PCE | 福建农林大学许卫锋课题组综述：提高植物水分与磷素利用效率的根系性状 - 根鞘

全球气候变化普遍加剧了世界范围内可耕地土壤的干旱频率和强度，严重限制了作物产量。作物生产力还受到营养状况的影响，磷(P)缺乏会改变植物的生理功能从而限制产量。干旱胁迫和P缺乏往往同时发生，干旱减少植物对土壤P的吸收、运输和再分配，加剧了植物的P缺乏，而缺P又导致根系水力电导率降低加剧干旱胁迫。在资源贫乏的环境中，地下性状可以提高作物产量。根鞘是一种根系地下适应性状，根毛较长、较密和较高的植物根鞘发育更多，P吸收效率更高。此外，较多的根鞘增加根-土壤界面的接触，帮助植物从干燥的土壤中吸收水分，从而提高植物在干旱环境中的生存率。因此根鞘是提高作物营养状况和抗旱性的关键根系性状。

近日，福建农林大学资源与环境学院许卫锋课题组和兰卡斯特大学Ian C. Dodd课题组在Plant, Cell & Environment 上发表了题为“Rhizosheath: an adaptive root trait to improve plant tolerance to phosphorus and water deficits?”的综述论文，详细综述了决定根鞘发育的植物遗传、物理化学和微生物群落因素，总结了这些因素如何影响干旱胁迫环境中P的状态，强调了改善各种作物中水分吸收和P有效性利用的具体机制，并提出了今后的研究方向。

根鞘紧紧附着在根系表面的土壤，与植物对水分亏缺的耐受性有关。根系与土壤结合的能力呈现遗传多样性，根鞘发育的QTL鉴定表明，各种基因通过控制根系生长和有机酸渗出的机制在根鞘建成中具有重要功能，但它们的影响因物种而异，并且根鞘的建成受多基因调控。土壤的物理化学因素（质地、团聚体稳定性、有机质含量、干湿交替循环次数以及土壤含水量等）也会影响根鞘的稳定性，以及微生物群落也可直接（如多糖分泌）或间接（诱导根系分泌或修饰植物代谢物）地影响根鞘建成。根鞘是一种根系地下适应性状，不仅可以通过植物根系（如分泌P溶解酶和有机酸）提高植物对P的吸收，而且可以通过根鞘中的黏液减少水分流失。然而，很难确定根鞘的发育是植物应对干旱或营养枯竭土壤的原因或结果、根鞘的发育是否直接提高了植物对水分和P的利用，还是其它耐受机制允许植物在根鞘的发育上投入更多的资源，这一系列的问题有待进一步研究。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14395

转自：植物生物技术Pbj

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