JGG｜上海交通大學黃國強團隊綜述通過改良水稻根系構型提升根–土適應性

根系是作物從土壤中獲取水分與養分的主要器官，其三維空間構型，即根系構型，決定了水分和養分獲取效率及作物對逆境的適應性。水稻作為全球最重要的糧食作物之一，其根系構型的優化對于應對氣候變化、推動可持續農業發展具有重要意義。

近日，Journal of Genetics and Genomics在線發表上海交通大學生命科學技術學院黃國強副教授團隊題為“

Improving root-soil adaptability by modifying root system architecture in rice

該綜述首先概述了水稻根系的結構多樣性，包括胚根、冠根及其分枝形成的兩型側根和根毛，強調它們各自在土壤錨定、水分吸收及養分獲取中的分工與協作。隨后，系統總結了干旱、低氮、鹽堿、低磷、高溫和土壤緊實等脅迫條件下，水稻根系構型的適應性變化及其調控機制。例如，OsDRO1通過調控根向地性實現深扎根，從而提高抗旱性；OsGLS1則通過調控根生長角度增強根對土壤表層養分的獲取能力，特別是在低磷和鹽堿條件下表現突出。此外，綜述還探討了擬南芥等模式植物根系研究對水稻根系構型改良的啟示，以及多重脅迫下根系構型的可塑性及其對育種策略的指導價值。最后該綜述指出，結合單細胞轉錄組學、基因編輯技術與機器學習輔助的根系表型建模，將有助于加速設計適應特定土壤環境和氣候變化情景的理想根系構型，推動“氣候智慧型”作物的培育。

不同脅迫條件下的水稻理想根系構型

A：適宜生長條件下的水稻根系；B–G：不同非生物脅迫條件下的理想根系構型與關鍵調控位點。對于每種脅迫類型，關鍵根系性狀及其代表性調控因子已在每株植物示意圖上方標注。CR，冠根；NR，節根；PR，初生根；L-LR，L型側根；S-LR，S型側根。

作者簡介

上海交通大學生命科學技術學院本科生張竣翔與博士研究生熊雅麗為該綜述共同第一作者，黃國強長聘教軌副教授為通訊作者。相關工作得到國家自然科學基金與上海市自然科學基金項目資助。