植物的根系是植物發(fā)育研究中的重中之重

根是植物的營(yíng)養(yǎng)器官，負(fù)責(zé)吸收土壤里面的水分、無機(jī)鹽及可溶性小分子有機(jī)質(zhì)，輸導(dǎo)到莖來為植物儲(chǔ)藏養(yǎng)分。大多數(shù)陸生植物的根是由種子內(nèi)部的胚根突破種皮而形成的，稱為主根或直根，由主根生成的各級(jí)分支都形成側(cè)根。植物根系的發(fā)育情況影響著植物整體的生長(zhǎng)發(fā)育、蔬菜和果實(shí)的質(zhì)量與產(chǎn)量，因此植物根系的研究是十分重要的。

影響植物根系生長(zhǎng)的因素有很多，其中大多數(shù)學(xué)者在土壤環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)缺乏、酸堿度、旱澇程度等方面研究較多。

土壤環(huán)境中的礦物質(zhì)元素對(duì)于植物的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要，根系從土壤中獲取這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，植物的根通過形成一個(gè)根系系統(tǒng)來應(yīng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)的不足或營(yíng)養(yǎng)過剩的情況，從而進(jìn)行更大范圍的探索獲得需要的營(yíng)養(yǎng)成分。氨基酸和蛋白質(zhì)的中心元素-氮，對(duì)植物根系的發(fā)育和生長(zhǎng)也具有較大的影響。氮主要以銨鹽或者硝酸鹽的形式被根系吸收，銨用來抑制植物根系的伸長(zhǎng)和向心作用，硝酸鹽則主要起到刺激根伸長(zhǎng)的作用。在土壤缺氮的區(qū)域中，根系通過激活激活硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體的生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)功能而受到抑制，從而阻礙側(cè)根原基中的生長(zhǎng)素的累積。在擬南芥中，硫、鎂和鐵的缺乏導(dǎo)致側(cè)根密度降低，而鉀、鈣、鋅、錳和硼的缺乏導(dǎo)致側(cè)根密度增加。除缺鋅根外，側(cè)根密度增加，初生根生長(zhǎng)受到抑制;因此，側(cè)根在多大程度上受到營(yíng)養(yǎng)缺乏的有效誘導(dǎo)并不總是很清楚。錳過量對(duì)植物生長(zhǎng)素的生物合成和PIN4、PIN7的表達(dá)有負(fù)面影響，可能與側(cè)根密度降低有關(guān)。同樣，過量的鐵會(huì)抑制PIN2并對(duì)側(cè)根的形成產(chǎn)生負(fù)面影響同時(shí)會(huì)誘導(dǎo)AUX1來觸發(fā)根的伸長(zhǎng)。

土壤中的水分含量對(duì)植物來說是非常重要的，根系可根據(jù)土壤水分狀況作 出適應(yīng)性反應(yīng)，適應(yīng)性程度取決于植物的種類、發(fā)育階段、土壤條件和大氣蒸發(fā)力。土壤水分過多或過少，都會(huì)改變植物根系大小、數(shù)量及分布、從而影響到冠層生長(zhǎng)發(fā)育和籽粒產(chǎn)量。普遍性結(jié)論認(rèn)為，水分過少，根系到處延伸，追逐水源，根、冠間競(jìng)爭(zhēng)碳水化合物，為避免水分脅迫，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，同化物分配到根系較多，冠部則受到水分限制，生長(zhǎng)不旺，使得根冠比增大。 反之，水分過多， 土壤通氣狀況較差，根系生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制，同化物用于冠部較多，使得根冠比降低。根冠比與土壤含水量呈顯著負(fù)相關(guān)，根系生長(zhǎng)、分布狀況充分反映出作物所具備的趨利避害功能。根系分布也會(huì)據(jù)土壤水分供應(yīng)狀況作出相應(yīng)調(diào)整，若土壤干旱而深層仍有可利用水分，根系偏重于垂向伸展，根系分布一般深密，上層水分如充足，根系即向水平方向發(fā)展，根淺而分布廣。

   研究植物根系分布特征的方法主要是用水洗去根系周圍的土壤，然后測(cè)量根系體積、長(zhǎng)度和根系干質(zhì)量等參數(shù),這種方法可以定量分析根系的物理參數(shù)。凡耕科技的FG-RIAS根系分析儀是一套用于洗根后的根系分析系統(tǒng)，利用高質(zhì)量圖形掃描儀獲取高分辨率植物根系彩色圖像或黑白圖像，該掃描儀在掃描面板下方和上蓋中安裝有專門的雙光源照明系統(tǒng)，并且在掃面板上預(yù)留了雙光源校準(zhǔn)區(qū)域，可以分析根系長(zhǎng)度、直徑、面積、體積、根尖記數(shù)等，功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單，軟件可分析植物根系的形態(tài)，色彩、分級(jí)伸展分析及根系的整體結(jié)構(gòu)分布等等。廣泛運(yùn)用于根系形態(tài)和構(gòu)造研究。