Science l 根系分枝的影響因素

影響因子：IF=56.9

文獻(xiàn)摘要：

植物根系在含有水分的土壤中最為有效。水分在整個土壤中的分布不均勻，干分支反應(yīng)抑制了側(cè)根的形成，從而保證了根系的分布也不均勻。在潮濕的條件下，水分從根表面流入韌皮部，但在干燥的地方，水分從韌皮部流出，進(jìn)入根組織。這種逆流攜帶韌皮部來源的激素脫落酸，關(guān)閉細(xì)胞間孔，阻斷激素生長素啟動側(cè)根發(fā)育的能力。植物根系在分枝方式上表現(xiàn)出可塑性，能夠有效地尋找土壤水分等非均勻分布的資源。當(dāng)根失去與水的接觸時，干分枝反應(yīng)抑制側(cè)根的形成。本研究表明，干分支是由韌皮部來源的激素脫落酸的徑向運動調(diào)節(jié)，這破壞細(xì)胞間通過胞間連絲內(nèi)外層之間的通訊。這些細(xì)胞間孔的關(guān)閉破壞了激素信號生長素的向內(nèi)運動，阻斷了側(cè)根分支。一旦根尖重新接觸水分，脫落酸的反應(yīng)迅速減弱。本研究揭示了根系如何通過水力通量的變化和激素的動態(tài)再分配來適應(yīng)不均勻的土壤水分條件。

諾丁漢大學(xué),生命科學(xué)學(xué)院的Poonam Mehra 團(tuán)隊研究了根系分枝的影響因素。當(dāng)向下生長的根尖與潮濕的土壤失去接觸（例如，在空氣間隙中）時，它們的反應(yīng)是停止水平分支的側(cè)根發(fā)育，直到根尖與水分重新建立接觸。抑制土壤中空氣間隙中的根分枝被稱為干分枝。

Plant roots exhibit plasticity in their branching patterns to forage efficiently for heterogeneously distributed resources, such as soil water. The xerobranching response represses lateral root formation when roots lose contact with water. Here, we show that xerobranching is regulated by radial movement of the phloem-derived hormone abscisic acid, which disrupts intercellular communication between inner and outer cell layers through plasmodesmata. Closure of these intercellular pores disrupts the inward movement of the hormone signal auxin, blocking lateral root branching. Once root tips regain contact with moisture, the abscisic acid response rapidly attenuates. Our study reveals how roots adapt their branching pattern to heterogeneous soil water conditions by linking changes in hydraulic flux with dynamic hormone redistribution.

結(jié)果與討論：

    此項研究發(fā)現(xiàn)由于根皮層細(xì)胞伸長的 ABA 依賴性不對稱性，當(dāng)根向有效水分梯度生長時，就會發(fā)生向水性。它不同于干分支，因為它需要 ABA 信號在皮層，而不是在表皮或內(nèi)胚層細(xì)胞層，是一個獨立于生長素的過程。因此，盡管 ABA 介

澳作公司提供的RhizoScope 根系生態(tài)觀測實驗系統(tǒng)可以協(xié)助完成對根系分布的監(jiān)測，對側(cè)根和根尖生長發(fā)育的動態(tài)監(jiān)測，對根系生長方向的檢測，觀察植物根系在分枝方式上的可塑性等。

在此項研究中，主要以根系的生長發(fā)育過程作為直觀的研究指標(biāo)。RhizoScope 根系生態(tài)觀測實驗系統(tǒng)可以契合以上研究中的根系發(fā)展過程。RhizoScope根系生態(tài)觀測實驗系統(tǒng)用于研究原狀土壤條件下，根的垂直及水平方向的動態(tài)生長過程，同步、同點觀測的土壤水力學(xué)參數(shù)及土壤溶質(zhì)變化，為根際環(huán)境因子與根系生態(tài)的交互作用、根際動物行為研究等提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

    除本項研究所涉及的研究指標(biāo)外,其還可完成其他常用研究指標(biāo)的監(jiān)測:

1. 提供大田生長環(huán)境

    2.控制實驗條件下觀測根的生長

1）土壤水分控制

2）地下水位控制

3）根際養(yǎng)分控制

3. 根系垂直&水平生長同步觀測

4. 根際動物行為觀測

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