科学家发现植物的根是如何调整形状以最大限度地吸收水分

近日，研究人员发现了植物根系是如何调整形状以最大限度地吸收水分，即当植物根系与水失去接触时，它们会暂停分枝，只有当它们重新与水分连接时才会恢复分枝生长，以此来确保植物在干燥的条件下也能存活。

来自诺丁汉大学的植物科学家发现了一种新的水分感应机制，他们称之为“水力信号” (Hydro-Signalling)，揭示了激素的运动是如何与水通量 (water fluxes) 联系在一起的。该研究结果已发表于Science 杂志。

水是地球上生命的限速分子。气候变化的破坏性影响正在加剧水资源紧张对全球农业的影响。气候变化正导致降雨模式变得更加不稳定，尤其是对需要雨水的作物(rain-fed crops) 的影响。

根系在减少水分胁迫对植物的影响方面起着至关重要的作用，通过调整植物根系的形状（如分枝或生长深度）来获得更多的水分。了解植物根系如何感知和适应水分胁迫，对于帮助“经得起未来考验”的作物增强其气候适应能力至关重要。

利用X射线显微CT成像，研究人员能够揭示出，通过将水分的运动与控制根分枝的植物激素信号联系起来，根的形状会随着外界水分的可利用性而改变。

这项研究提供了响应有限的水资源的关键基因以及控制根分枝过程的重要信息，这有助于科学家设计新的方法来操纵根结构，以提高作物的水分捕获和产量。

动态的激素再分配决定了根系分支或干分支对外界水分有效性的响应

来自生物科学学院的一位主要作者Poonam Mehra 博士后，解释道：“当根与水分接触时，一个关键的激素信号（生长素）会随着水分向内移动，从而引发新的根枝。然而，当根与水分失去接触时，它们依靠内部的水资源来调动另一种激素信号（ABA）向外，阻止分枝信号的向内移动。这种简单而优雅的机制使植物的根能够根据当地的情况调整其形状，并化对养分的获取。”

我们的植物研究对于理解如何在最具挑战性的气候条件下，保证作物产量是至关重要的。我们已经经历了一个更热的气候，设计在这些条件下仍然可以获得水的植物是至关重要的，这项研究是理解如何做到这一点的重要一步。”他继续说：“这些新发现之所以成为可能，是因为作者们的尖端工具和协作方法，其中包括一个来自英国、比利时、瑞典、美国和以色列的国际科学家团队。”

——马尔科姆·贝内特教授，这项研究的共同负责人

文章链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.add3771

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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