關於根莖的研究發現可減少作物需肥量

編譯：龔晶 北京市農林科學院農業信息與經濟研究所

美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員指出，豆類作物可抑制根莖二次生長，促進初次生長，並能在更大範圍的土壤里獲取磷。研究人員表示最近的研究結果對植物育種者和提高貧瘠土壤的作物生產力均有啟示。根莖的長度增加被稱為初次生長，而二次生長是根的厚度或周長的增加。由於根系生長會給植物帶來代謝成本，所以在缺磷的土壤中生長的豆類植物會產生更長、更薄的根，這有利於探索更多的土壤和獲得更多的磷。

首席研究員、農業科學學院（College of Agricultural Sciences）植物生物學博士生克里斯托弗·斯特羅克（Christopher Strock）說：作為植物應對磷脅迫的自然策略，這種方法很聰明。這個方法之所以重要，是因為全世界大多數土壤都缺磷，並且改善磷元素獲取量的根系特徵不僅有助於美國農民提高化肥的吸收效率，而且還能幫助發展中國家無法獲得磷肥的農民。」

研究人員使用普通大豆作為本研究的模型，因為大豆是促進糧食安全最根本的作物之一。與其他穀物豆類相比，人類對大豆的直接消費量更大。對撒哈拉以南非洲地區和中南美洲的發展中國家而言，大豆尤其重要，因為那裡的人無法獲得多樣的動物蛋白。在這些地區，豆類是蛋白質和營養的主要來源。儘管這種作物具有重要意義，但它在全世界大部分地區的產量都受到酸性土壤和磷酸鹽極度匱乏的土壤的限制，而磷酸鹽是植物生長所需的主要營養素之一。

斯特羅克說：「如果我們能夠確定提高覓食效率的根源性狀，我們就可以開發新的具有更強吸磷能力的品種，並在這些環境中提高產量。」

林奇實驗室的獨特之處還在於它使用激光消融斷層掃描來切斷和測量根部的解剖結構。林奇實驗室發明的這項革命性技術不僅可以更精確地觀察根解剖結構，還可以讓研究人員每天快速採集數百個根樣本，若使用傳統方法，這項工作將耗費大量的人力和時間。

研究人員觀察到的豆類植物生長差異是驚人的。在磷脅迫處理中，次生根生長較少的基因型與次生根生長較多的基因型相比，根莖增長，磷吸收量增加，枝條增大。特羅克說：我們研究的所有基因型在磷脅迫下都抑制了它們的次生根生長，但有些的反應比其他強烈得多。那些二次生長抑制最嚴厲的在磷脅迫下表現得更好，因為它們將本會用來二次生長和增加根長的資源節省了下來，用於搜尋更多的磷。」

林奇指出，他的研究小組直接與美國農業部（U.S. Department of Agriculture）以及哥倫比亞（Columbia）、宏都拉斯（Columbia）、莫三比克（Mozambique）、尚比亞（Zambia）和馬拉維（Malawi）的農業中心的植物育種者進行合作。育種者目前正結合他實驗室的其他發現，並正在向莫三比克和尚比亞的農民發放幾種新的豆類品種，這些品種具有改良的磷元素採集根性狀。

林奇說：我們這個實驗室的目標是確定諸如減少次生根系生長的性狀，把這些性狀交給育種者，納入育種計劃中。通過與我們的育種夥伴合作，我們可以開發多種普通豆類，減少次生根系生長，從而提高貧瘠土壤的產量，這對依賴豆類食物和收入的小農來說大有裨益。」

美國國際開發署（U.S. Agency for International Development）和美國農業部對這項工作提供了支持。（來源：美國賓夕法尼亞州立大學北京市農林科學院農業信息與經濟研究所報道）

本文系獨家編譯報道，轉載請註明出處。

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