化产物开展了如下研究：
      目前尚缺乏可供参考的E SI FT ICR MS 表征根系分泌物分子组成的 样品前处理方法，因此本研究首先比较了不同样品前处理方法包括 H 交换树脂脱盐结合 冷冻干燥、超滤、 D EAE 纤维素富集和 P PL 柱固相萃取对根系分泌物分子组成的 保留 。结果表明 ，与其他几种常用于水体或土壤 DOM 的 前 处理方法相比，H 交换树脂脱盐结合 冷冻干燥 的方法有利于 保留 根系分泌物 中含量较高的 蛋白类、脂类和碳水化合物 等分子 62%62%），更 适合用于分析 根系分泌物的分子组成。进一步 利用 E SI FT ICR MS 表征 了 玉米、小麦、大麦、黑麦草、南瓜、大豆和苜蓿 7 种植物 根系分泌物的分子组成。 与水体和土壤 DOM 不同，根际分泌物含氮量较高，可能含有更多的碱性基团，因此本研究首次比较了正、负 离子模式 E SIFTICR MS 表征根际分泌物的差异。 结果表明，正离子模式更易检测到高 H /C的脂类、蛋白类和 低 O /C 的 不饱和烃类化合物 而负离子模式更易检测到高 O /C和低 H /C 的 木质素和稠环 芳香类物质 两种离子 模式同时检测到的分子仅占总分子数的 38% 而且 正离子模式 下能够检测到的分子数量高于负离子模式， 说明通常采 用 负离子模式 分析 D OM 的经验不适用于 根系分泌物 ，正、负 两种离子模式在根系分泌物 的 分子表征中 具有很好 的互补性 ，二者结合 使用 能 更加有效地揭示根系分泌物的分子多样性 。利用正、负两种模式 E SI FT ICR MS 分析结果 在7 种根系分泌物中共检测到 8758 个分子，其中类木质素分子占总分子数的44 53% 低于土壤 D OM 易降解的蛋白类、脂类和碳水化合物占总分子数的36 48% 显著高于土壤 DOM 。多元统计分析 结果 表明， 相同科属 植物 的 根系分泌物 分子 组成相似， 不同科属植物的根系分泌物 分子 组成差异较大 特别是 分子的不饱和度与氮含量 是 区分不同种属植物之间根系分泌物分子组成异同的两个关键分子 指标。
      为了揭示 根系分泌物微生物代谢 降解 过程的分子转化特征，收集 具有代表性的 玉米、大豆和南瓜根系分泌物进行微生物降解实验， 并与 具有典型陆源 DOM特征的泥炭 DOM 做 对比。根系分泌物的微生物 降解率依次为 玉米（ 76.7%大豆（ 56.4% 南瓜（ 48.0% 且 均大于泥炭 D OM 2 6.2% 与上一研究中获得的根际分泌物中高生物活性 蛋白类、脂类和碳水化合物分子 含量的结果一致，同时 植物根系分泌物 在 分子组成 上的差异也 决定了其微生物 降解 率 之间的差异。进一步 结合多种化学、光谱和质谱 分析 方法表征了微生物降解过程中根系分泌物的 化学、光谱特征和分子组成变化 结果表明根系分泌物蛋白组分含量越高、芳香碳含量越低则其微生物 降解 率 越大 。 蛋白质 和 总酚含量分析 、氧化 化学发光 指数及 三维荧光光谱的平行因子分析 结果均表明 随着根系分泌物 的分解转化 其蛋白含量下降 且 芳香碳含量上升。 E SI F T ICR MS 分析揭示了根系分泌物在微 生物代谢 降解过程中分子组成的变化， 根系分泌物 的 微生物代谢 不仅 显著减少了 易降解的 高 H /C 的蛋白类和脂类 分子，而且产生 了 新 的 高 O /C 的木质素类 和 低 H /C的不饱和烃类化合物 。这一结果表明 根系分泌物 的 微生物代谢 不仅存在 简单的分解矿化过程， 同时 存在合成代谢过程，形成了一些难降解的分子 。 未来需要更加深入地 从分子水平研究 根系分泌物 的微生物 代谢 降解及其对微生物群落多样性和 根际土壤有机碳周转的影响。
      综上所述， 本文建立了 根系分泌物 分离富集以及利用 正负离子模式相结合的超高分辨质谱 表征根系分泌物分子组成的方法，揭示了典型 植物 根系分泌物的分子多样性， 并初步探究 了根系分泌物微生物代谢过程 中 的 化学和 分子转化特征。研究结果 提升了 我们对根系分泌物分子组成的认识，有助于进一步深入 揭示 根系分泌物 在 土壤 碳 循环 中的作用及其影响 机制 。