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植物的根系是植物發(fā)育研究中的重中之重

時間:2024/8/27閱讀:1106
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根是植物的營養(yǎng)器官,負(fù)責(zé)吸收土壤里面的水分、無機(jī)鹽及可溶性小分子有機(jī)質(zhì),輸導(dǎo)到莖來為植物儲藏養(yǎng)分。大多數(shù)陸生植物的根是由種子內(nèi)部的胚根突破種皮而形成的,稱為主根或直根,由主根生成的各級分支都形成側(cè)根。植物根系的發(fā)育情況影響著植物整體的生長發(fā)育、蔬菜和果實的質(zhì)量與產(chǎn)量,因此植物根系的研究是十分重要的。

影響植物根系生長的因素有很多,其中大多數(shù)學(xué)者在土壤環(huán)境中營養(yǎng)缺乏、酸堿度、旱澇程度等方面研究較多。

土壤環(huán)境中的礦物質(zhì)元素對于植物的生長發(fā)育至關(guān)重要,根系從土壤中獲取這些營養(yǎng)物質(zhì),植物的根通過形成一個根系系統(tǒng)來應(yīng)對營養(yǎng)的不足或營養(yǎng)過剩的情況,從而進(jìn)行更大范圍的探索獲得需要的營養(yǎng)成分。氨基酸和蛋白質(zhì)的中心元素-氮,對植物根系的發(fā)育和生長也具有較大的影響。氮主要以銨鹽或者硝酸鹽的形式被根系吸收,銨用來抑制植物根系的伸長和向心作用,硝酸鹽則主要起到刺激根伸長的作用。在土壤缺氮的區(qū)域中,根系通過激活激活硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體的生長素轉(zhuǎn)運(yùn)功能而受到抑制,從而阻礙側(cè)根原基中的生長素的累積。在擬南芥中,硫、鎂和鐵的缺乏導(dǎo)致側(cè)根密度降低,而鉀、鈣、鋅、錳和硼的缺乏導(dǎo)致側(cè)根密度增加。除缺鋅根外,側(cè)根密度增加,初生根生長受到抑制;因此,側(cè)根在多大程度上受到營養(yǎng)缺乏的有效誘導(dǎo)并不總是很清楚。錳過量對植物生長素的生物合成和PIN4、PIN7的表達(dá)有負(fù)面影響,可能與側(cè)根密度降低有關(guān)。同樣,過量的鐵會抑制PIN2并對側(cè)根的形成產(chǎn)生負(fù)面影響同時會誘導(dǎo)AUX1來觸發(fā)根的伸長。

土壤中的水分含量對植物來說是非常重要的,根系可根據(jù)土壤水分狀況作 出適應(yīng)性反應(yīng),適應(yīng)性程度取決于植物的種類、發(fā)育階段、土壤條件和大氣蒸發(fā)力。土壤水分過多或過少,都會改變植物根系大小、數(shù)量及分布、從而影響到冠層生長發(fā)育和籽粒產(chǎn)量。普遍性結(jié)論認(rèn)為,水分過少,根系到處延伸,追逐水源,根、冠間競爭碳水化合物,為避免水分脅迫,促進(jìn)根系生長,同化物分配到根系較多,冠部則受到水分限制,生長不旺,使得根冠比增大。 反之,水分過多, 土壤通氣狀況較差,根系生長發(fā)育受到抑制,同化物用于冠部較多,使得根冠比降低。根冠比與土壤含水量呈顯著負(fù)相關(guān),根系生長、分布狀況充分反映出作物所具備的趨利避害功能。根系分布也會據(jù)土壤水分供應(yīng)狀況作出相應(yīng)調(diào)整,若土壤干旱而深層仍有可利用水分,根系偏重于垂向伸展,根系分布一般深密,上層水分如充足,根系即向水平方向發(fā)展,根淺而分布廣。

   研究植物根系分布特征的方法主要是用水洗去根系周圍的土壤,然后測量根系體積、長度和根系干質(zhì)量等參數(shù),這種方法可以637762189335209552649.jpg定量分析根系的物理參數(shù)。凡耕科技的FG-RIAS根系分析儀是一套用于洗根后的根系分析系統(tǒng),利用高質(zhì)量圖形掃描儀獲取高分辨率植物根系彩色圖像或黑白圖像,該掃描儀在掃描面板下方和上蓋中安裝有專門的雙光源照明系統(tǒng),并且在掃面板上預(yù)留了雙光源校準(zhǔn)區(qū)域,可以分析根系長度、直徑、面積、體積、根尖記數(shù)等,功能強(qiáng)大,操作簡單,軟件可分析植物根系的形態(tài),色彩、分級伸展分析及根系的整體結(jié)構(gòu)分布等等。廣泛運(yùn)用于根系形態(tài)和構(gòu)造研究。


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