作物根系是運(yùn)輸水分和養(yǎng)分的重要通道，研究其在干旱條件下的生理響應(yīng)模式很有意義。例如，根系延長(zhǎng)生長(zhǎng)意味著作物能從更深的土層中吸收水分和營(yíng)養(yǎng)；根系的生理結(jié)構(gòu)改變會(huì)影響根系的水力導(dǎo)度（Root Hydraulic Conductivity）【1】，進(jìn)而影響其吸水、導(dǎo)水能力。
圖1 大豆及根系的生長(zhǎng)（源/http://corn.agronomy.wisc.edu/）
大豆是非常重要的一種經(jīng)濟(jì)作物【2】。此前，其根系木質(zhì)部形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)和土壤水分利用能力以及產(chǎn)量之間還沒(méi)有一個(gè)明確的關(guān)系。為此，美國(guó)密蘇里大學(xué)Silvas J. Prince等學(xué)者在Journal of Experimental Botany（IF=5.83，2016-2017）上撰文，確認(rèn)了兩者之間的確存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。
他們發(fā)現(xiàn)，在干旱條件下，一些植株的根系橫截面積減小了，并且伴隨根系的延長(zhǎng)生長(zhǎng)，這意味著這些植株可吸收土層深處的水肥；同時(shí)，后生木質(zhì)部【3】數(shù)量增加，確保了其強(qiáng)大的根系水力導(dǎo)度，最終保證了在干旱條件下產(chǎn)量不受影響。
圖2 大豆（源/http://edition.agronewsng.com）
圖3 后生木質(zhì)部等結(jié)構(gòu)示意（源/http://125.75.235.126:1517/xdnyzy/）
圖4 后生木質(zhì)部數(shù)量與籽粒產(chǎn)量的關(guān)系
【1】根系水力導(dǎo)度，是表征根系從周圍土壤中吸水能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。通常，干旱會(huì)導(dǎo)致植物根系水力導(dǎo)度下降。在文中，研究者使用的是由美國(guó)Dynamax制造的HCFM植物高壓導(dǎo)水率測(cè)量?jī)x測(cè)量的。
【2】在美國(guó)，大豆(Glycine max)產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的38%。預(yù)計(jì)，與之相關(guān)的產(chǎn)業(yè)能占到全球貿(mào)易的20%。對(duì)比來(lái)看，2016年，我國(guó)進(jìn)口超過(guò)8700萬(wàn)噸的大豆，其中超過(guò)80%是從美國(guó)市場(chǎng)進(jìn)口的轉(zhuǎn)基因大豆。
【3】后生木質(zhì)部是初生木質(zhì)部靠近軸心的部分。初生木質(zhì)部位于根的中央，其主要生理功能是運(yùn)輸水分和無(wú)機(jī)鹽。初生木質(zhì)部一般由導(dǎo)管、管胞等細(xì)胞組成。初生木質(zhì)部中越靠近軸心的部分，成熟越晚，稱之為后生木質(zhì)部。
參考源：
Prince S J, Murphy M, Mutava R N, et al. Root xylem plasticity to improve water use and yield in water-stressed soybean[J]. Journal of experimental botany, 2017, 68(8): 2027-2036.
http://www.chyxx.com/industry/201706/531974.html
潘曉迪, 張穎, 邵萌, 等. 作物根系結(jié)構(gòu)對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)性研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào), 2016, 19(2): 51-58.
譯/賈子毅
