在世界范圍內(nèi)，土壤鹽漬化是一個(gè)日益嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)問題。全球已有超過6%的土地發(fā)生了鹽漬化，而在干旱或半干旱地區(qū)，土壤鹽漬化的比例甚至高達(dá)25%左右。究其原因，主要可分為自然因素和人為因素，包括由氣候變化導(dǎo)致的蒸發(fā)量異常增加、鹽堿水灌溉及其他不良的農(nóng)業(yè)實(shí)踐等。

土壤的鹽分含量過高是最嚴(yán)重的環(huán)境脅迫之一，會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)以及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)降低。植物已進(jìn)化出多種策略來感知和應(yīng)對(duì)鹽分脅迫，這些應(yīng)對(duì)策略涉及不同的機(jī)制，不僅會(huì)影響植物抵御鹽分的能力，還會(huì)對(duì)植物的生產(chǎn)力造成一定的影響。

根是植物最先感知到外界鹽分情況的器官，當(dāng)根部區(qū)域附近的鹽分濃度上升時(shí)，植物的響應(yīng)可分為以下兩個(gè)階段：早期出現(xiàn)的滲透壓脅迫會(huì)降低植物水分的吸收和利用率，而隨著離子在植物組織中的不斷積累（離子脅迫），植物的響應(yīng)會(huì)越來越遲緩，進(jìn)而影響到養(yǎng)分的吸收以及植物體內(nèi)的離子穩(wěn)態(tài)平衡。

根系結(jié)構(gòu)(RSA)的可塑性是環(huán)境因子作用在根系發(fā)育進(jìn)程中的結(jié)果，盡管側(cè)根(LR)的形成是控制根系結(jié)構(gòu)的主要決定因素，脅迫信號(hào)仍會(huì)通過改變主根的生長和側(cè)根的發(fā)育來影響根系結(jié)構(gòu)。在如今的育種過程中，研究者使用了許多不同的根系結(jié)構(gòu)性狀，以提高作物的產(chǎn)量和脅迫抗性。

近日，Plant Phenomics在線發(fā)表了阿姆斯特丹大學(xué)Jacinto Gandullo等人題為Phenotyping Tomato Root Developmental Plasticity in Response to Salinity in Soil Rhizotrons的研究論文。

在該文章中，為了研究根系的結(jié)構(gòu)和可塑性，作者使用了一個(gè)簡單有效且包含土壤的根系表型系統(tǒng)，研究了幾個(gè)番茄品種的根系結(jié)構(gòu)及其對(duì)鹽分的響應(yīng)(Figure 1)。結(jié)果表明，番茄苗期時(shí)的根系可塑性較高(Figure 3)；一般的根系結(jié)構(gòu)在鹽分的作用下發(fā)生了很大的變化，尤其是側(cè)根在土壤中的生長位置方面：例如在鹽分積聚的土壤表面，側(cè)根的萌發(fā)受到了強(qiáng)烈的抑制(Figure 1(d))。此外，文章還表明幾種根系性狀與地上生長參數(shù)之間有顯著的相關(guān)性(Figure 7, 8)，凸顯了植物對(duì)離子含量和根系結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)在植物鹽分脅迫抗逆力中的潛在作用。

 Figure 1: Tomato  root traits and analysis.

Figure 3: Root system architecture trait analysis of five tomato cultivars under salt stress (salt) or nonstressed conditions (control).

Figure 7: Relationship betwee salt tolerance parameters and RSA traits.

Figure 8: Effect of the salinity on salt tolerance in long-term treatment of five tomato cultivars.

論文鏈接
https://spj.sciencemag.org/journals/plantphenomics/2021/2760532/

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About Plant Phenomics
《植物表型組學(xué)》（Plant Phenomics）是由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)和美國科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）合作創(chuàng)辦的英文學(xué)術(shù)期刊，于2019年1月正式上線發(fā)行，是Science合作出版的第二本期刊。采用開放獲取形式，刊載植物表型組學(xué)交叉學(xué)科熱點(diǎn)領(lǐng)域具有突破性科研進(jìn)展的原創(chuàng)性研究論文、綜述、數(shù)據(jù)集和觀點(diǎn)。具體范圍涵蓋高通量表型分析的最新技術(shù)，基于圖像分析和機(jī)器學(xué)習(xí)的表型分析研究，提取表型信息的新算法，作物栽培、植物育種和農(nóng)業(yè)實(shí)踐中的表型組學(xué)新應(yīng)用，與植物表型相結(jié)合的分子生物學(xué)、植物生理學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、作物模型和其他組學(xué)研究，表型組學(xué)相關(guān)的植物生物學(xué)等。期刊已被CABI、CNKI、DOAJ和PMC數(shù)據(jù)庫收錄。

說明：本文由《植物表型組學(xué)》編輯部負(fù)責(zé)組稿。
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撰稿：王棟（實(shí)習(xí)）
編輯：周燦彧（實(shí)習(xí)）、鞠笑、孔敏
審核：尹歡