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《美国科学院院刊》:新发现的植物特性或将解决数亿人吃饭问题!

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宾夕法尼亚州立大学的研究人员表示,一种以前未知的根特性使一些谷类植物能够长出更深的根,能够穿透干燥、坚硬、紧实的土壤。他们认为,利用遗传特性可以使作物更好地应对不断变化的气候。

详细研究成果已发表于《美国科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。

研究人员称该发现之为多变量皮层厚壁组织(multiseriate cortical sclerenchyma, MCS)。这种表型的特征是根表面下有厚壁的小细胞。具有MCS基因型的根含有更高浓度的木质素,木质素是一种复杂的有机聚合物,对细胞壁的形成很重要,尤其是在木材和树皮中,这有助于增强硬度。

与非MCS基因型相比,更多的木质素赋予根部更大的拉伸强度和更大的根尖弯曲力。这种增加的刚性有助于根穿透坚硬的土层。

科学家们进行了两项研究根系生长的野外实验。在每个地点,研究人员种植了六种根木质素含量不同的玉米基因型。每个田间试验都涉及压实和非压实处理。

实验显示,与不含MCS的玉米株系相比,MCS基因型玉米根系深度和地面生物量分别增加了22%和39%。

研究人员进一步表示,在“观察了玉米、小麦、大麦和许多其他谷类作物中的MCS”后,“结果表明不同物种中MCS的许多益处可能是相似的。”

最后,研究人员指出,在人口缺乏粮食安全的地区,玉米根系更深可以获得更远的水分和养分,从而提高产量,其影响是巨大的。面对不断变化的气候,这一点尤其重要,因为气候变化使得大片地区更容易干旱。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接:

https://nottingham-repository.worktribe.com/output/5203125/multiseriate-cortical-sclerenchyma-enhance-root-penetration-in-compacted-soils


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