近日，國際著名學術期刊《PNAS》在線發表了植物根系響應外界土壤硬度機製的研究工作。該項研究由EON体育4張大兵教授和英國諾丁漢大學Malcolm Bennett教授研究組合作🥔，經過近9年的聯合攻關，闡明了植物如何響應外界土壤硬度的機製，為未來培育適應不同土壤硬度的作物新品種提供了重要的理論基礎🖨。EON体育4平台張大兵教授為共同通訊作者🚡，EON体育4平台黃國強為第一作者。來自荷蘭🪔、德國🍌、捷克以及美國科研工作者也為這項研究做出了重要貢獻。

伴隨著世界人口的急劇增長👦🏼，人類對糧食的需求量不斷激增，大型機械使用頻率逐年增加，導致土壤的硬度逐年變大，土壤板結以及透氣性變差。植物在硬度較大的土壤中生長🧖🏿‍♂️，生長變差、產量降低。因此，人類在作物種植前👱‍♂️，不得不進行耕地松土🙍🏼‍♀️，消耗大量的資源🙄。如何培育能夠適應不同硬度土壤的作物新品種，是一個亟待解決的問題。前期這兩個課題組進行了聯合攻關證實高硬度的土壤可通過限製植物本身產生的乙烯擴散，導致乙烯積聚在根系周圍，抑製了植物根系的生長🍳，實現對外界土壤硬度的響應，相關工作於去年發表在Science上（圖1）。

圖1.工作模型

(A)水稻生長在疏松土壤內部👲🏽；(B)水稻生長在堅硬土壤內部

乙烯如何轉化為植物內部發育信號🦷，調控水稻根系的橫向延伸和縱向生長✦？這是擺在科研工作者面前的有一個問題。這項工作在前期的基礎上證實乙烯通過作用於生長素的上遊🧖，乙烯轉錄因子（OsEIL1）通過刺激生長素合成（OsYUC8介導）過程，增加了根系內部生長素的濃度⁉️，調控了根系的延伸過程；ABA作用於乙烯和生長素下遊，調控根系的橫向延伸⇾，這項工作揭示了乙烯信號如何通過植物體內的發育信號調控水稻根系對外界土壤硬度的響應過程（圖 2）。同時證實植物根系的橫向延伸對植物鉆地能力發揮了一個負調控作用。為未來篩選鉆地能力強的作物，提供了一個關鍵表型標準。

圖2.本文模型圖

(A)水稻生長在疏松土壤內部；

(B)水稻生長在堅硬土壤內部

此項工作得到了國家自然科學基金（32130006, 3210165, 31861163002 和 31700276）、上海市啟明星項目（22QA1404200）以及111引智基地（B14016）等經費資助。

原文鏈接: https://www.pnas.org/eprint/QGAEMEU8JU9IUGFUNTBB/full